第一篇：鋼鐵冶金與成型論文(鋼鐵冶金與成型認(rèn)識(shí))

鋼鐵冶金與成型的認(rèn)識(shí)

人類社會(huì)與冶金的關(guān)系密切且歷史久遠(yuǎn)，伴隨著社會(huì)的發(fā)展，每個(gè)歷史時(shí)期的人們從事生產(chǎn)活動(dòng)和生活中都離不開(kāi)金屬材料，從遠(yuǎn)古時(shí)代，就開(kāi)始利用自然狀態(tài)下存在的少數(shù)幾種金屬，如：金、銀、銅及隕石鐵，然后發(fā)現(xiàn)在礦石中提取金屬的方法，創(chuàng)造了青銅和鐵。人類利用的金屬日益增多，到如今，各種金屬?gòu)V泛運(yùn)用，尤其生鐵和鋼的運(yùn)用，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)起巨大的帶動(dòng)作用，它們用途最廣，生產(chǎn)量最多。人們長(zhǎng)期把鋼和鋼材的產(chǎn)量、品種、質(zhì)量作為一個(gè)國(guó)家工業(yè)，農(nóng)業(yè)，國(guó)防和科學(xué)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。

金屬?gòu)牡V石中提取，其主要成分是金屬的氧化物及硫化物。從礦石提取金屬及金屬化合物的生產(chǎn)過(guò)程叫提取冶金，又稱化學(xué)冶金，其過(guò)程不同分成火法冶金，濕法冶金及電冶金，電冶金包括電爐冶煉、熔巖及水溶液的電解。火冶金過(guò)程是物理化學(xué)原理在高溫化學(xué)反應(yīng)中的運(yùn)用，濕法冶金是水溶液化學(xué)及電化學(xué)原理的應(yīng)用，火法是主要的應(yīng)用。火法冶金生產(chǎn)率高，流程短，設(shè)備簡(jiǎn)單及投資省，就是不利于處理成分結(jié)構(gòu)復(fù)雜的貧礦。火法冶金過(guò)程包括焙燒、熔煉、精練、蒸餾、離析等過(guò)程，其內(nèi)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)則是熱分解、還原、氧化、硫化、鹵化、蒸餾等。

鋼鐵冶金工藝流程：鐵礦石--煉鐵，提取鐵--制取鋼。其工序主要是三個(gè)：，煉鐵，即從礦石或精礦中提取粗金屬—

—生鐵。目前最常用的方法有高爐煉鐵，直接還原和熔融還原鐵三種方法。煉鋼，即把生鐵的過(guò)多元素及雜質(zhì)去除，把鋼液中的氧去除，把其澆鑄成鋼錠或鋼坯，主要方法和連續(xù)鑄造過(guò)程有轉(zhuǎn)爐煉鋼、電爐煉鋼和平爐煉鋼，O.C.C.連鑄技術(shù)，鋼錠的液芯軋制，鋼錠的液芯軋制。二次精練，及將煉鋼過(guò)程的某些精練工序轉(zhuǎn)移到爐外盛鋼桶或特殊反應(yīng)爐中繼續(xù)完成或深度完成。各生產(chǎn)過(guò)程的的復(fù)雜反應(yīng)，含有氣液固三態(tài)的多種物質(zhì)的相互作用，形成了復(fù)雜的冶金過(guò)程。

將礦石冶煉成鋼鐵后，就需要把它做成我們需要的材料型式，這就要用到鋼鐵成型，鋼鐵成型主要有三種方法：鑄造、沖壓、焊接。

鑄造一般有砂型鑄造、金屬模鑄造、離心鑄造、真空鑄造、消失模鑄造等等。

砂型鑄造是在砂型中生產(chǎn)鑄件的鑄造方法。由于砂型鑄造所用的造型材料價(jià)廉易得，鑄型制造簡(jiǎn)便，對(duì)鑄件的單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)均能適應(yīng)，長(zhǎng)期以來(lái)，一直是鑄造生產(chǎn)中的基本工藝。金屬模鑄造俗稱硬模鑄造，是用金屬材料制造鑄件，并在重力下將熔融金屬澆入鑄型獲得鑄件的工藝方法。離心鑄造將液態(tài)金屬澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型里，在離心力作用下充型并凝固成鑄件的鑄造方法。離心鑄造用的機(jī)器稱為離心鑄造機(jī)。按照鑄型的旋轉(zhuǎn)軸方向不同，離心鑄

造機(jī)分為臥式、立式和傾斜式3種。臥式離心鑄造機(jī)主要用于澆注各種管狀鑄件；立式離心鑄造機(jī)則主要用以生產(chǎn)各種環(huán)形鑄件和較小的非圓形鑄件。真空鑄造真空鑄造是使用通風(fēng)鑄模的工藝。熔化的金屬依靠空氣壓力流入鑄模，然后清除空氣，形成真空；這種鑄造方法主要用于具有精巧細(xì)節(jié)的小零件或珠寶。消失模鑄造又稱實(shí)型鑄造是將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結(jié)組合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振動(dòng)造型，在負(fù)壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據(jù)模型位置，凝固冷卻后形成鑄件的新型鑄造方法。

沖壓也就是模具，包括冷加工和熱處理的正火、退火、回火、淬火四把火等。

焊接屬于連接技術(shù)，主要有手工電弧焊、埋弧焊、電渣焊、氣體保護(hù)焊、等離子焊、釬焊等等。

在21世紀(jì)的今天，輕重工業(yè)高速發(fā)展，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)也開(kāi)始暫露頭角，而鋼鐵也越來(lái)越成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可或缺的材料，也是人類社會(huì)發(fā)展的不可或缺的材料！因此掌握鋼鐵冶金與成型的基本知識(shí)，也應(yīng)該是當(dāng)代大學(xué)生必備的素質(zhì)之一！而以上則是我對(duì)鋼鐵冶金與成型的基本認(rèn)識(shí)。

第二篇：關(guān)于鋼鐵冶金成型的認(rèn)識(shí)

關(guān)于鋼鐵冶金及成型的認(rèn)識(shí)

109124232文法學(xué)院行政管理102班 孫漫麗

我國(guó)是鋼鐵冶金起源最早的國(guó)家之一，自春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代就有鋼鐵冶煉，開(kāi)始利用自然狀態(tài)下存在的豐富的鐵礦石,有色金屬，煤炭等資源，逐步從礦石中提取金屬。伴隨著人類社會(huì)的進(jìn)步，冶金工業(yè)不斷發(fā)展，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)重要地位。鋼鐵冶金對(duì)經(jīng)濟(jì)有巨大拉動(dòng)作用，鋼鐵和鋼材產(chǎn)量被視為國(guó)家工業(yè)水平和生產(chǎn)能力的重要標(biāo)志。

冶金是研究如何經(jīng)濟(jì)地從礦石或其他原料中提取金屬或金屬化合物，并用各種加工方法制成具有一定性能的金屬材料的科學(xué)。提取冶金學(xué)是研究如何從礦石中提取金屬或金屬化合物的生產(chǎn)過(guò)程，因?yàn)橛谢瘜W(xué)反應(yīng)又稱為化學(xué)冶金。物理冶金是指通過(guò)成型加工制備有一定性能的金屬或合金材料，研究其組成，結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系以及在各種條件下的變化規(guī)律，為有效地使用和發(fā)展特定性能的金屬材料服務(wù)。

化學(xué)冶金因過(guò)程不同分為活法冶金，濕法冶金以及電冶金，鋼鐵冶金主要采用火法冶金。火法冶金包括選礦，干燥，焙燒，煅燒，燒結(jié)，球團(tuán)，熔煉，精煉等工序。其具有生產(chǎn)率高，流程短，設(shè)備簡(jiǎn)單及投資省的優(yōu)點(diǎn)。

