轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)技術(shù)m

1、 脫C、脫P(yáng)、升溫 濺渣護(hù)爐 品種鋼冶煉：不銹鋼、硅鋼等爐內(nèi)多相、多種反應(yīng)存在以下矛盾：爐內(nèi)多相、多種反應(yīng)存在以下矛盾：v 脫C與脫P(yáng)的矛盾脫C使FeO還原造成回P；v 脫P(yáng)與脫S的矛盾氧化有利于脫P(yáng)但不利于脫S；v 脫C與脫O的矛盾C.O積為常數(shù)；C，O 。轉(zhuǎn)爐冶煉技術(shù)進(jìn)步轉(zhuǎn)爐冶煉技術(shù)進(jìn)步 提提高高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐爐生生產(chǎn)產(chǎn)技技術(shù)術(shù)水水平平縮短供氧時間縮短供氧時間提高終點命中提高終點命中提高作業(yè)率提高作業(yè)率降低冶煉成本降低冶煉成本提高鋼水質(zhì)量提高鋼水質(zhì)量高速吹煉工藝高速吹煉工藝底吹工藝底吹工藝終點控制技術(shù)終點控制技術(shù)負(fù)能煉鋼技術(shù)負(fù)能煉鋼技術(shù)潔凈鋼生產(chǎn)技術(shù)潔凈鋼生產(chǎn)技術(shù)復(fù)吹轉(zhuǎn)爐長壽技術(shù)復(fù)吹轉(zhuǎn)爐長壽技術(shù)任

2、務(wù)任務(wù) 技術(shù)目標(biāo)技術(shù)目標(biāo) 工藝技術(shù)工藝技術(shù)提高供氧強(qiáng)度提高供氧強(qiáng)度促進(jìn)鋼渣平衡促進(jìn)鋼渣平衡減少噴濺減少噴濺減少后吹減少后吹不倒?fàn)t直接出鋼不倒?fàn)t直接出鋼減少倒?fàn)t次數(shù)減少倒?fàn)t次數(shù)提高爐齡提高爐齡加快生產(chǎn)節(jié)奏加快生產(chǎn)節(jié)奏減少事故處理時間減少事故處理時間實現(xiàn)負(fù)能煉鋼實現(xiàn)負(fù)能煉鋼節(jié)約鐵合金、節(jié)約鐵合金、N2、O2提高煤氣回收量提高煤氣回收量改善渣鋼平衡改善渣鋼平衡提高終點控制精度提高終點控制精度降低鋼中雜質(zhì)量降低鋼中雜質(zhì)量高速吹煉的理論依據(jù)高速吹煉的理論依據(jù) 圖圖1 1 氧氣射流與熔池的作用氧氣射流與熔池的作用 （1 1）射流氧氣向）射流氧氣向“火點火點”邊界擴(kuò)散；邊界擴(kuò)散； （2 2）在）在“火點火點

3、”邊界上氧分子解離以原子邊界上氧分子解離以原子態(tài)溶入鋼水；態(tài)溶入鋼水； O O2 22O2O - -（1 1） （3 3）在）在“火點火點”邊界層上，溶入鋼水的氧邊界層上，溶入鋼水的氧原子向鋼液內(nèi)擴(kuò)散；原子向鋼液內(nèi)擴(kuò)散； （4 4）擴(kuò)散到鋼液內(nèi)的氧與碳反應(yīng)，生成）擴(kuò)散到鋼液內(nèi)的氧與碳反應(yīng)，生成COCO。 O+C=COO+C=CO-（2 2） 上述分析表明，強(qiáng)化轉(zhuǎn)爐冶煉的基本條件是：上述分析表明，強(qiáng)化轉(zhuǎn)爐冶煉的基本條件是： 較高的供氧強(qiáng)度；較高的供氧強(qiáng)度； 保證足夠的反應(yīng)面積（即沖擊面積和沖擊深度）；保證足夠的反應(yīng)面積（即沖擊面積和沖擊深度）； 加快熔池傳質(zhì)，提高氧氣擴(kuò)散速度。加快熔池傳質(zhì)，提高

4、氧氣擴(kuò)散速度。 氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉過程中，高速氧氣射流直接沖擊鋼水液面形成凹坑，稱氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉過程中，高速氧氣射流直接沖擊鋼水液面形成凹坑，稱為為“火點火點”，溫度高達(dá)，溫度高達(dá)27002700，如圖，如圖1 1所示。氧氣射流中的氧通過以下動力所示。氧氣射流中的氧通過以下動力學(xué)途徑進(jìn)入熔池：學(xué)途徑進(jìn)入熔池：氧槍設(shè)計和使用氧槍設(shè)計和使用 氧槍的直徑、孔數(shù)、喉囗尺寸、中心夾角和馬赫數(shù)等參氧槍的直徑、孔數(shù)、喉囗尺寸、中心夾角和馬赫數(shù)等參數(shù)一旦確定，氧槍出囗射流的特性（射流長度、直徑、衰減數(shù)一旦確定，氧槍出囗射流的特性（射流長度、直徑、衰減等）也確定，則吹煉時射流的沖擊面積、沖擊深度和熔池攪等）也確定，則吹

