钢水炉外深脱磷实验研究

摘要

磷作为绝大多数钢种中有害元素一直是钢铁冶炼中努力去除的成分,磷容易在晶界偏析引起钢的冷脆,能够显著降低钢材的低温冲击韧性.该文根据氧化脱磷的特点和宝钢超低磷钢生产的实际需要,以确定低磷钢水炉外深脱磷所需合理脱磷剂和脱磷效果为目标,以管线钢为实验钢种研究了三大渣系脱磷剂及工艺因素对脱磷效果的影响.实验研究了CaO渣、BaO渣、Na<,2>O渣脱磷时,钢液氧含量、渣料加入量、碱度等变化对含磷100×10<'-4>％钢液的脱磷效果.综合三渣系CaO-CaF<,2>-Fe<,t>O、BaO-CaF<,2>-Fe<,t>O、Na<,2>SiO<,3>的特点得出以下结果:(1)CaO-CaF<,2>-FetO渣价格低廉、材料易于获得,而且有较高的脱磷率,在碳管炉实验中当渣组成范围在60~75%CaO:15~25%CaF<,2>:10~20%Fe<,t>O时可以使钢液中的磷平均降至37.7×10<'-4>%,平均脱磷率为54.09%,而在中频炉实验中可使钢液中磷平均降至38.75×10<'-4>%,平均脱磷率为67.3%,适宜在实际生产中使用.(2)BaO-CaF<,2>-Fe<,t>O渣在组成为10~20%BaO:50~65%CaO:15~20%CaF<,2>:10%Fe<,t>O或30~60%BaO:20~55%CaO:15~20%CaF<,2>时,碳管炉实验中可将钢中磷平均降至33.67×10<'-4>%,平均脱磷率为58%,中频炉实验中在上述渣组成范围下可使钢液中磷平均降至45.8×10<'-4>%,平均脱磷率为62.35%,BaO渣在钢中氧含量较低时仍有较好的脱磷效果.(3)Na<,2>SiO<,3>渣当转炉渣:偏硅酸钠=2:1~4:1时,碳管炉实验中可以使钢液中的磷平均降至36.7×10<'-4>%,平均脱磷率为49%,而在中频炉实验中可使钢液中磷平均降至513×10<'-4>%,平均脱磷率为56.2%,反应过程中挥发严重,损失较大.该文建立了低磷钢液脱磷的动力学模型,并通过实验验证了模型的正确性.以实验室实验为基础,在宝钢炼钢厂进行了现场试验.

目录

文摘

英文文摘

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引 言

第一章文献综述

1.1钢中的磷

1.2脱磷渣系

1.2.1CaO渣系

1.2.2Na2O渣系

1.2.3BaO 渣系

1.3钢液脱磷机理

1.3.1脱磷原理

1.3.2钢液氧化脱磷机理

1.4脱磷工艺

1.4.1脱磷冶炼工艺的发展

1.4.2钢水炉外脱磷冶炼工艺

第二章实验研究

2.1实验研究方法

2.1.1碳管炉实验

2.1.2中频炉实验

2.2CaO渣系实验结果分析

2.2.1整体脱磷效果

2.2.2加入量的影响

2.2.3FetO含量对脱磷效果的影响

2.2.4氧含量对脱磷效果的影响

2.2.5CaO含量对脱磷效果的影响

2.2.6初始磷含量的影响

2.2.7钢中磷含量随时间的变化

2.2.8结论

2.3BaO渣系分析

2.3.1碳管炉实验分析

2.3.2中频炉实验分析

2.3.3结论

2.4Na2O渣系分析

2.4.1不同配比的脱磷效果

2.4.2加入量变化时Na2O渣的脱磷效果

2.4.3氧含量对脱磷效果的影响

2.4.4熔渣碱度与脱磷效果分析

2.4.5脱磷过程中磷含量随时间的变化

2.4.6结论

2.5现场工业试验

第三章钢液脱磷的动力学研究

3.1钢液脱磷动力学方程的推导

3.2磷在钢渣间扩散限制环节的探讨

3.3钢液脱磷动力学模型的推导

3.4钢液脱磷动力学模型的验证及拟合

3.5钢液深脱磷限制性环节的论证

结 论

参考文献

附录A碳管炉实验结果

附录B中频炉实验结果

致谢