炼钢转炉脱磷的研究进展及展望

文摘   2024-11-13 07:40   英国  
磷作为钢中一种有害元素,会降低钢材的塑性、韧性和焊接性能。因此,如何高效地降低钢中磷含量成为国内外钢铁企业的研究重点。转炉脱磷工艺的优化,包括造渣、氧枪控制、底吹操作、温度调控和渣成分控制,均在提升钢材品质方面具有关键意义。
         

 

在转炉脱磷领域,前人研究主要聚焦于脱磷工艺的局部优化,缺乏针对各个工艺参数的系统性整合,导致脱磷效率较低。此外,造渣材料、氧枪参数、底吹操作和温度控制方面的研究不够深入,未能有效适应不同钢种对磷含量的严格要求,制约了钢材质量的进一步提升。
         

 

最近,华北理工大学的王书桓教授及其团队通过系统分析和实验研究,提出了一套针对转炉脱磷工艺的优化技术。在该研究中,团队深入分析了造渣料、氧枪操作、底吹方式、温度控制和转炉渣成分对脱磷效果的影响,系统性地提升了脱磷效率,为钢铁企业的脱磷工艺提供了重要参考。
         

 

相关研究成果以“炼钢转炉脱磷的研究进展及展望”为题目发表于《钢铁研究学报》期刊2021年第33卷第3期。论文作者为:周朝刚,胡锦榛,艾立群,王书桓,杨会泽,陈虎。   
         

 

该论文的主要研究结果与结论如下:
  • 造渣材料:加入适量的石灰和萤石可以显著提升脱磷效率,最佳操作条件下脱磷率达91%以上,终点磷含量可控制在0.010%以下。
  • 氧枪操作:优化后的氧枪操作模式“低-高-低”和六孔喷头结构,使脱磷率提高至89%以上,优化后的枪位设计显著提升了熔池搅拌效果。
  • 底吹操作:调整底吹气体流量至340~1400 m³/h,提高了熔池的搅拌效果,增强了钢渣反应接触面,使冶炼前期和终点的脱磷率分别提高7.6%。
  • 温度控制:在脱磷阶段,温度控制在1380-1430°C区间为最佳,低温更利于脱磷反应进行,提高了磷的去除效率。
  • 渣成分:最佳脱磷渣成分应包括FeO含量保持在16-20%,渣碱度控制在2.0左右,可有效提高磷向渣相的传质效率,实现低成本脱磷。
  • 综合效果:通过对以上参数的优化,转炉脱磷工艺获得显著提升,钢水磷含量控制在预定目标内,同时减少了冶炼过程中造渣料的消耗,降低了脱磷成本。
         

 

论文中的主要图片和表格如下:   
图1. 石灰石代替石灰对造渣新工艺的影响
         

 

   
图2. 氧枪“低-高-低”模式
         

 

   
图3. 氧枪枪位的变化
         

 

图4. 底吹枪位布置对比
         

 

   
图5. 转炉底吹供气模式
         

 

 
图6. 吉布斯自由能和温度的关系

图7. 转炉渣成分对脱磷的影响
         

 

   
图8. 转炉渣Fe₂O₃和碱度对脱磷的影响
         

 

图9. 转炉脱磷的影响因素

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