5、煉時射流的沖擊面積、沖擊深度和熔池攪拌特性也已確定，拌特性也已確定，這些參數(shù)是在確定的供氧壓力和氧氣流量這些參數(shù)是在確定的供氧壓力和氧氣流量的條件下設(shè)計出來的，生產(chǎn)中往往調(diào)整壓力和流量這是不對的條件下設(shè)計出來的，生產(chǎn)中往往調(diào)整壓力和流量這是不對的，的，帶來吹煉的不穩(wěn)定，直接影響到熔池脫碳與化渣速度。帶來吹煉的不穩(wěn)定，直接影響到熔池脫碳與化渣速度。因此高速吹煉的第一項工作是重新設(shè)計噴頭參數(shù)。而不是隨因此高速吹煉的第一項工作是重新設(shè)計噴頭參數(shù)。而不是隨意調(diào)整氧壓和流量。意調(diào)整氧壓和流量。熔池最大沖擊深度熔池最大沖擊深度 通常，氧氣射流對熔池的最大沖擊深度取熔池深通常，氧氣射流對熔池的最大沖擊深度取

6、熔池深度的度的545457%57%為宜。如表為宜。如表2 2所示。提高沖擊深度有利于所示。提高沖擊深度有利于提高熔池脫碳速度，可以有效地改善爐底上漲的狀況。提高熔池脫碳速度，可以有效地改善爐底上漲的狀況。 鋼鋼 廠廠裝入量裝入量/t裝入裝入深度深度/m喉口喉口直徑直徑/mm出口出口直徑直徑/mm氧槍氧槍直徑直徑/mm基本基本槍位槍位/m最低最低槍位槍位/m沖擊沖擊深度深度/mm沖擊沖擊深度比深度比/%寶鋼二煉寶鋼二煉300 1.2526940622.6265054.2唐唐 鋼鋼160 1.243.655.62731.821.51.668056.7本本 鋼鋼1701.538.249.62191.

7、560040表表2 2 氧氣射流對熔池沖擊深度氧氣射流對熔池沖擊深度 氧槍槍位與熔池沖擊深度的關(guān)系氧槍槍位與熔池沖擊深度的關(guān)系壓力壓力/MPa/MPa深度深度/m/m槍位槍位/m/m0.70.70.80.80.90.91.8151.8150.5680.5680.620.620.730.732.1172.1170.5220.5220.600.600.680.682.4202.4200.5020.5020.560.560.640.64表表3 2993 299氧槍噴頭對熔池沖擊深度的模擬試驗結(jié)果氧槍噴頭對熔池沖擊深度的模擬試驗結(jié)果 通過實驗證明，隨著槍位的降低和工作氧壓的提高，氧通過實驗證明，隨著槍

8、位的降低和工作氧壓的提高，氧氣射流對熔池最大沖擊深度增加。綜合考慮保護(hù)爐底和加快氣射流對熔池最大沖擊深度增加。綜合考慮保護(hù)爐底和加快脫碳速度，脫碳速度， 壓力壓力/MPa/MPa 面積面積/ /比值比值槍位槍位 m m2 2/%/%0.70.70.80.80.90.9S S% %S S% %S S% %最低最低槍位槍位1 1號槍號槍1.5m1.5m1.241.246.96.91.231.236.86.81.161.166.46.42 2號槍號槍1.8m1.8m1.761.769.789.781.681.689.39.32.562.561414過程過程槍位槍位1 1號槍號槍1.75m1.75m1

9、.481.488.28.21.441.448 81.411.417.837.832 2號槍號槍2.12m2.12m3.63.620203.283.2818183.23.217.817.8最高最高槍位槍位1 1號槍號槍2.0m2.0m1.961.9610.910.91.761.769.89.81.881.8810.410.42 2號槍號槍2.4m2.4m4.04.022223.923.9222223.763.762121表表4 4 氧槍槍位與氧氣射流對熔池沖擊面積的關(guān)系氧槍槍位與氧氣射流對熔池沖擊面積的關(guān)系 氧槍沖擊面積氧槍沖擊面積底吹技術(shù)及應(yīng)用效果首鋼首鋼3#3#爐爐65596559爐底槍蘑菇

10、頭及透氣冷測情況爐底槍蘑菇頭及透氣冷測情況 促進(jìn)鋼促進(jìn)鋼渣反應(yīng)平衡渣反應(yīng)平衡 如圖如圖5 5所示，在不同終點溫度條件下，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐終點碳氧積基本保持所示，在不同終點溫度條件下，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐終點碳氧積基本保持在在0.00220.00220.00280.0028之間，鋼水溫度與鋼中碳、氧含量的波動值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于頂之間，鋼水溫度與鋼中碳、氧含量的波動值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于頂吹轉(zhuǎn)爐波動值。吹轉(zhuǎn)爐波動值。 從圖從圖6 6中可見，采用復(fù)吹工藝，不僅降低了渣中中可見，采用復(fù)吹工藝，不僅降低了渣中FeOFeO含量，也使熔池含量，也使熔池溫度與爐渣氧化性的波動減小。從另一方面證明復(fù)吹轉(zhuǎn)爐比頂吹轉(zhuǎn)爐吹煉溫度與爐渣氧化性的波動減小。從另