鋼鐵冶金的流程包括：鐵礦石的提煉，提取鐵制取鋼。工序

主要有煉鐵提取生鐵，煉鋼，二次精煉。煉鐵目前常用方法有高爐煉鐵，直接還原和熔融還原。

將鐵礦石或經(jīng)燒結(jié)后在高爐內(nèi)冶煉成生鐵，用鐵水煉成鋼，然后將鋼水鑄成鋼錠或連鑄坯，經(jīng)軋制等塑性方法加工成各種用途的鋼材。這里就要用到鋼鐵成型，主要有三種方法：鑄造，沖壓，焊接。

鑄造是金屬或合金在鍛錘或壓力機(jī)的壓力作用下變形并獲得一定形狀尺寸和性能的塑性加工過(guò)程，一般有砂型鑄造、金屬模鑄造、離心鑄造、真空鑄造、消失模鑄造等等。沖壓也就是模具，利用壓力機(jī)通過(guò)模具對(duì)板材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形獲得一定形狀尺寸和性能制件的成型方法，包括冷加工和熱處理的正火、退火、回火、淬火四把火等。焊接屬于連接技術(shù)，主要有手工電弧焊、埋弧焊、電渣焊、氣體保護(hù)焊、等離子焊、釬焊等等。

就我所學(xué)的行政管理專業(yè)而言，鋼鐵冶金及成型工業(yè)作為我國(guó)工業(yè)重要組成部分，應(yīng)在注重提高產(chǎn)量和效率的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的有效管理以提高生產(chǎn)效益。在完善鋼鐵冶金及成型這一完整生產(chǎn)鏈時(shí)，應(yīng)注重減少能源損耗，加快工藝創(chuàng)新，提高生產(chǎn)速度和質(zhì)量。還有應(yīng)注重生產(chǎn)員工的效率提高和技能培養(yǎng)，對(duì)員工形成有效管理。除此之外，加強(qiáng)市場(chǎng)信息交流，研發(fā)新的工藝和品種，提高產(chǎn)業(yè)附加值，增強(qiáng)工業(yè)活力。在我看來(lái)，掌握鋼鐵冶金成型的基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)當(dāng)代大學(xué)生而言十分必要，而以

上就是我對(duì)鋼鐵冶金及成型的初步認(rèn)識(shí)。

第三篇：結(jié)合經(jīng)濟(jì)學(xué)對(duì)鋼鐵冶金與成型的認(rèn)識(shí)

chenlin 第 1 頁(yè) 2013-4-

21對(duì)鋼鐵冶金與成型的認(rèn)識(shí)

雖然我學(xué)的專業(yè)是經(jīng)濟(jì)學(xué)，但是我自從上了工業(yè)概論這門(mén)課以后，我對(duì)鋼鐵冶金與成型這方面有了初步的認(rèn)識(shí)和更深層次的了解。接下來(lái)，我就從我的專業(yè)知識(shí)出發(fā)來(lái)談一談對(duì)鋼鐵冶金與成型的小小認(rèn)識(shí)。

21世紀(jì)的今天，輕重工業(yè)高速發(fā)展，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)也開(kāi)始嶄露頭角，而鋼鐵也越來(lái)越成為經(jīng)濟(jì)發(fā)張不可或缺的材料，也是人類社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。因此，掌握鋼鐵冶金與成型的基本認(rèn)識(shí)，是相當(dāng)有必要的，也應(yīng)該是當(dāng)代大學(xué)生必備的素質(zhì)之一。下面我就結(jié)合自己的專業(yè)知識(shí)淺談鋼鐵冶金與成型的認(rèn)識(shí)。

人類社會(huì)的歷史發(fā)展和冶金的發(fā)展關(guān)系密切且歷史久遠(yuǎn)，伴隨著社會(huì)的發(fā)展，每個(gè)歷史時(shí)期的人們從事生產(chǎn)活動(dòng)和生活中都離不開(kāi)金屬材料。人類早在遠(yuǎn)古時(shí)代，就逐漸的學(xué)會(huì)開(kāi)始利用金屬，不過(guò)那些金屬是自然狀態(tài)下存在的少數(shù)金屬，如：金、銀、銅及隕石鐵，后來(lái)才逐漸發(fā)現(xiàn)了從礦石中提取金屬的方法。首先得到的是銅及其合金—青銅，日后又冶煉出了鐵。人類利用的金屬日益增多，到如今，各種金屬得到廣泛運(yùn)用，尤其是對(duì)生鐵和鋼的運(yùn)用，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)起巨大的帶動(dòng)作用，它們用途最廣，生產(chǎn)量最多。人們長(zhǎng)期把鋼和鋼材的產(chǎn)量、品種、質(zhì)量作為一個(gè)國(guó)家工業(yè)，農(nóng)業(yè)，國(guó)防和科學(xué)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。

金屬?gòu)牡V石中提取，其主要成分是金屬的氧化物及硫化物。從礦

石中提取金屬及金屬化合物的生產(chǎn)過(guò)程叫提取冶金。又稱化學(xué)冶金，其過(guò)程不同分成火法冶金，濕法冶金及電冶金，電冶金包括電爐冶煉、熔巖及水溶液的電解。火冶金過(guò)程是物理化學(xué)原理在高溫化學(xué)反應(yīng)中的運(yùn)用，濕法冶金是水溶液化學(xué)及電化學(xué)的應(yīng)用，火法是主要的應(yīng)用。火法冶金生產(chǎn)率高，流程短，設(shè)備簡(jiǎn)單及投資省，就是不利于處理成分結(jié)構(gòu)復(fù)雜的貧礦。火法冶金過(guò)程包括焙燒、熔煉、精煉、蒸餾、離析等過(guò)程，其內(nèi)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)則是熱分解、還原、氧化、硫化、鹵化、蒸餾等。

鋼鐵冶金的基本生產(chǎn)過(guò)程：鐵礦石（高爐的還原過(guò)程）--煉鐵（氧化過(guò)程）--鑄錠（連鑄）--軋制—鋼材，煉鐵—鑄造生鐵—鑄造。其工序主要是三個(gè)：煉鐵，即從礦石或精礦中提取金屬—生鐵。目前最常用的方法有高爐煉鐵，直接還原和熔融還原鐵三種方法。煉鐵，即把生鐵的過(guò)多元素及雜質(zhì)去除，把鋼液中的氧去除，把其澆鑄成鋼錠或鋼坯，主要方法和連續(xù)鑄造過(guò)程有轉(zhuǎn)爐煉鋼、電爐煉鋼和平爐煉鋼，OCC連鑄技術(shù)，鋼錠的液芯軋制。二次精煉，及將煉鋼過(guò)程的某些精煉工序轉(zhuǎn)移到爐外盛鋼桶或特殊反應(yīng)爐中繼續(xù)完成或深度完成。各生產(chǎn)過(guò)程的復(fù)雜反應(yīng)，含有氣液固三態(tài)的多種物質(zhì)的相互作用，形成了復(fù)雜的冶金過(guò)程。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展產(chǎn)生了新的工藝流程：直接氧化—電弧爐煉鐵—連鐵連軋。

