轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷工藝理論與實踐

轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷工藝理論與實踐摘要:中國的鋼鐵生產(chǎn)領(lǐng)先于世界，現(xiàn)在正是處在從鋼鐵大國到強國的高速發(fā)展階段，許多煉鋼技術(shù)在國際上擁有領(lǐng)頭地位。判斷鋼鐵品質(zhì)好壞關(guān)鍵指標就是其中的磷含量。脫磷效果是否良好決定了產(chǎn)鋼是否符合標準。本文主要介紹轉(zhuǎn)爐煉鋼廠脫磷工藝的原理，并融合煉鋼實際操作對脫磷工藝中的注意事項進行詳細介紹。關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)爐煉鋼；磷含量；爐外脫磷前言：全球使用范圍最廣的金屬材料就是鋼鐵，是現(xiàn)代建筑不可或缺的生產(chǎn)材料。鋼材加工有冷熱加工兩種，按照途可將鋼鐵分為結(jié)構(gòu)鋼，工具鋼，特種鋼，專業(yè)鋼等，加工方法。因為生產(chǎn)方式的多樣化就對非金屬元素的要求非常嚴格，其中主要為磷元素，它的含量是鋼材質(zhì)量是否達標的重要指標。恰當?shù)牧缀磕茉黾愉摰膹娦?，但對于大部分的鋼來說，磷都是一個有危害的元素，高磷量會使鋼的可塑性減弱，可焊性和沖擊韌性變低。有研究表明，在鋼水凝固過程中，磷的偏析集中在晶界，從而引起鋼在低溫環(huán)境下的脆性，將這種現(xiàn)象叫做“冷脆”。磷含量對鋼的影響是如此之大，以至于即使極少的磷（0.01%）也會引發(fā)鋼的低溫脆性。所以要求普通鋼的磷含量小于0.04%。像寒冷地區(qū)的鉆井平臺，船舶，鋼軌，鋼制軸承零件，液化氣管道等要求鋼的磷含量應小于0.03%。脫磷反應是轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中重要的物理化學反應，也是轉(zhuǎn)爐煉鋼的基本任務之一。本文依據(jù)最常用的轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝介紹脫磷工藝原理，并與實際情況相融合表明脫磷工藝中的注意事項。1磷的來源與存在形式鐵礦石含大量磷，磷在高爐煉鐵中幾乎都進到了鐵水里，鐵水中磷的含量和鐵礦石中磷的含量成正比，冶煉的生鐵中磷含量可達2.0%以上。此外，在煉鋼過程中加入鐵合金也會帶來許多磷。磷在鐵水中大多以元素形式存在，一小部分為磷化物。2轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷原理與條件2.1轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷原理在轉(zhuǎn)爐吹煉過程中，鐵水中的磷被氧化成PO變成爐渣。PO是一種酸性含2525氧物質(zhì)，能和爐渣中的堿性含氧物質(zhì)FeO、CaO、MnO、MgO等形成磷酸鹽化合物。它在爐渣中更穩(wěn)定，可以隨爐渣除去。當爐渣堿度低時，磷主要以磷酸鐵形式存在，而當爐渣堿度較高時，磷主要以磷酸鈣形式存在。2.1.1磷的氧化反應磷的氧化反應方程式一般有2種：4/5>]頊0'_2年：伊2。3，標準吉布斯能.E二；出-，?-門。或者：-一，丁_標準吉布斯能.5=」_中-「4：.'-2.1.2PO在爐渣中的固定氧化生成的PO5與爐渣中的CaO等堿性氧化物反應生成穩(wěn)定的磷酸鹽化合物3CaO?P2O5或4CaO?P2O5，反應方程式為：2[P|-3O十3CaO-3G10-P205標準吉布斯能.，：奇二wm+w"?；蛘撸阂唬?'-4：”-:：m標準吉布斯能o從反應方程可以看出，轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷的原理是將磷氧化成渣，變成穩(wěn)定的磷酸鹽。2.2轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷的基本條件依據(jù)轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷反應方程，融合實際煉鋼生產(chǎn)，認為轉(zhuǎn)爐鐵水脫磷效果與氧含量、渣堿度和溫度相關(guān)。