11、一方面證明復(fù)吹轉(zhuǎn)爐比頂吹轉(zhuǎn)爐吹煉更加平穩(wěn)。更加平穩(wěn)。 圖圖5 5 終點溫度與終點溫度與COCO積的關(guān)系積的關(guān)系圖圖6 6 終點溫度與終渣終點溫度與終渣(FeO)(FeO)的關(guān)系的關(guān)系碳氧平衡碳氧平衡 圖圖8 8 頂吹與復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的終點頂吹與復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的終點C-OC-O關(guān)系對比關(guān)系對比 由圖中可以看出，隨著碳含量降低，鋼水氧含量逐漸升高。復(fù)由圖中可以看出，隨著碳含量降低，鋼水氧含量逐漸升高。復(fù)吹與頂吹相比，氧含量平均降低約吹與頂吹相比，氧含量平均降低約100100 1010-6-6。鋼水。鋼水 CO CO 積平均積平均為為0.00230.0023，平均比頂吹轉(zhuǎn)爐降低，平均比頂吹轉(zhuǎn)爐降低 23%23%

12、。 終點碳、溫控制終點碳、溫控制 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐終點碳的平均值為復(fù)吹轉(zhuǎn)爐終點碳的平均值為0.064%，波動范圍，波動范圍為為0.0170.22%，方差為，方差為0.0251%；而頂吹轉(zhuǎn)爐；而頂吹轉(zhuǎn)爐的終點碳平均值為的終點碳平均值為0.069%，波動范圍為，波動范圍為0.0047 0.76%，方差為，方差為0.0474%。 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐終點溫度的平均值為復(fù)吹轉(zhuǎn)爐終點溫度的平均值為1674.3，波，波動范圍為動范圍為16401720，均方差為，均方差為13.41，頂吹，頂吹轉(zhuǎn)爐終點溫度平均值為轉(zhuǎn)爐終點溫度平均值為1676.8，波動范圍為，波動范圍為16401740，均方差為，均方差為16.21。 提高熔池脫

13、碳速度提高熔池脫碳速度 采用復(fù)吹工藝，提高了熔池攪拌強(qiáng)度，促進(jìn)碳氧反應(yīng)，采用復(fù)吹工藝，提高了熔池攪拌強(qiáng)度，促進(jìn)碳氧反應(yīng)，使吹煉后期脫碳速度明顯加快。使吹煉后期脫碳速度明顯加快。 024681012141618-0.50.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0C /%供氧時 間 /min.圖圖8 8 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐熔池含碳量的變化復(fù)吹轉(zhuǎn)爐熔池含碳量的變化圖圖9 9 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐熔池脫碳速度復(fù)吹轉(zhuǎn)爐熔池脫碳速度5.04.54.03.53.02.52.01.51.00.50.00.100.120.140.160.180.200.220.240.260.280.300.320.340.3

14、6d%C/dt=0.315%Cd%C/dt=-0.312d%C/dt=-0.105%C+0.65 dC/t /%/min.C %復(fù)吹轉(zhuǎn)爐鋼水質(zhì)量復(fù)吹轉(zhuǎn)爐鋼水質(zhì)量O含量控制含量控制 采用復(fù)吹工藝后，鋼中采用復(fù)吹工藝后，鋼中OO含量平均比頂吹轉(zhuǎn)爐降低含量平均比頂吹轉(zhuǎn)爐降低1041041010-6-6（如圖（如圖1 1所示）。氧含量隨終點溫度和碳含量的變化波動在所示）。氧含量隨終點溫度和碳含量的變化波動在2902907607601010-6-6的范圍。的范圍。 終點鋼水終點鋼水OO含量分布含量分布終渣改變終渣改變 采用復(fù)吹工藝后，加強(qiáng)后期熔池攪拌，為石灰充分熔解創(chuàng)造了良好的動力采用復(fù)吹工藝后，加強(qiáng)后

15、期熔池攪拌，為石灰充分熔解創(chuàng)造了良好的動力學(xué)條件。終渣完全熔化，不僅提高了爐渣脫硫、脫磷能力，同時也使鋼渣學(xué)條件。終渣完全熔化，不僅提高了爐渣脫硫、脫磷能力，同時也使鋼渣保持平衡，降低鋼、渣的氧化性。保持平衡，降低鋼、渣的氧化性。 照片照片2a 2a 頂吹終渣巖相結(jié)構(gòu)頂吹終渣巖相結(jié)構(gòu) 照片照片2b 2b 復(fù)吹終渣巖相結(jié)構(gòu)復(fù)吹終渣巖相結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)爐自動控制技術(shù)轉(zhuǎn)爐自動控制技術(shù)副槍終點動態(tài)控制技術(shù)副槍終點動態(tài)控制技術(shù) 副槍終點動態(tài)控制技術(shù)是副槍終點動態(tài)控制技術(shù)是2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代中期由日本新日鐵公司年代中期由日本新日鐵公司開發(fā)成功，并于開發(fā)成功，并于7070年代在國外大型轉(zhuǎn)爐普遍采用。年代在國

16、外大型轉(zhuǎn)爐普遍采用。控制原理控制原理: : 在轉(zhuǎn)爐吹煉末期，通過副槍測定爐內(nèi)鋼水成分、溫度，校正靜在轉(zhuǎn)爐吹煉末期，通過副槍測定爐內(nèi)鋼水成分、溫度，校正靜態(tài)模型的計算誤差，并根據(jù)監(jiān)測值預(yù)報終點。通常采用副槍終點動態(tài)模型的計算誤差，并根據(jù)監(jiān)測值預(yù)報終點。通常采用副槍終點動態(tài)控制技術(shù)碳的控制精度為態(tài)控制技術(shù)碳的控制精度為0.015%0.015%，溫度為，溫度為1212；碳溫同時命；碳溫同時命中率中率85%85%。 技術(shù)特點技術(shù)特點: : 在正常生產(chǎn)情況下，副槍通過在正常生產(chǎn)情況下，副槍通過PLCPLC控制。具有手動、自動和計控制。具有手動、自動和計算機(jī)三種控制模式。手動控制時，每一單獨(dú)功能和動作通過