把鋼鐵做成我們需要的材料型式，這就要用到鋼鐵成型，鋼鐵成型主要有三種方法：鑄造成型、沖壓成型、焊接成型。

鑄造成型一般有砂型鑄造、金屬模鑄造、離心鑄造、真空鑄造、消失模鑄造等。

沖壓成型也就是模具，包括冷加工和熱處理的正火、退火、回火、淬火等。

焊接成型屬于連接技術(shù)，主要有手工電弧焊、埋弧焊、電焊、氣體保護(hù)焊、等離子焊、釬焊等。

我國(guó)鋼鐵行業(yè)曾出現(xiàn)在持續(xù)多年的高位增長(zhǎng)后，國(guó)內(nèi)鋼鐵常量增長(zhǎng)顯著放緩，出口短期反彈迅猛，市場(chǎng)價(jià)格寬幅震蕩，沖高回落明顯，利潤(rùn)增幅同比下降，企業(yè)虧損面擴(kuò)大，優(yōu)于市場(chǎng)需求放緩，國(guó)內(nèi)鋼鐵行業(yè)深幅調(diào)整，這是全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展失衡。2010年，鋼鐵行業(yè)面臨的國(guó)內(nèi)外形勢(shì)更加嚴(yán)峻，鋼鐵雪球增長(zhǎng)進(jìn)一步放緩，市場(chǎng)維持弱勢(shì)平衡格局。今后，國(guó)內(nèi)外的鋼鐵市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)必定會(huì)日益激烈。

以上就是我這個(gè)外行人對(duì)鋼鐵冶金與成型這方面做出自己淺淺的認(rèn)識(shí)。

第四篇：鋼鐵冶金論文(DOC)

煉鋼中脫磷的研究

1.前言

一般情況下，磷是鋼材中的有害成分，使鋼具有冷脆性。磷能溶于a-Fe中(可達(dá)1.2％)，固溶并富集在晶粒邊界的磷原子使鐵素體在晶粒問(wèn)的強(qiáng)度大大增高，從而使鋼材的室溫強(qiáng)度提高而脆性增加，稱為冷脆。但含磷鐵水的流動(dòng)性好，充填性好，對(duì)制造畸形復(fù)雜鑄件有利。此外，磷可改善鋼的切削性能、易切削鋼中磷含量可達(dá)0.08％一0.15％。2．轉(zhuǎn)爐的脫磷

2.1轉(zhuǎn)爐脫磷的基本原理

通常認(rèn)為，磷在鋼中是以[Fe3P]或[Fe2P]的形式存在，為方便起見(jiàn)，均用[P]表示。煉鋼過(guò)程中的脫磷反應(yīng)是在金屬液與熔渣界面進(jìn)行，首先是[P]被氧化成（P2O5），然后與（CaO）結(jié)合成穩(wěn)定的磷酸鈣，其反應(yīng)式可表示為： 2[P]+5(FeO)+4(CaO)==(4CaO·P2O5)+5[Fe] 或 2[P]+5(FeO)+3（CaO）=(3CaO2·P2O5)+5[Fe] 2.2影響脫磷的因素

磷的氧化在鋼渣界面進(jìn)行，按爐渣分子理論的觀點(diǎn)，反應(yīng)式如下： 2[P]+5(FeO)=（P2O5）+5[Fe]---Q1（1）3（FeO）+（P2O5）=（3 FeO·P2O5）---Q（2）

（3 FeO·P2O5）+4(CaO)=(4CaO·P2O5)+ 3（FeO）---Q（3）有式（1），（2），（3）可推導(dǎo)出（4）：

2[P]+5（FeO）+4（CaO）=(4CaO·P2O5)+5[Fe]---(4)式（4）表明，高堿度、高氧化性渣對(duì)脫磷有利，去磷是放熱反應(yīng)，故從熱力學(xué)講低溫條件有利于去磷反應(yīng)的進(jìn)行。

（1）氧化性對(duì)爐渣去磷能力影響的理論分析

由上式不難看出（FeO）在脫磷過(guò)程中起雙重作用，一方面作為磷的氧化劑起氧化磷的作用；另一方面充當(dāng)把（P2O5）結(jié)合成（3 FeO·P2O5）的基礎(chǔ)化合物的作用。可以認(rèn)為渣中存在（FeO）是去磷的必要條件。由于（3 FeO·P2O5）在高于1470℃時(shí)不穩(wěn)定的，因此只有當(dāng)熔池內(nèi)石灰熔化后生成穩(wěn)定的化合物(4CaO·P2O5)才能達(dá)到去磷的目的。（2）爐渣堿度對(duì)爐渣去磷能力的影響理論分析

CaO具有較強(qiáng)的脫磷能力，(4CaO·P2O5)在煉鋼溫度下很穩(wěn)定，因此，提高爐渣堿 度可以提高脫磷的效率。但不能無(wú)止盡的提高爐渣的堿度，如果CaO加入過(guò)多，爐渣的熔點(diǎn)增大，CaO顆粒不能完全熔入爐渣，則導(dǎo)致?tīng)t渣的流動(dòng)性減弱，黏度增強(qiáng)，從而影響脫磷反應(yīng)在鋼液與爐渣之間的界面進(jìn)行而降低脫磷效果。另外，爐渣堿度與氧化鐵的活度也有關(guān)系，過(guò)高堿度減少氧化鐵的活度，從而降低脫磷效果。（3）溫度對(duì)爐渣去磷能力影響的理論分析

溫度對(duì)去磷反應(yīng)的影響從兩個(gè)方面來(lái)看：一方面，去磷反應(yīng)是放熱反應(yīng)，高溫不利于去磷，然而，熔池溫度的提高，將加速石灰的熔化，提高熔渣堿度，從而提高磷在爐渣和鋼水中的分配比；另一方面，高溫能提高渣的流動(dòng)性，能加強(qiáng)渣—鋼界面反應(yīng)，提高去磷速度，所以過(guò)低的溫度不利于去磷。

總之脫磷的條件為：高堿度、高（FeO）含量（氧化性）、良好的流動(dòng)性熔渣、充分的熔池?cái)噭?dòng)、適當(dāng)?shù)臏囟燃按笤俊?.3回磷現(xiàn)象

所謂的回磷現(xiàn)象，就是磷從熔渣中又返回到鋼液中。成品鋼中磷含量高于終點(diǎn)鋼中的磷含量也屬于回磷現(xiàn)象。熔渣的堿度或氧化亞鐵含量降低，或石灰劃渣不好，或溫度過(guò)高等，均會(huì)引起回磷現(xiàn)象。出鋼過(guò)程中，由于脫氧合金加入不當(dāng)，或出鋼下渣，或合金中磷含量較高等因素，也有導(dǎo)致成品鋼中磷高于終點(diǎn)鋼[P]含量。由于脫氧，爐渣堿度、（FeO）含量降低，鋼包內(nèi)有回磷現(xiàn)象，反應(yīng)式如下：

2（FeO）+[Si]==(SiO2)+2[Fe]

(FeO)+[Mn]==(MnO)+[Fe]

2(P2O5)+5[Si]==5(SiO2)+4[P]

(P2O5)+5[Mn]==5(MnO)+2[P]

3(P2O5)+10[Al]==5(Al2O3)+6[P] 通常采用避免鋼水回磷措施：擋渣出鋼，盡量避免下渣；適當(dāng)提高脫氧前堿度；出鋼后向鋼包渣面加一定量石灰，增加爐渣堿度；盡可能采取鋼包脫氧，而不采取爐內(nèi)脫氧；加入鋼包改質(zhì)劑。

2.4 還原脫磷

還原條件下進(jìn)行脫磷近年來(lái)也很受關(guān)注，要實(shí)現(xiàn)還原脫磷，必須加入比鋁更強(qiáng)的脫氧劑，使鋼液達(dá)到深度還原。通常加入Ca，Ba或CaC2等強(qiáng)還原劑。還原脫磷反應(yīng)：

