转炉脱磷工艺的最新进展

文摘   2024-11-14 05:59   英国  
近年来,随着钢铁行业对钢水洁净度和低成本环保要求的提升,如何在转炉炼钢中高效地降低磷含量成为关注的焦点。同时,由于低磷铁矿资源的减少,钢铁企业转向使用较高磷含量的铁矿石,这进一步加剧了炼钢脱磷的难度。因此,针对脱磷工艺的创新研究和工艺优化已成为提升钢材质量的重要途径。
         

 

当前,国内钢厂广泛使用单渣法进行转炉脱磷,虽然操作简单、周期短,但石灰消耗量大、脱磷效率有限。双联法和双渣法虽在工业试验中表现出色,但由于技术复杂度、生产周期及成本限制,在国内尚未得到广泛应用。
         

 

最近,上海大学的杨健教授及其团队通过深入的热力学和动力学分析,系统研究了低温低碱度条件下双联法与双渣法的脱磷效果,为高洁净度钢生产中的脱磷工艺提供了创新性的理论依据。团队研究发现,优化的多相渣固液共存状态有助于提高脱磷效率,为国内外钢厂脱磷工艺的改进提供了重要支持。
         

 

相关研究成果以“转炉脱磷工艺的最新进展”为题目发表于《炼钢》期刊2022年第38卷第1期。论文作者为:张润灏,杨健,叶格凡,孙晗,杨文魁。   
         

 

该论文的主要研究结果与结论如下:
  • 低温脱磷优势:研究表明,在脱磷阶段控制温度在1350-1440°C时,脱磷效果最佳,平均脱磷率可达63%以上。
  • 碱度对脱磷的影响:适当提高碱度有利于提高磷分配比,但碱度过高会导致渣黏度增加,影响脱渣效果,适宜碱度范围为1.4-2.6。
  • FeO含量控制:渣中FeO含量在12-20%范围内脱磷效果最佳,超过此范围则可能出现回磷现象。
  • 双联法与双渣法比较:双联法适用于超低磷钢生产,但需两个转炉,投资和能耗较高,适合新建厂应用;双渣法则在一个转炉内实现脱磷和脱碳,并通过倒渣操作降低脱碳阶段的磷负担,终点磷含量可控制在0.015%以下。
  • 多相渣脱磷机理:研究证实,转炉脱磷渣中的固液两相共存有助于磷在固溶体中富集,提高了脱磷效率。
         

 

论文中的主要图片和表格如下:   
图1. 转炉脱磷工艺的基本流程
         

 

   
图2. 脱磷反应平衡常数与温度的关系
         

 

图3. 各元素氧化能力与温度的关系
         

 

   
图4. 脱磷渣碱度对脱磷率的影响
         

 

   
图5. 磷分配比与渣碱度及渣中FeO含量的关系
         

 

图6. 渣中FeO分解富磷相反应机理
         

 

   
图7. CaO-SiO₂-FeO渣系伪三元相图
         

 

图8. 1400℃时CaO-SiO2-FeO-5%P2O5渣系的伪三元相图
         

 

   
图9. 固体CaO与CaO-SiO2-FeO-P2O5熔渣反应机理
         

 

图10. 富磷相形成机理示意图
         

 

   
图11. SRP工艺示意图
         

 

图12. ZSP工艺示意图
         

 

   
图13. ZSP工艺对渣量的影响
         

 

   
图14. DRP工艺示意图
         

 

图15. 双联法与双渣法对比
         

 

   
图16. 新日铁各类型铁水脱磷的占比

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钢铁连
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