17、操作面算機(jī)三種控制模式。手動控制時，每一單獨(dú)功能和動作通過操作面板實現(xiàn)。自動控制時，操作人員一旦確定操作模式，整個吹煉過程板實現(xiàn)。自動控制時，操作人員一旦確定操作模式，整個吹煉過程由計算機(jī)按程序自動控制。在計算機(jī)控制模式下，可實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐全自由計算機(jī)按程序自動控制。在計算機(jī)控制模式下，可實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐全自動吹煉。動吹煉。爐氣分析動態(tài)控制技術(shù)爐氣分析動態(tài)控制技術(shù) 為降低副槍測試成本，同時實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐全自動吹煉，引進(jìn)、開發(fā)了國為降低副槍測試成本，同時實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐全自動吹煉，引進(jìn)、開發(fā)了國內(nèi)第一套轉(zhuǎn)爐爐氣分析動態(tài)控制系統(tǒng)。引進(jìn)的達(dá)涅利內(nèi)第一套轉(zhuǎn)爐爐氣分析動態(tài)控制系統(tǒng)。引進(jìn)的達(dá)涅利SDMSDM爐氣分析動態(tài)控爐氣分析動態(tài)

18、控制系統(tǒng)包括：在轉(zhuǎn)爐煙道上安裝氣體取樣器、煙氣處理、質(zhì)譜儀分析等系制系統(tǒng)包括：在轉(zhuǎn)爐煙道上安裝氣體取樣器、煙氣處理、質(zhì)譜儀分析等系統(tǒng)?？蓪崟r在線準(zhǔn)確地分析爐氣成分，并通過模型連續(xù)計算轉(zhuǎn)爐吹煉過程統(tǒng)?？蓪崟r在線準(zhǔn)確地分析爐氣成分，并通過模型連續(xù)計算轉(zhuǎn)爐吹煉過程中熔池成分與溫度的變化。主要工藝參數(shù)：中熔池成分與溫度的變化。主要工藝參數(shù)： 氣體分析種類：氣體分析種類：N N2 2、COCO、COCO2 2、ArAr、H H2 2、O O2 2 分析周期：分析周期：6sec 6sec 爐氣分析轉(zhuǎn)爐動態(tài)控制技術(shù)開發(fā)爐氣分析轉(zhuǎn)爐動態(tài)控制技術(shù)開發(fā) 圖圖2 2 本鋼轉(zhuǎn)爐爐氣分析系統(tǒng)示意圖本鋼轉(zhuǎn)爐爐氣分析系統(tǒng)示

19、意圖爐氣分析轉(zhuǎn)爐動態(tài)控制技術(shù)開發(fā)爐氣分析轉(zhuǎn)爐動態(tài)控制技術(shù)開發(fā) 轉(zhuǎn)爐煙氣是由轉(zhuǎn)爐爐氣（爐內(nèi)碳氧反轉(zhuǎn)爐煙氣是由轉(zhuǎn)爐爐氣（爐內(nèi)碳氧反應(yīng)產(chǎn)物）和吸入的空氣在煙道內(nèi)進(jìn)行二次應(yīng)產(chǎn)物）和吸入的空氣在煙道內(nèi)進(jìn)行二次燃燒后形成的混合氣相產(chǎn)物。根據(jù)質(zhì)譜儀燃燒后形成的混合氣相產(chǎn)物。根據(jù)質(zhì)譜儀分析得出的吹煉過程煙氣成分變化曲線分析得出的吹煉過程煙氣成分變化曲線（如圖（如圖3 3所示），通過模型可以計算出熔所示），通過模型可以計算出熔池脫碳速度和碳含量、溫度的變化曲線，池脫碳速度和碳含量、溫度的變化曲線，如圖如圖4 4、圖、圖5 5所示。所示。 圖圖3 3 吹煉期間煙氣成分的變化曲線吹煉期間煙氣成分的變化曲線圖圖5 5

20、 模型計算的熔池溫度變化模型計算的熔池溫度變化圖圖4 4模型計算的熔池碳含量變化模型計算的熔池碳含量變化鐵水脫硫技術(shù)鐵水脫硫技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展目前主要有三種脫硫技術(shù)被采用：1.石灰攪拌法 CaO (s) +O=CaS (s) +O2.石灰和鎂混合噴吹法 Mg(g)+S+CaO(s)=CaS+MgO (S)3.純鎂噴吹法 Mg(g)+S=MgS (S)鋼材對硫含量的要求除易切削鋼外，硫是鋼中有害雜質(zhì)，影響鋼材的加工性能和使用性能。具體要求是：普通鋼：連鑄生產(chǎn)鑄坯時，鑄坯內(nèi)部裂紋和表明質(zhì)量均與硫含量有關(guān)，則要求硫含量0.02。結(jié)構(gòu)鋼：為實現(xiàn)均勻的機(jī)械性能，減少各向異性，則要求硫含量809090900