3[Ca]+2[P]===3(Ca2+)+2(P3-)3[Ba]+2[P]===3(Ba2+)+2(P3-)3CaC2(s)+2[P]===3(Ca2+)+2(P3-)+6[C] 還原脫磷加入強(qiáng)還原劑的同時(shí)，還需加入CaF2，CaO等熔劑造渣。還原脫磷一般是在金屬不宜用氧化脫磷的情況下使用，如含鉻高的不銹鋼，采用氧化脫磷會(huì)引起鉻的大量氧化。還原脫磷后的渣應(yīng)立即去除，否則渣中P3-又會(huì)被重新氧化成PO43-而造成回磷。【1】 3 鋼渣在微波場(chǎng)中還原脫磷

微波技術(shù)在加熱高電介質(zhì)耗損原料方面是一種簡(jiǎn)單而有效的方法, 在冶金還原領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用

前景。相較于傳統(tǒng)加熱還原工藝需要較高的溫度和損耗, 具有體積性加熱、選擇性加熱、非接觸性加熱、即時(shí)性等加熱特性的微波場(chǎng)在較低溫度下能夠提供更多的熱量。因?yàn)橥ㄟ^(guò)渣料表面點(diǎn)位與微波能的強(qiáng)烈作

用, 物料表面點(diǎn)位選擇性被很快加熱至很高溫度。鐵氧化物是一種高微波響應(yīng)材料, 而且如果Fe3+ /(Fe2++ Fe3+)的比率在一個(gè)合適的范圍內(nèi), 鋼渣能得到有效加熱, 碳質(zhì)微粒物質(zhì)具有良好的微波吸收特性, 有利于迅速加熱原料。

3.1結(jié)果與討論

實(shí)驗(yàn)表明鋼渣為微波的良吸收體, 如圖3所示, 當(dāng)時(shí)間達(dá)到15~ 20min時(shí), 純?cè)霞案髋涮剂織l件下的結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 物料的微波升溫曲線 圖1 微波冶金試驗(yàn)爐

物料溫度均達(dá)到1000e 并呈線性穩(wěn)定增加。還原結(jié)果如圖表4所示, 溫度對(duì)還原反應(yīng)的影響很大, 隨著溫度的上升, 脫磷率穩(wěn)定增加。1400e 時(shí)脫磷率可達(dá)到87.15%。當(dāng)溫度達(dá)到1200e 時(shí), 渣料中出現(xiàn)大量直徑小于1mm的金屬顆粒, 并且呈均一彌散分布。由此證明微波體無(wú)溫度梯度的加熱方式使其中不同位置的物料獲得均一穩(wěn)定的加熱特性。當(dāng)溫度達(dá)到1300e 時(shí), 渣料中即出現(xiàn)易從渣相分離出的直徑在10~ 20 mm的大顆粒金屬球.碳熱還原鋼渣的反應(yīng)機(jī)理是: Ca3(PO4)2 + 5C= 3CaO+ 1 /2P4 + 5CO 該反應(yīng)在超過(guò)1000e 時(shí)能自發(fā)進(jìn)行, 傳統(tǒng)工藝中溫度達(dá)到1400e 才能迅速反應(yīng)。微波場(chǎng)中當(dāng)溫度達(dá)到1200e 脫磷率就已經(jīng)達(dá)到85% 以上。所實(shí)驗(yàn)表明, 較傳統(tǒng)加熱工藝, 微波促進(jìn)鋼渣脫磷, 使得還原脫磷反應(yīng)在低溫下得以實(shí)現(xiàn)。

圖4 溫度對(duì)脫磷率的影響

實(shí)驗(yàn)表明Ceq對(duì)還原反應(yīng)的影響顯著。在微波場(chǎng)中升溫到1300e 保溫20min檢測(cè)發(fā)現(xiàn), 隨著碳當(dāng)量的增加, 渣中鐵和磷含量降低, 脫磷率增加。如圖6，當(dāng)Ceq= 1時(shí), 即體系中的還原劑剛好夠還原鋼渣氧化物所用, 由于體系開(kāi)放, 部分碳質(zhì)還原劑在空氣環(huán)境下微波輻射氧化消耗, 使得還原劑的有效參與率降低,從而導(dǎo)致脫磷率較低。隨著Ceq增加, 當(dāng)Ceq= 3時(shí), 碳還原反應(yīng)劇烈, CO氣泡從坩堝界面和料面不斷冒出,遇空氣燃燒劇烈, 此時(shí)的脫磷率達(dá)到8619%。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)配碳量較高情況下氣化脫磷占總脫磷率比重很大。主要由于高還原劑條件下產(chǎn)生大量CO氣體, CO上升過(guò)程將更多P(g)帶出, 促進(jìn)了磷的氣化逸散。此外,微波加熱在1300e 下即可較充分的發(fā)生還原反應(yīng), 此溫度尚未產(chǎn)生宏觀熔池, 為固固相反應(yīng), 料柱松散, 磷蒸汽逸散阻力小, 易被CO氣體攜帶出體系。上述結(jié)果表明, 鋼渣的還原效果很大程度上還是受還原劑的影響, 碳當(dāng)量越高, 鐵和磷在渣鐵間的分配比越小, 金屬聚集阻力和磷的氣化阻力越小, 即高碳當(dāng)量有利于磷的還原和遷移。但過(guò)高的碳當(dāng)量在反映出其對(duì)于體系升溫有負(fù)面影響。所以選擇合適的過(guò)量碳當(dāng)量是必要的。本次實(shí)表明, 2~ 3倍碳當(dāng)量既能返祖快速升溫啟動(dòng)和促進(jìn)脫磷反應(yīng), 又能避免碳資源的浪費(fèi)。為研究保溫時(shí)間對(duì)還原效果的影響, 在1300e , 3Ceq條件下, 分別設(shè)定保溫時(shí)間0 min、10 min、20m in、30 min進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn), 結(jié)果如圖7。實(shí)驗(yàn)證明, 保溫時(shí)間越長(zhǎng), 渣相中出現(xiàn)Fe2C合金球直徑越大, 可回收金屬量越大, 脫磷率也越高。這說(shuō)明適當(dāng)延長(zhǎng)保溫時(shí)間, 能提供更長(zhǎng)時(shí)間和更多熱量促進(jìn)金屬球的聚集長(zhǎng)大,利于合金采集和回收。

3.2鋼渣微波場(chǎng)中還原脫磷結(jié)論

(1)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, 轉(zhuǎn)爐鋼渣為微波的良吸收體可在20m in被迅速加熱至1000e 以上。微波加熱能促進(jìn)鋼渣的還原反應(yīng), 實(shí)現(xiàn)鋼渣在1400e 以下的低溫還原脫磷。平均脫磷率達(dá)85% 以上, 最優(yōu)可達(dá)9115%。

(2)微波碳熱還原鋼渣反應(yīng)生成的Fe2C合金球, 最大直徑可達(dá)18mm, 易從渣中提取。其余呈均一彌散分布于殘?jiān)? 直徑大多在3mm以下, 需篩分與渣相分離。

(3)在1100e ~ 1400e 低溫范圍內(nèi), 鋼渣脫磷率隨溫度升高而增大, 1100e 時(shí)脫磷率達(dá)到80% , 1400e時(shí)脫磷率增高至8715%。適當(dāng)增加保溫時(shí)間, 更利于還原反應(yīng)的進(jìn)行。

(4)鋼渣的還原效果很大程度受還原劑影響。金屬收得率和脫磷率隨著碳當(dāng)量Ceq的增加而增加,1Ceq時(shí)脫磷率67%, 3Ceq鋼渣脫磷率上升至86.19%。【2】 4 預(yù)熔脫磷劑進(jìn)行鐵水脫磷的實(shí)驗(yàn)