綜述脫磷的基本條件：（1）渣中磷的固定是脫磷的關(guān)鍵步驟。P2O5必須與爐渣中的氧化鈣和其它堿性氧化物反應才能固定在爐渣中。因此，可以說氧化鈣是含磷產(chǎn)品的穩(wěn)定劑。在酸性爐渣中不能完成脫磷，但爐渣堿度過高不易熔化，不利于脫磷。（2）脫磷量與磷的氧化反應息息相關(guān)。鋼水中的氧含量和爐渣中的Feo是脫磷反應的氧化劑。提升Feo的量能幫助脫磷。有研究證明，在堿度為2.5-3.0、鐵質(zhì)量分數(shù)為15%-20%的條件下，渣中磷的比例最高，脫磷效果更好。（3）大量爐渣可以使磷酸鹽濃度變低，促進p2o5和堿性物質(zhì)反應，提高料液比，達到較好的脫磷效果。但是，大量的爐渣不利于氧氣吹入鋼中和傳熱。為了使脫磷效果變好，提升煉鋼質(zhì)量，首先將轉(zhuǎn)爐前期脫磷渣拿出，再造渣，提高脫磷效果。（4）脫磷反應是一種強烈的放熱化學反應。低溫有利于正向脫磷反應，高溫則反過來產(chǎn)生“返磷”現(xiàn)象。但是，石灰低溫熔融性差，轉(zhuǎn)爐渣粘度增大，脫磷效果差，粘度過高的泡沫渣也不利于脫磷。2.3轉(zhuǎn)爐脫磷注意事項轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷的條件稱為“三高一低”，即“高堿度、高FeO含量、大渣量、低溫”。脫磷反應基本在轉(zhuǎn)爐煉鋼初期進行，在此條件下更容易實現(xiàn)脫磷。在實際煉鋼過程，高磷和不合格的鋼水常常發(fā)現(xiàn)，主要是由于轉(zhuǎn)爐煉鋼的后期高溫階段引發(fā)除磷條件下惡化的條件和返回磷,應采取以下預防措施：（1）確保轉(zhuǎn)爐爐渣的堿度是足夠高的在煉鋼最后階段。（2）檔渣工作，盡可能削少鋼包渣。（3）把控轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度，阻止末級溫度太高。（4）攪拌加多，削減脫磷反應時間。（5）鐵水磷含量高，除磷反應不能達到預期時，應采用雙渣作業(yè)。雙渣法除磷效果更加，但應注意熔渣在氧槍中的粘滯問題。（6）假如鐵水中的磷含量不高，但發(fā)現(xiàn)磷含量偏高在轉(zhuǎn)爐煉鋼后期階段、樣品應采取檢查是否鐵水硅含量沒有達到標準，因為會影響爐渣熔化假如硅含量0.2%以下,低于0.1%就不能渣化，脫磷的反應不能繼續(xù)。解決辦法是增加氧槍，提前添加氧化鐵或燒結(jié)礦，減少早期結(jié)渣時間。大量爐渣可以降低磷酸鹽濃度，促進P2O5與Cao正向反應，從而達到較好的除磷效果。3鐵水爐外脫磷轉(zhuǎn)爐煉鋼除磷效率高，但造渣劑用量大，熔劑投入量大，煉鋼時間長，降低生產(chǎn)效率。鐵水脫磷與煉鋼脫磷相像。在鐵水中加入氧化劑對磷進行氧化，使磷進入爐渣，與固磷劑結(jié)合形成較穩(wěn)定的物質(zhì)變成爐渣。如果加入熔點較高的固化劑，應同時加入助熔劑，以促進固化劑熔化成渣。鐵水脫磷劑通常由氧化劑、固定劑和助熔劑組成，具體成分如下（1）氧化劑常用氧化劑有O2和氧化鐵皮，其他的氧化劑如Fe2（SO4）3、CaSO4的氧化性較FeO強，CaCO3的氧化能力較弱。（2）固定劑磷被氧化成P2O5高溫下容易分解，加入CaO、Na2CO3等固定劑可固化脫磷效果。（3）助熔劑CaF2和CaCl2鹵化物都有助熔作用，助熔劑加入后能與渣中CaO反應生成低熔點物質(zhì)。CaCl2的熔點遠遠低于CaCl2,助熔效果明顯，脫磷效率提升，但其所產(chǎn)生有毒氣體Cl2需要處理后才能排放。4結(jié)語脫磷是轉(zhuǎn)爐煉鋼的重要任務之一。判斷鋼鐵品質(zhì)好壞關(guān)鍵指標就是其中的磷含量。脫磷效果是否良好決定了產(chǎn)鋼是否符合標準。恰當?shù)牧缀磕茉黾愉摰膹娦?，但對于大部分的鋼來說，磷都是一個有危害的元素，高磷量會使鋼的可塑性減弱，可焊性和沖擊韌性變低。嚴格控制脫磷條件“三高一低”。爐外鐵水除磷是轉(zhuǎn)爐煉鋼除磷的重要方法，可以提高除磷效率，縮短煉鋼時間，促進轉(zhuǎn)爐除磷與轉(zhuǎn)爐的配合。參考文獻王鵬飛.轉(zhuǎn)爐