21、.010.0030.005 gr ，即溶解時間大于停留時間，即溶解時間大于停留時間，說明此時鎂顆說明此時鎂顆粒粒來不及溶解就上浮了，這樣就不會有溶解鎂與鐵水硫之來不及溶解就上浮了，這樣就不會有溶解鎂與鐵水硫之間的反應(yīng)：間的反應(yīng)：Mg+S=MgS(s)Mg+S=MgS(s)，鎂的利用率會因此降低。鎂的利用率會因此降低。解決該問題的措施盡量增加噴吹深度，當(dāng)噴吹深度一定時，解決該問題的措施盡量增加噴吹深度，當(dāng)噴吹深度一定時，就要減小鎂粒直徑來縮短鎂粒的溶解時間，為此也要提高就要減小鎂粒直徑來縮短鎂粒的溶解時間，為此也要提高噴吹速度，使鎂粒能順利進(jìn)入鐵液中。噴吹速度，使鎂粒能順利進(jìn)入鐵液中。分析與討論

22、分析與討論 KR法鐵水脫硫工藝 機(jī)械攪拌脫硫工藝是依靠攪拌頭在鐵水中旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪切力，將飄浮在鐵水表面的石灰脫硫劑卷入鐵水中，實現(xiàn)固液相間接觸，使石灰熔化并發(fā)生脫硫反應(yīng)，在強(qiáng)烈攪拌下創(chuàng)造良好的動力學(xué)條件使脫硫反應(yīng)不斷進(jìn)行，可 使 鐵 水 硫 含 量 降 低 到10ppm。 KR法技術(shù)特點1.使用廉價的石灰脫硫，容易獲得、成本低；2.可以做到鐵水深脫硫，處理后鐵水硫含量10ppm；3.脫硫反應(yīng)產(chǎn)物CaS (s)很穩(wěn)定，煉鋼時不易回硫4.與噴吹法相比，不用載氣，沒有堵槍、噴濺、流量波動等影響，因此脫硫效果穩(wěn)定；5.脫硫裝備運(yùn)行平穩(wěn)、可靠，設(shè)備故障少、費(fèi)用低（攪拌漿壽命大于450550次。噴槍只有1

23、10次）。1979年，武鋼從日本新日鐵公司引進(jìn)KR機(jī)械攪拌式鐵水脫硫預(yù)處理工藝，還自行開發(fā)了無碳CaO基脫硫劑取代了CaC2，降低了生產(chǎn)成本。脫硫處理前后鐵水溫降從過去的405O減至28，脫硫效率平均達(dá)925，脫硫處理后S0005的罐次比率在98以上，實際S0002時的脫硫劑(CaO基)耗量由85kg/t降至500kg/t以下，目前兌入轉(zhuǎn)爐經(jīng)深脫硫的鐵水硫含量平均值已達(dá)00027，專用脫硫罐罐齡已達(dá)4OO次以上，主要消耗部件攪拌頭使用次數(shù)已突破500次，2005年突破800次，噸鐵脫硫處理成本約10元tFe，鐵損約0.3，這些技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與國內(nèi)外相關(guān)鋼廠鐵水脫硫工藝指標(biāo)相比，表現(xiàn)了較明顯的優(yōu)點

24、。武鋼KR脫硫?qū)嶋H效果（1）脫硫機(jī)理及效果比較）脫硫機(jī)理及效果比較鎂脫硫反應(yīng)有如下兩種形式：Mg（g）SMgS（S） G0=-104100+44.07TMgSMgS（S） G0=-132186+51.58T鎂的熔點為651，沸點為1110。鎂進(jìn)入鐵水中后，迅速汽化形成氣泡，在氣泡上升過程中，有部分鎂溶解于鐵液中，溶解反應(yīng)如下：Mg（S）Mg G0=117400-34.1T由上式計算，在鐵水溫度范圍內(nèi)（13001450），鎂的溶解度很低，而氣液反應(yīng)又受到鐵水深度、噴吹粉氣比、氣泡直徑大小等多種因素影響，脫硫目標(biāo)值因此會產(chǎn)生很大波動，加之?dāng)嚢璨痪鶆蚴姑摿蚰繕?biāo)不易控制，做到穩(wěn)定的深脫硫目前還有很大難

25、度。目前脫硫也只能做到50ppm，再低時脫硫劑成本會顯著增加。石灰攪拌法脫硫反應(yīng)如下式所示：CaO (s) +S=CaS (s) +O 機(jī)械攪拌脫硫工藝是依靠攪拌頭在鐵水中旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪切力，將飄浮在鐵水表面的石灰脫硫劑卷入鐵水中，實現(xiàn)固液相間接觸，使石灰熔化并發(fā)生脫硫反應(yīng)，在強(qiáng)烈攪拌下創(chuàng)造良好的動力學(xué)條件使脫硫反應(yīng)不斷進(jìn)行，可使鐵水硫含量降低到10ppm。 純鎂噴吹和機(jī)械攪拌法脫硫技術(shù)比較純鎂噴吹和機(jī)械攪拌法脫硫技術(shù)比較（2）受鐵水條件影響比較）受鐵水條件影響比較鎂脫硫要使鎂溶解在鐵水中，鎂在鐵水中的溶解度取決于鐵水溫度和鎂的蒸汽壓，如下式：lgMg=7000/T+lgpmg-5.1 式中T是