4.1w(CaO)/w(Fe2O3)對(duì)預(yù)熔脫磷劑脫磷效果的影響

根據(jù)脫磷的主要反應(yīng)式(式(1))可知, 脫磷劑中Fe2O3 在鐵水中的溶解氧[ O] 能將鐵水中的[ P] 氧化為P2O5 , 但P2O5 不穩(wěn)定, 必須和堿性氧化物(CaO)反應(yīng)生成穩(wěn)定的磷酸鹽渣(4CaO·P2 O5 或3CaO·P2 O5), 才能使鐵水中的磷脫除掉。通過(guò)實(shí)驗(yàn)欲找到一個(gè)能使鐵水中磷含量降到最低的w(CaO)/w(Fe2O3)比值, 以達(dá)到最佳的脫磷效果。2[ P]+5(FeO)+4(CaO)=4(CaO)+(P2O5)+ 5[ Fe](1)為此, 在1350℃下固定w(CaF2)為10%不變,改變預(yù)熔脫磷劑中w(CaO)和w(Fe2 O3)的比值進(jìn)行脫磷實(shí)驗(yàn), 脫磷劑加入量為鐵水量的10%, 處理時(shí)間為10 min, 結(jié)果如圖2 所示。可看出, 在w(CaO)/w(Fe2O3)的值介于0.5~ 1.0 之間時(shí), 隨比值增大脫磷率逐漸上升, 當(dāng)w(CaO)與w(Fe2O3)的比值為1.0 左右時(shí), 脫磷率最大, 為95.22%, 這主要是由于w(CaO)/w(Fe2O3)約為1 時(shí), 使鐵水中[ P] 與[ O] 充分結(jié)合生成的P2O5 能被CaO 完全固定為4CaO·P2O5 或3CaO·P2 O5 , 實(shí)現(xiàn)較好的脫磷效果;而在w(CaO)/ w(Fe2 O3)介于1.00~1．25 之間時(shí), 隨比值增大脫磷率逐漸下降。

圖

2w(CaO)/ w(Fe2O3)對(duì)脫磷率的影響

4.2 助熔劑含量對(duì)預(yù)熔脫磷劑脫磷效果的影響

固定w(CaO)/w(Fe2O3)=1.0不變, 改變助熔劑CaF2 的含量在6% ~ 15% 之間變化進(jìn)行脫磷實(shí)驗(yàn)。處理10 min 的結(jié)果如圖3 所示, 可以看到在CaF2 含量為6% 時(shí), 脫磷率相對(duì)較低, 進(jìn)一步增加CaF2 的含量, 當(dāng)w(CaF2)為10% 時(shí), 脫磷率最大,為96.24% , 使鐵水中的磷由0.21% 降低為0.0079%, 這主要因?yàn)镃aF2 與CaO 能形成低熔點(diǎn)化合物, 經(jīng)預(yù)熔處理后脫磷劑熔點(diǎn)和粘度得到了降低 ,使脫磷反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件得到了明顯改善;當(dāng)w(CaF2)進(jìn)一步增加為15%時(shí), 脫磷率有一定程度的降低, 為91.43%。由于在脫磷劑加入量一定的情況下, 當(dāng)助熔劑量多時(shí), 氧化劑和固定劑的相對(duì)加入量就會(huì)減少, 因此, 脫磷效果反而不好;且預(yù)熔脫磷劑中CaF2 大于15% 時(shí)將對(duì)爐襯產(chǎn)生明顯的侵蝕。

圖3 預(yù)熔脫磷劑中CaF2 含量對(duì)脫磷效果的影響 4.3鐵水初始磷含量對(duì)預(yù)熔脫磷劑脫磷效果的影響

為適應(yīng)鐵水中初始磷含量的波動(dòng)對(duì)脫磷反應(yīng)效果的影響, 對(duì)初始磷含量不同的鐵水用相同配比關(guān)系的預(yù)熔脫磷劑進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。在1 300℃, 加入量為10%的條件下, 分別選用初始磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0．21%、0.168%、0.119% 的生鐵進(jìn)行實(shí)驗(yàn), 結(jié)果如圖4 所示。可以看出隨初始磷含量的增大脫磷率略有增大, 當(dāng)鐵水中的初始磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.21%時(shí), 經(jīng)過(guò)10 min 的脫磷處理后可使磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低到0.007 9%, 脫磷率為96.24%;當(dāng)初始磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.168% 時(shí), 可將鐵水中的磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低到0.015% 的較低水平;初始磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)一步降低為0.119% 時(shí), 鐵水中的磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也能降低到0.012% 的水平, 脫磷率可達(dá)到89.92%。結(jié)果表明鐵水中初始磷含量對(duì)用預(yù)熔脫磷劑進(jìn)行鐵水預(yù)處理脫磷的脫磷效果影響不大。

圖4 初始鐵水中磷含量對(duì)脫磷率的影響

4.4 處理溫度對(duì)預(yù)熔脫磷劑脫磷效果的影響

由熱力學(xué)分析可知, 脫磷反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)(ΔH =O 反應(yīng)大量進(jìn)行, 保證脫磷在低溫下進(jìn)行。快速提高渣中FeO 含量, 保證爐渣熔化速度和具有較好的氧化性。此時(shí), 控制溫度在1 400 ℃以下, 控制ΣFeO 質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在35% ～40% , 使?fàn)t渣具有較高的氧化性, 爐渣堿度在210左右, 這樣在保證爐渣有良好的氧化性前提下有很好的流動(dòng)性, 同時(shí)加強(qiáng)爐內(nèi)攪拌, 促進(jìn)渣-金反應(yīng)的快速進(jìn)行。脫碳升溫期的主要任務(wù)是脫碳升溫防止回磷。此時(shí), 脫磷任務(wù)已基本完成, 隨著脫碳的進(jìn)行帶來(lái)的高溫會(huì)使脫磷反應(yīng)逆向進(jìn)行, 使渣中的磷又回到鋼中。因此改善爐渣熱力學(xué)條件來(lái)進(jìn)一步強(qiáng)化脫磷，的目的。控制終點(diǎn)ΣFeO質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在15%左右爐渣堿度在315 ～410。各廠的生產(chǎn)條件的差異應(yīng)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整, 以滿足生產(chǎn)的穩(wěn)定。但需要指出的是, 化渣脫磷期可采用高槍位軟吹或降低供氧強(qiáng)度, 即可以控制爐內(nèi)溫度, 在促進(jìn)化渣的同時(shí)也可適當(dāng)延長(zhǎng)化渣脫磷期, 使脫磷反應(yīng)充分進(jìn)行。脫碳升溫期, 盡量提高供氧強(qiáng)度, 快速脫碳升溫來(lái)降低回磷。在條件準(zhǔn)許的情況下, 可以采用留鋼操作是獲得高質(zhì)量鋼的有效手段。

6.2復(fù)吹轉(zhuǎn)爐成渣對(duì)脫磷結(jié)論

1)成渣過(guò)程決定脫磷的效率, 冶煉的不同時(shí)期應(yīng)合理控制爐渣堿度、氧化性和溫度, 鐵水磷含量的不同應(yīng)選擇不同的成渣方式。

2)化渣脫磷期鐵水中磷含磷較高脫磷的驅(qū)動(dòng)力較大, 主要通過(guò)改善動(dòng)力學(xué)條件來(lái)加快脫磷, 采用鐵質(zhì)成渣。控制溫度在1 400 ℃以下, 控制ΣFeO質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在35% ～40% , 使?fàn)t渣具有較高的氧化性, 爐渣堿度在210左右, 這樣在保證爐渣有良好的氧化性前提下有很好的流動(dòng)性, 促進(jìn)渣-金反應(yīng)的快速進(jìn)行。