26、絕對溫度，PMg是該溫度下鎂的蒸汽壓。鎂的溶解度隨壓力的增加而增加，在兩個大氣壓下（相當(dāng)于鐵水液面下2m處的壓力），鎂的溶解度可增大一倍，因此當(dāng)鐵水量波動時，給鎂的溶解度帶來很大影響，這時會顯著影響到脫硫效果。石灰攪拌法脫硫通過調(diào)整石灰加入量和攪拌時間，可以對任意鐵水量進(jìn)行穩(wěn)定的脫硫，不受鐵水液面波動的影響。純鎂噴吹和機(jī)械攪拌法脫硫技術(shù)比較純鎂噴吹和機(jī)械攪拌法脫硫技術(shù)比較（3 3）脫硫劑成本比較）脫硫劑成本比較按化學(xué)當(dāng)量計算，每脫硫1Kg只需0.75Kg鎂，如100噸鐵水從初始含硫量0.05%脫到0.01%只要0.3Kg/t鎂就夠了，實際大約需要0.50.7Kg/t鎂，鎂的利用率為40%57，

27、將近一半的鎂粒逸出鐵水液面進(jìn)入大氣中，脫硫劑成本在57元/t（鎂粒價格按10000元/t計算）。 石灰攪拌法脫硫的石灰消耗為46 Kg/t左右，脫硫劑成本在3.65.4元/t（石灰價格按900元/t計算）。兩者相差1.41.6元/t。純鎂噴吹和機(jī)械攪拌法脫硫技術(shù)比較純鎂噴吹和機(jī)械攪拌法脫硫技術(shù)比較（4）噴槍成本比較）噴槍成本比較噴吹法的噴槍壽命受到兩個方面影響，一是堵槍事故，因為鎂粒價格昂貴，噴吹開始時要先吹入氮?dú)?，待噴槍下到脫硫位置時再開動給料器吹入鎂粒，在下粉的瞬間槍管中形成負(fù)壓引起鐵液倒灌入噴槍，造成堵槍事故，在石灰和鎂?；旌蠂姶禃r，在粉劑切換時同樣存在堵槍現(xiàn)象，二是噴槍受氣體沖刷和鐵液

28、侵蝕，目前最高壽命在100次左右，其成本費(fèi)用在4元/t左右（一支噴槍價格按4000元計算），石灰攪拌發(fā)的攪拌漿壽命為500次左右，按一支新攪拌漿80000元計算，攪拌漿成本費(fèi)用為1.6元/t左右，如按返修耐材一支10000元計算，攪拌漿成本費(fèi)用僅為0.2元/t左右，兩者相差至少2倍以上，如果算上噴吹堵槍造成的噴槍損壞兩者相差就更高了。純鎂噴吹和機(jī)械攪拌法脫硫技術(shù)比較純鎂噴吹和機(jī)械攪拌法脫硫技術(shù)比較（5）回硫問題比較）回硫問題比較鎂脫硫的回硫問題成為影響鎂脫硫技術(shù)推廣的核心和關(guān)鍵問題，如果不能得到有效解決，將嚴(yán)重制約鎂脫硫技術(shù)的應(yīng)用，歐洲鎂脫硫也主要是回硫問題，回硫的原因有兩個方面：一是鎂脫硫渣

29、少且很稀不易扒除，在鐵水兌入轉(zhuǎn)爐冶煉時，高濃度含硫渣使回硫變得容易進(jìn)行，二是渣中MgS不穩(wěn)定，極易發(fā)生分解反應(yīng)。目前鎂噴吹脫硫鐵水進(jìn)入轉(zhuǎn)爐冶煉后，回硫在0.0100.015%左右，而石灰脫硫則看不到回硫現(xiàn)象。純鎂噴吹和機(jī)械攪拌法脫硫技術(shù)比較純鎂噴吹和機(jī)械攪拌法脫硫技術(shù)比較（6）噴濺比較）噴濺比較由于在鐵水溫度（13001450）范圍內(nèi)，鎂的蒸汽壓為0.471.12 MPa，當(dāng)鎂粒浸入鐵水中時，發(fā)生猛烈的蒸發(fā)，極易造成鐵水噴濺。同時大量氮?dú)獗淮等腓F水中因溫度升高產(chǎn)生體積膨漲，也鐵水激烈翻騰，噴濺嚴(yán)重時鐵水會噴濺到外部造成事故。石灰脫硫則無任何噴濺現(xiàn)象。純鎂噴吹和機(jī)械攪拌法脫硫技術(shù)比較純鎂噴吹和機(jī)

30、械攪拌法脫硫技術(shù)比較（7 7）操作系統(tǒng)穩(wěn)定性比較）操作系統(tǒng)穩(wěn)定性比較噴吹法要確定合適的粉氣比，粉氣比小時，大量的載氣被吹入鐵水中，不僅造成氮?dú)獯罅坷速M(fèi)，而且冷的氮?dú)膺M(jìn)入鐵水中后迅速升溫、膨漲引起鐵水噴濺和使鐵水降溫。粉氣比大時產(chǎn)生堵槍現(xiàn)象，鎂噴槍事故的主要原因是堵槍造成的。另外，鎂噴吹時，鎂粒的均勻給料成為鎂脫硫的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要問題是給料器的下粉精度要求控制在0.25kg/min，往往因給料器的控制精度達(dá)不到影響脫硫效果和引起噴濺現(xiàn)象的發(fā)生。因此噴吹法受氣體流量、壓力和下粉速度等參數(shù)影響很大，操作不穩(wěn)定。石灰攪拌法脫硫是靠攪拌漿攪拌鐵水，攪拌漿攪拌速度和攪拌時間很容易控制，石灰靠氣體輸送或靠重

31、力自流進(jìn)鐵水包內(nèi)，對粉氣比和氣體的流量、壓力沒有太高的要求，其下粉速度沒有精度要求，對脫硫沒有太多影響。純鎂噴吹和機(jī)械攪拌法脫硫技術(shù)比較純鎂噴吹和機(jī)械攪拌法脫硫技術(shù)比較攪拌噴吹法脫硫工藝 攪拌噴吹方法的技術(shù)特點攪拌噴吹方法的技術(shù)特點攪拌噴吹方法的技術(shù)特點攪拌噴吹方法的技術(shù)特點攪拌噴吹方法的技術(shù)特點在于采用石灰和鎂粒組合法脫硫時，開動攪拌裝置，鎂粒由噴槍噴入，石灰由鐵水包頂部加入，實現(xiàn)兩種脫硫劑復(fù)合脫硫工藝，這種設(shè)計即解決了鎂粒利用率低的問題又解決了石灰脫硫的攪拌問題，其特點如下：(1) 在旋轉(zhuǎn)噴槍向鐵水中噴吹鎂粒脫硫劑的同時，攪拌器對鐵水實施攪拌，利用攪拌作用擊碎載氣氣泡和鎂蒸汽泡，使鎂粒能夠

32、脫離氣泡與鐵液接觸，使鐵水和氣體充分混合，增大了反應(yīng)界面積。水模實驗表明：通過攪拌使脫硫劑在液體里的停留時間延長23倍，熔池傳質(zhì)速度提高1倍。 (2) 在旋轉(zhuǎn)噴槍向鐵水中噴吹鎂粒的同時，從鐵水包頂部加入CaO脫硫劑，加入的CaO靠攪拌卷入鐵水中，能快速熔化發(fā)生脫硫反應(yīng)，與噴吹法相比，脫硫效率顯著提高。攪拌噴吹法工藝特點（1）利用攪拌作用擊碎鎂蒸汽泡，延長鎂在鐵液里的停留時間，（2）加快鐵水中硫的傳質(zhì)速度，提高了鎂的反應(yīng)效率、降低了鎂的消耗。（3）旋轉(zhuǎn)噴槍可以采用濃相輸送，粉氣比最大為10，增大了鎂的分壓，提高了鎂的溶解度，使脫硫反應(yīng)效率進(jìn)一步提高。（4）減少噴槍出口直徑（6mm），提高鎂粒速度

33、（大于100m/s），（5) 降低鎂粒直徑（0.30.7）減小鎂粒直徑不僅能增大反應(yīng)的屆面積，而且能減小鎂蒸汽泡的直徑，降低氣泡上浮速度，有利于提高鎂的利用率。（6）從鐵水罐或鐵水包頂部向鐵水投放另一種脫硫劑CaO，加入的CaO即可以起到脫硫作用，也可以起到稠化脫硫渣的作用，省去了稠化劑的使用。 水模實驗水模實驗單獨(dú)噴吹單獨(dú)噴吹攪拌噴吹攪拌噴吹攪拌噴吹攪拌噴吹MgCaO效果：停留時間：延長23倍均勻時間：縮短一半目標(biāo)：鎂利用率提高一倍1月新?lián)徜撏懂a(chǎn)脫P(yáng)理論和工藝技術(shù)磷在鋼中的溶解度磷在鋼中的溶解度 鋼中磷的溶解度可以用氣體鋼中磷的溶解度可以用氣體金屬間反金屬間反應(yīng)，由下式求出：應(yīng)，由下式求出：

34、 右上圖給出不同元素對鐵水中磷的活度系數(shù)的影響，其中右上圖給出不同元素對鐵水中磷的活度系數(shù)的影響，其中C C、SiSi、S S等等元素提高磷的活度系數(shù)，有利于脫磷；而元素提高磷的活度系數(shù)，有利于脫磷；而CrCr、NbNb、MnMn、V V、TiTi等元素降低等元素降低磷的活度系數(shù)，不利于煉鋼脫磷。磷的活度系數(shù)，不利于煉鋼脫磷。脫磷反應(yīng)熱力學(xué)脫磷反應(yīng)熱力學(xué) 煉鋼過程的脫磷反應(yīng)在渣煉鋼過程的脫磷反應(yīng)在渣金屬間金屬間進(jìn)行，脫磷反應(yīng)可以按下式進(jìn)行：進(jìn)行，脫磷反應(yīng)可以按下式進(jìn)行：（1 1）分子論形式的表達(dá)式）分子論形式的表達(dá)式2P+5(FeO)+3(CaO)=(3CaOP2P+5(FeO)+3(CaO)

35、=(3CaOP2 2O O5 5)+5Fe)+5Fe(l)(l)2P+5(FeO)+4(CaO)=(4CaOP2P+5(FeO)+4(CaO)=(4CaOP2 2O O5 5)+5Fe)+5Fe(l)(l)（2 2）離子形式表達(dá)式）離子形式表達(dá)式 2P+5O+3(O2P+5O+3(O2-2-)=2(PO)=2(PO3-3-4 4) )脫磷反應(yīng)平衡常數(shù)脫磷反應(yīng)平衡常數(shù)K KP P可以簡化為：可以簡化為： K KP P=(a=(aP2O5P2O5)/(a)/(aP P 2 2aaO O 5 5) ) lgK lgKP P=36850/T-29.07=36850/T-29.07渣中磷的活度渣中磷的活