3)脫碳升溫期鐵水溫度較高是脫磷的不利條件, 因此改善熱力學(xué)條件來(lái)進(jìn)一步強(qiáng)化脫磷。控制終點(diǎn)ΣFeO 質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在15% ～20% , 爐渣堿度在315～410。【5】 7 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)作為鋼材生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó), 煉鋼工序作為鋼鐵生產(chǎn)不可缺少的環(huán)節(jié), 鋼渣的產(chǎn)生不可避免。近年來(lái), 我國(guó)鋼渣和鐵渣的堆置達(dá)3億多噸, 鋼渣占鋼鐵工業(yè)固體廢物的12109%。在冶金工業(yè)生產(chǎn)中, 排放的主要固體廢棄物是高爐渣和轉(zhuǎn)爐渣。其中高爐渣是利用技術(shù)最成熟的工業(yè)廢渣, 而轉(zhuǎn)爐渣的回收利用相對(duì)差很多, 對(duì)鋼渣利用比較好的國(guó)家主要有美國(guó)、德國(guó)和日本, 利用率均達(dá)到95%以上。而我國(guó)在2002年調(diào)查中鋼渣利用率僅為36% , 與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家相比, 在鋼鐵渣綜合利用方面還有較大差距。因而我們要多開(kāi)發(fā)新技術(shù)如脫磷，做到如何在低成本下實(shí)現(xiàn)最大化的脫磷同時(shí)又不影響環(huán)境，從而做出高產(chǎn)出。新的技術(shù)還有待開(kāi)發(fā)。

第五篇：鋼鐵冶金論文

專科論 文

題 目: 科 生 姓 名: 學(xué) 科、專 業(yè): :

業(yè)論文

鋼鐵中對(duì)脫磷反應(yīng)的

蔡月亮

冶金工程（高起專函授）

內(nèi)蒙古科技大學(xué)成人教育學(xué)院

畢專學(xué)院（系、所）

內(nèi)蒙古科技大學(xué)成人教育學(xué)院

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)

專業(yè) 冶金工程（高起專函授）班級(jí)09級(jí)冶金班

學(xué)號(hào) 姓名蔡月亮

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目:鋼鐵中對(duì)脫磷反應(yīng)的研究

設(shè)計(jì)期限:自2009年 9 月 1 日 至2011年 5 月 20 日

指導(dǎo)老師:龐峰淼

系 主 任:

2011年 4 月 27日

摘要

主要研究近年來(lái)脫磷的方法，一些防止冷脆和回磷的措施，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐成渣過(guò)程對(duì)脫磷的影響，高磷鐵水脫磷效率影響因素等。

關(guān)鍵詞：脫磷；爐渣堿度；速率；預(yù)熔脫磷劑；高磷鐵水

Abstract Research in recent years dephosphorization method, some of the phosphorus to prevent cold crisp and return measures, blowing converter process for dephosphorization slag into the impact of high phosphorus hot metal dephosphorization efficiency influencing factors.Keywords: dephosphorization;slag basicity;rate;pre-melting dephosphorization agent;high phosphorus hot metal

前言

脫除鋼液中有害雜質(zhì)磷的物理化學(xué)過(guò)程。在高爐煉鐵時(shí)，原料中的磷幾乎全部還原到生鐵中，隨著鐵礦石磷含量的不同，生鐵中的磷可達(dá)0.1％～1.0％，特殊的可高達(dá)2.0％以上。鐵合金中同理也含有相當(dāng)多磷。磷使鋼材在低溫下變脆，即產(chǎn)生“冷脆”現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)研究證明，磷在鋼凝固過(guò)程中偏析聚集在晶界處，很少量的磷，例如0.01％(100ppm)即可使鋼呈現(xiàn)低溫脆性。冶煉普通鋼要求將磷降到0.030％～0.040％，而低溫用鋼如寒冷地帶鉆井平臺(tái)用鋼、液化氣體儲(chǔ)存和輸送用鋼等要求含磷低到0.002％～0.003％(即20～30ppm)。因此，脫磷是煉鋼過(guò)程的主要任務(wù)之一。

2．轉(zhuǎn)爐的脫磷

2.1轉(zhuǎn)爐脫磷的基本原理

通常認(rèn)為，磷在鋼中是以[Fe3P]或[Fe2P]的形式存在，為方便起見(jiàn)，均用[P]表示。煉鋼過(guò)程中的脫磷反應(yīng)是在金屬液與熔渣界面進(jìn)行，首先是[P]被氧化成（P2O5），然后與（CaO）結(jié)合成穩(wěn)定的磷酸鈣，其反應(yīng)式可表示為：

2[P]+5(FeO)+4(CaO)==(4CaO·P2O5)+5[Fe] 或 2[P]+5(FeO)+3（CaO）=(3CaO2·P2O5)+5[Fe] 2.2影響脫磷的因素

磷的氧化在鋼渣界面進(jìn)行，按爐渣分子理論的觀點(diǎn)，反應(yīng)式如下： 2[P]+5(FeO)=（P2O5）+5[Fe]---Q1（1）

3（FeO）+（P2O5）=（3 FeO·P2O5）---Q（2）

（3 FeO·P2O5）+4(CaO)=(4CaO·P2O5)+ 3（FeO）---Q（3）有式（1），（2），（3）可推導(dǎo)出（4）： 2[P]+5（FeO）+4（CaO）=(4CaO·P2O5)+5[Fe]---(4)式（4）表明，高堿度、高氧化性渣對(duì)脫磷有利，去磷是放熱反應(yīng)，故從熱力學(xué)講低溫條件有利于去磷反應(yīng)的進(jìn)行。

（1）氧化性對(duì)爐渣去磷能力影響的理論分析

由上式不難看出（FeO）在脫磷過(guò)程中起雙重作用，一方面作為磷的氧化劑起氧化磷的作用；另一方面充當(dāng)把（P2O5）結(jié)合成（3 FeO·P2O5）的基礎(chǔ)化合物的作用。可以認(rèn)為渣中存在（FeO）是去磷的必要條件。由于（3 FeO·P2O5）在高于1470℃時(shí)不穩(wěn)定的，因此只有當(dāng)熔池內(nèi)石灰熔化后生成穩(wěn)定的化合物(4CaO·P2O5)才能達(dá)到去磷的目的。（2）爐渣堿度對(duì)爐渣去磷能力的影響理論分析

CaO具有較強(qiáng)的脫磷能力，(4CaO·P2O5)在煉鋼溫度下很穩(wěn)定，因此，提高爐渣堿

度可以提高脫磷的效率。但不能無(wú)止盡的提高爐渣的堿度，如果CaO加入過(guò)多，爐渣的熔點(diǎn)增大，CaO顆粒不能完全熔入爐渣，則導(dǎo)致?tīng)t渣的流動(dòng)性減弱，黏度增強(qiáng)，從而影響脫磷反應(yīng)在鋼液與爐渣之間的界面進(jìn)行而降低脫磷效果。另外，爐渣堿度與氧化鐵的活度也有關(guān)系，過(guò)高堿度減少氧化鐵的活度，從而降低脫磷效果。

（3）溫度對(duì)爐渣去磷能力影響的理論分析

溫度對(duì)去磷反應(yīng)的影響從兩個(gè)方面來(lái)看：一方面，去磷反應(yīng)是放熱反應(yīng)，高溫不利于去磷，然而，熔池溫度的提高，將加速石灰的熔化，提高熔渣堿度，從而提高磷在爐渣和鋼水中的分配比；另一方面，高溫能提高渣的流動(dòng)性，能加強(qiáng)渣—鋼界面反應(yīng)，提高去磷速度，所以過(guò)低的溫度不利于去磷。