36、度a aP2o5P2o5= = P2o5P2o5N NP2o5P2o5脫磷的熱力學(xué)條件：脫磷的熱力學(xué)條件： 低溫低溫 高堿度渣高堿度渣 高氧化性渣高氧化性渣 大渣量大渣量爐渣的脫磷能力爐渣的脫磷能力不同渣系下，渣不同渣系下，渣鋼間磷的平衡分配系數(shù)鋼間磷的平衡分配系數(shù)FeO對爐渣脫磷能力的影響對爐渣脫磷能力的影響渣渣鋼間磷分配系數(shù)的計算方法鋼間磷分配系數(shù)的計算方法K-BOPK-BOP法中脫磷平衡常數(shù)的經(jīng)驗公式（法中脫磷平衡常數(shù)的經(jīng)驗公式（M.OhnishiM.Ohnishi）：）：頂?shù)讖?fù)合吹煉法中脫磷平衡常數(shù)的經(jīng)驗公式（甲斐干）：頂?shù)讖?fù)合吹煉法中脫磷平衡常數(shù)的經(jīng)驗公式（甲斐干）：渣渣鋼間磷分配系

37、數(shù)的計算方法鋼間磷分配系數(shù)的計算方法STBSTB復(fù)吹工藝中脫磷平衡常數(shù)的經(jīng)驗公式（成羽始）：復(fù)吹工藝中脫磷平衡常數(shù)的經(jīng)驗公式（成羽始）：HealyHealy公式公式脫磷反應(yīng)動力學(xué)脫磷反應(yīng)動力學(xué)攪拌強(qiáng)度對鋼渣間磷平衡的影響攪拌強(qiáng)度對鋼渣間磷平衡的影響攪拌強(qiáng)度對終點磷的影響攪拌強(qiáng)度對終點磷的影響后攪對脫磷的影響后攪對脫磷的影響 吹煉結(jié)束后，采用后攪工藝可以實現(xiàn)吹煉結(jié)束后，采用后攪工藝可以實現(xiàn)有效的脫磷：有效的脫磷： 無論對低、中、高碳鋼的冶煉，采用后無論對低、中、高碳鋼的冶煉，采用后攪工藝使終點磷含量趨于平衡，對低碳鋼攪工藝使終點磷含量趨于平衡，對低碳鋼尤為明顯尤為明顯 采用后攪工藝脫磷效果與渣中

38、采用后攪工藝脫磷效果與渣中FeOFeO含量含量關(guān)系密切，隨著渣中關(guān)系密切，隨著渣中FeOFeO含量的增高，后含量的增高，后攪效果減弱，渣中攪效果減弱，渣中FeOFeO在在181828%28%的范圍后的范圍后攪效果較好攪效果較好 采用后攪工藝鋼中磷可降低采用后攪工藝鋼中磷可降低303050%50%。脫磷與溫度的關(guān)系脫磷與溫度的關(guān)系1300130013501350140014001450145015001500155015501600160016501650170017000 0500500100010001500150020002000250025003000300035003500400040

39、00 (P)/P(P)/PT T0 0C C(% CaO)=40(% T.FeO)=10 黑勒公式1 黑勒公式2 STB經(jīng)驗公式拉高碳與脫磷的矛盾 矛盾是固有的，是現(xiàn)實存在的客觀規(guī)律只能順應(yīng)矛盾是固有的，是現(xiàn)實存在的客觀規(guī)律只能順應(yīng)規(guī)律不能違反規(guī)律，規(guī)律不能違反規(guī)律，現(xiàn)有情況下：現(xiàn)有情況下： 1) 加強(qiáng)前期脫磷，強(qiáng)攪拌、快化渣、高堿度固定磷，加強(qiáng)前期脫磷，強(qiáng)攪拌、快化渣、高堿度固定磷， 2) 要提高終點要提高終點C并脫磷，脫碳期弱攪拌并脫磷，脫碳期弱攪拌 3) 出鋼時多倒渣出鋼時多倒渣 根本解決辦法是：根本解決辦法是：脫磷與脫碳分開。脫磷與脫碳分開。脫磷的熱力學(xué)條件：脫磷的熱力學(xué)條件： 低溫低

40、溫 高堿度渣高堿度渣 高氧化性渣礦石高氧化性渣礦石 大渣量大渣量1.潔凈鋼是鋼鐵材料發(fā)展的重要方向潔凈鋼是鋼鐵材料發(fā)展的重要方向日本對日本對20002000年鋼中雜質(zhì)元素水平的預(yù)測年鋼中雜質(zhì)元素水平的預(yù)測 1010-6-6鋼 類代表鋼種技術(shù)特點潔凈度要求10-6性能指標(biāo)SBrEL/%超低碳鋼IF鋼同時要求降低鋼中的碳、氮和含氧量，提高產(chǎn)品成型性C20, N20,S50, T.O20,dS40低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼TIRP鋼準(zhǔn)確控制成份、夾雜物，嚴(yán)格控制組織結(jié)構(gòu)，保證板材表面質(zhì)量C=0.2, Si=1.5,Mn=1.54508000.926低合金高強(qiáng)度鋼X80X100盡可能降低硫含量，提高鋼水潔凈度，嚴(yán)格控制鋼中夾雜物S10, P80O20, N50, H155069021高級電工鋼35W230要求同時降低C、N含量和S含量，精確控制成份，提高磁場強(qiáng)度，降低鐵損C24, S+N30 Si2.62.9%S10, N3.5%0.04%P=0.11%S0.005%T=1350S0.00