總之脫磷的條件為：高堿度、高（FeO）含量（氧化性）、良好的流動(dòng)性熔渣、充分的熔池?cái)噭?dòng)、適當(dāng)?shù)臏囟燃按笤俊?/p>

2.3冷脆現(xiàn)象

磷是鋼中有害雜質(zhì)之一。含磷較多的鋼,在室溫或更低的溫度下使用時(shí),容易脆裂，稱為“冷脆”。鋼中含碳越高，磷引起的脆性越嚴(yán)重。一般普通鋼中規(guī)定含磷量不超過(guò) 0.045％，優(yōu)質(zhì)鋼要求含磷更少。生鐵中的磷，主要來(lái)自鐵礦石中的磷酸鹽。氧化磷和氧化鐵的熱力學(xué)穩(wěn)定性相近。在高爐的還原條件下，爐料中的磷幾乎全部被還原并溶入鐵水。如選礦不能除去磷的化合物，脫磷就只能在（高）爐外或堿性煉鋼爐中進(jìn)行。

2.4回磷現(xiàn)象

所謂的回磷現(xiàn)象，就是磷從熔渣中又返回到鋼液中。成品鋼中磷含量高于終點(diǎn)鋼中的磷含量也屬于回磷現(xiàn)象。熔渣的堿度或氧化亞鐵含量降低，或石灰劃渣不好，或溫度過(guò)高等，均會(huì)引起回磷現(xiàn)象。出鋼過(guò)程中，由于脫氧合金加入不當(dāng)，或出鋼下渣，或合金中磷含量較高等因素，也有導(dǎo)致成品鋼中磷高于終點(diǎn)鋼[P]含量。由于脫氧，爐渣堿度、（FeO）含量降低，鋼包內(nèi)有回磷現(xiàn)象，反應(yīng)式如下：

2（FeO）+[Si]==(SiO2)+2[Fe]

(FeO)+[Mn]==(MnO)+[Fe]

2(P2O5)+5[Si]==5(SiO2)+4[P]

(P2O5)+5[Mn]==5(MnO)+2[P]

3(P2O5)+10[Al]==5(Al2O3)+6[P] 通常采用避免鋼水回磷措施：擋渣出鋼，盡量避免下渣；適當(dāng)提高脫氧前堿度；出鋼后向鋼包渣面加一定量石灰，增加爐渣堿度；盡可能采取鋼包脫氧，而不采取爐內(nèi)脫氧；加入鋼包改質(zhì)劑。2.5 還原脫磷

還原條件下進(jìn)行脫磷近年來(lái)也很受關(guān)注，要實(shí)現(xiàn)還原脫磷，必須加入比鋁更強(qiáng)的脫氧劑，使鋼液達(dá)到深度還原。通常加入Ca，Ba或CaC2等強(qiáng)還原劑。還原脫磷反應(yīng)：

3[Ca]+2[P]===3(Ca2+)+2(P3-)3[Ba]+2[P]===3(Ba2+)+2(P3-)3CaC2(s)+2[P]===3(Ca2+)+2(P3-)+6[C] 還原脫磷加入強(qiáng)還原劑的同時(shí)，還需加入CaF2，CaO等熔劑造渣。還原脫磷一般是在金屬不宜用氧化脫磷的情況下使用，如含鉻高的不銹鋼，采用氧化脫磷會(huì)引起鉻的大量氧化。還原脫磷后的渣應(yīng)立即去除，否則渣中P3-又會(huì)被重新氧化成PO43-而造成回磷。【1】

2.6脫磷反應(yīng)的速率

脫磷是渣一鋼界面反應(yīng)，反應(yīng)的進(jìn)行包括3個(gè)環(huán)節(jié)：(1)鋼液中磷和氧向渣鋼界面?zhèn)髻|(zhì)；(2)在渣鋼界面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)；(3)生成物在渣相內(nèi)的傳質(zhì)。高溫下脫磷的化學(xué)反應(yīng)是極快的，傳質(zhì)是脫磷速率的限制環(huán)節(jié)。對(duì)于渣相和金屬相中的傳質(zhì)快慢比較，不同研究者所得結(jié)果各異。這可能因兩相中的傳質(zhì)速率差別不大，所以測(cè)定有分歧。然而無(wú)論是哪個(gè)相中，增大傳質(zhì)速率的因素都是加強(qiáng)攪拌，增大界面流動(dòng)速度，增大渣鋼界面面積等。頂吹轉(zhuǎn)爐中有大量金屬液滴彌散于渣中，造成良好的脫磷動(dòng)力學(xué)條件，許多人捕集液滴進(jìn)行化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)液滴中磷含量比同一時(shí)刻的熔池含磷量低得多。可以認(rèn)為，頂吹轉(zhuǎn)爐的脫磷都是在液滴表面進(jìn)行的。氧氣底吹轉(zhuǎn)爐，如果隨同氧氣噴入石灰粉，則石灰粉粒與生成的氧化鐵可以形成低熔點(diǎn)的鐵酸鈣渣滴，造成良好的脫磷熱力學(xué)條件和動(dòng)力學(xué)條件，使脫磷能提前到脫碳時(shí)進(jìn)行，大約有50％～70％的磷靠渣滴來(lái)脫除。所以說(shuō)，加強(qiáng)冶煉過(guò)程的攪拌造成液滴乳化，是提高脫磷速率的根本性措施。預(yù)熔脫磷劑進(jìn)行鐵水脫磷的實(shí)驗(yàn)

3.1 w(CaO)/w(Fe2O3)對(duì)預(yù)熔脫磷劑脫磷效果的影響

根據(jù)脫磷的主要反應(yīng)式(式(1))可知, 脫磷劑中Fe2O3 在鐵水中的溶解氧[ O] 能將鐵水中的[ P] 氧化為P2O5 , 但P2O5 不穩(wěn)定, 必須和堿性氧化物(CaO)反應(yīng)生成穩(wěn)定的磷酸鹽渣(4CaO·P2 O5 或3CaO·P2 O5), 才能使鐵水中的磷脫除掉。通過(guò)實(shí)驗(yàn)欲找到一個(gè)能使鐵水中磷含量降到最低的w(CaO)/w(Fe2O3)比值, 以達(dá)到最佳的脫磷效果。2[ P]+5(FeO)+4(CaO)=4(CaO)+(P2O5)+ 5[ Fe](1)為此, 在1350℃下固定w(CaF2)為10%不變,改變預(yù)熔脫磷劑中w(CaO)和w(Fe2 O3)的比值進(jìn)行脫磷實(shí)驗(yàn), 脫磷劑加入量為鐵水量的10%, 處理時(shí)間為10 min, 結(jié)果如圖2 所示。可看出, 在w(CaO)/w(Fe2O3)的值介于0.5~ 1.0 之間時(shí), 隨比值增大脫磷率逐漸上升, 當(dāng)w(CaO)與w(Fe2O3)的比值為1.0 左右時(shí), 脫磷率最大, 為95.22%, 這主要是由于w(CaO)/w(Fe2O3)約為1 時(shí), 使鐵水中[ P] 與[ O] 充分結(jié)合生成的P2O5 能被CaO 完全固定為4CaO·P2O5 或3CaO·P2 O5 , 實(shí)現(xiàn)較好的脫磷效果;而在w(CaO)/ w(Fe2 O3)介于1.00~1．25 之間時(shí), 隨比值增大脫磷率逐漸下降。

圖

2w(CaO)/ w(Fe2O3)對(duì)脫磷率的影響

3.2 助熔劑含量對(duì)預(yù)熔脫磷劑脫磷效果的影響

固定w(CaO)/w(Fe2O3)=1.0不變, 改變助熔劑CaF2 的含量在6% ~ 15% 之間變化進(jìn)行脫磷實(shí)驗(yàn)。處理10 min 的結(jié)果如圖3 所示, 可以看到在CaF2 含量為6% 時(shí), 脫磷率相對(duì)較低, 進(jìn)一步增加CaF2 的含量, 當(dāng)w(CaF2)為10% 時(shí), 脫磷率最大,為96.24% , 使鐵水中的磷由0.21% 降低為0.0079%, 這主要因?yàn)镃aF2 與CaO 能形成低熔點(diǎn)化合物, 經(jīng)預(yù)熔處理后脫磷劑熔點(diǎn)和粘度得到了降低 ,使脫磷反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件得到了明顯改善;當(dāng)w(CaF2)進(jìn)一步增加為15%時(shí), 脫磷率有一定程度的降低, 為91.43%。由于在脫磷劑加入量一定的情況下, 當(dāng)助熔劑量多時(shí), 氧化劑和固定劑的相對(duì)加入量就會(huì)減少, 因此, 脫磷效果反而不好;且預(yù)熔脫磷劑中CaF2 大于15% 時(shí)將對(duì)爐襯產(chǎn)生明顯的侵蝕。

圖3 預(yù)熔脫磷劑中CaF2 含量對(duì)脫磷效果的影響

3.3 鐵水初始磷含量對(duì)預(yù)熔脫磷劑脫磷效果的影響

為適應(yīng)鐵水中初始磷含量的波動(dòng)對(duì)脫磷反應(yīng)效果的影響, 對(duì)初始磷含量不同的鐵水用相同配比關(guān)系的預(yù)熔脫磷劑進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。在1 300℃, 加入量為10%的條件下, 分別選用初始磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0．21%、0.168%、0.119% 的生鐵進(jìn)行實(shí)驗(yàn), 結(jié)果如圖4 所示。可以看出隨初始磷含量的增大脫磷率略有增大, 當(dāng)鐵水中的初始磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.21%時(shí), 經(jīng)過(guò)10 min 的脫磷處理后可使磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低到0.007 9%, 脫磷率為96.24%;當(dāng)初始磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.168% 時(shí), 可將鐵水中的磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低到0.015% 的較低水平;初始磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)一步降低為0.119% 時(shí), 鐵水中的磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也能降低到0.012% 的水平, 脫磷率可達(dá)到89.92%。結(jié)果表明鐵水中初始磷含量對(duì)用預(yù)熔脫磷劑進(jìn)行鐵水預(yù)處理脫磷的脫磷效果影響不大。

圖4 初始鐵水中磷含量對(duì)脫磷率的影響

3.4 處理溫度對(duì)預(yù)熔脫磷劑脫磷效果的影響

由熱力學(xué)分析可知, 脫磷反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)(ΔH =O 反應(yīng)大量進(jìn)行, 保證脫磷在低溫下進(jìn)行。快速提高渣中FeO 含量, 保證爐渣熔化速度和具有較好的氧化性。此時(shí), 控制溫度在1 400 ℃以下, 控制ΣFeO 質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在35% ～40% , 使?fàn)t渣具有較高的氧化性, 爐渣堿度在210左右, 這樣在保證爐渣有良好的氧化性前提下有很好的流動(dòng)性, 同時(shí)加強(qiáng)爐內(nèi)攪拌, 促進(jìn)渣-金反應(yīng)的快速進(jìn)行。脫碳升溫期的主要任務(wù)是脫碳升溫防止回磷。此時(shí), 脫磷任務(wù)已基本完成, 隨著脫碳的進(jìn)行帶來(lái)的高溫會(huì)使脫磷反應(yīng)逆向進(jìn)行, 使渣中的磷又回到鋼中。因此改善爐渣熱力學(xué)條件來(lái)進(jìn)一步強(qiáng)化脫磷，的目的。控制終點(diǎn)ΣFeO質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在15%左右爐渣堿度在315 ～410。各廠的生產(chǎn)條件的差異應(yīng)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整, 以滿足生產(chǎn)的穩(wěn)定。但需要指出的是, 化渣脫磷期可采用高槍位軟吹或降低供氧強(qiáng)度, 即可以控制爐內(nèi)溫度, 在促進(jìn)化渣的同時(shí)也可適當(dāng)延長(zhǎng)化渣脫磷期, 使脫磷反應(yīng)充分進(jìn)行。脫碳升溫期, 盡量提高供氧強(qiáng)度, 快速脫碳升溫來(lái)降低回磷。在條件準(zhǔn)許的情況下, 可以采用留鋼操作是獲得高質(zhì)量鋼的有效手段。

5.2復(fù)吹轉(zhuǎn)爐成渣對(duì)脫磷結(jié)論

1)成渣過(guò)程決定脫磷的效率, 冶煉的不同時(shí)期應(yīng)合理控制爐渣堿度、氧化性和溫度, 鐵水磷含量的不同應(yīng)選擇不同的成渣方式。

2)化渣脫磷期鐵水中磷含磷較高脫磷的驅(qū)動(dòng)力較大, 主要通過(guò)改善動(dòng)力學(xué)條件來(lái)加快脫磷, 采用鐵質(zhì)成渣。控制溫度在1 400 ℃以下, 控制ΣFeO質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在35% ～40% , 使?fàn)t渣具有較高的氧化性, 爐渣堿度在210左右, 這樣在保證爐渣有良好的氧化性前提下有很好的流動(dòng)性, 促進(jìn)渣-金反應(yīng)的快速進(jìn)行。

3)脫碳升溫期鐵水溫度較高是脫磷的不利條件, 因此改善熱力學(xué)條件來(lái)進(jìn)一步強(qiáng)化脫磷。控制終點(diǎn)ΣFeO 質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在15% ～20% , 爐渣堿度在315～410。【5】 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)作為鋼材生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó), 煉鋼工序作為鋼鐵生產(chǎn)不可缺少的環(huán)節(jié), 鋼渣的產(chǎn)生不可避免。近年來(lái), 我國(guó)鋼渣和鐵渣的堆置達(dá)3億多噸, 鋼渣占鋼鐵工業(yè)固體廢物的12109%。在冶金工業(yè)生產(chǎn)中, 排放的主要固體廢棄物是高爐渣和轉(zhuǎn)爐渣。其中高爐渣是利用技術(shù)最成熟的工業(yè)廢渣, 而轉(zhuǎn)爐渣的回收利用相對(duì)差很多, 對(duì)鋼渣利用比較好的國(guó)家主要有美國(guó)、德國(guó)和日本, 利用率均達(dá)到95%以上。而我國(guó)在2002年調(diào)查中鋼渣利用率僅為36% , 與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家相比, 在鋼鐵渣綜合利用方面還有較大差距。因而我們要多開(kāi)發(fā)新技術(shù)如脫磷，做到如何在低成本下實(shí)現(xiàn)最大化的脫磷同時(shí)又不影響環(huán)境，從而做出高產(chǎn)出。新的技術(shù)還有待開(kāi)發(fā)。

參考文獻(xiàn)

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【3】魏穎娟,袁守謙,張西鋒,王偉,梁德安,張啟業(yè)。《預(yù)熔脫磷劑進(jìn)行鐵水脫磷的實(shí)驗(yàn)研究》。《鋼鐵》2008年10月第43卷第10 期

【4】金焱,畢學(xué)工《高磷鐵水脫磷效率影響因素的研究》。《武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào)》2010年2月第33卷第1 期 【5】王學(xué)斌 , 張珊珊, 張炯。《復(fù)吹轉(zhuǎn)爐成渣過(guò)程對(duì)脫磷的影響》。《萊鋼科技》2010年6月