畢業(yè)論文淺談在冶煉過程中石灰的作用(編輯修改稿)
2025-07-07 21:17 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 所有生理上的化學(xué)反應(yīng)。 在煉鋼過程中，鋼種磷含量較多時， 在室溫或更低的溫度下使用時 ,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 ％，優(yōu)質(zhì)鋼要求含磷更少生鐵中的磷，主要來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。 磷在鋼中以磷化鐵的形式存在，一般用 [P]表示。 它對鋼性能的具體影響是：能惡化鋼的焊接性能；降低鋼的塑性和韌性，使鋼產(chǎn)生冷脆性，即在低溫條件下鋼的沖擊韌性明顯降低；能提高易切削鋼的切削性能；能改善鋼液的流動性，提高鋼液的鑄造性能；能提高合金鋼耐大氣和海水的腐蝕能力；能提高電工用硅鋼的導(dǎo)磁 率。 鋼液中的磷 [kg2][P][kg2]和氧 [kg2][O][kg2]結(jié)合成氣態(tài) PO 的反應(yīng)： 2[P]+5[O]─→ PO[1451] 值得一提的是， 堿性渣的脫磷作用脫磷反應(yīng)是在爐渣與含磷鐵水的界面上進(jìn)行的。 (1)1600 時的平衡常數(shù)非常小 (=10),[kg2] 要靠生成 PO 氣體逸出而使鋼液脫磷，顯然是不行的。但如果鋼液和堿性渣接觸 ,PO 就會與渣中的氧化鈣 (CaＯ )結(jié)合成穩(wěn)定的 3CaOPO 或 4CaOPO，總反應(yīng)是：2[P]+5[O]+3(CaＯ )─→ (3CaOPO) (2)1600 時， =10 或 2[P]+5[O]+4(CaＯ )─→ (4CaOPO) (3)1600 時， =10 平衡常數(shù)如此大，說明堿性渣的脫磷能力是很強的。熔渣離子理論認(rèn)為：堿性渣中含有自由的氧離子 O，它能與 PO 結(jié)合成穩(wěn)定的 PO 離子，脫磷反應(yīng)是： 2[P]+5[O]+3(O)─→ 2(PO) (4)不管是分子理論或離子理論，但是有一個重要的事實是： 畢業(yè)論文 8 3CaOPO4CaOPO 和 PO 都有很高的熱力學(xué)穩(wěn)定性。根據(jù)熔渣陰離子聚合模型(見馬松模型 )， PO 還能與渣中的硅 氧鏈結(jié)構(gòu)形成 SiＰＯ 等穩(wěn)定的復(fù)合陰離子。 脫磷的條件是低溫，高堿度，高氧化 鐵，大渣量。這幾個條件在一般的鐵水條件下，正常加料前期都能滿足。 一般情況下，脫磷是在前期進(jìn)行的，而且是比較容易的，然而卻時常有磷高的廢品出現(xiàn)。這個問題的主要原因是后期的溫度高等原因造成脫磷的條件變壞，同時因為磷在渣中以氧化物的形態(tài)存在，不穩(wěn)定，一旦條件變化就會朝相反的方向進(jìn)行也就是回磷。具體的預(yù)防措施是：一、保證終點的爐渣堿度夠高。二、做好擋渣，盡量減少鋼包下渣。三、控制好爐溫，防止終點溫度過高。有時候鐵水的含磷量太高，一次性達(dá)不到脫磷的要求，那么可以采用雙渣操作，就是在正常開吹后初渣化好，就把前期渣倒掉 ，之后開吹時繼續(xù)加料。采用這個方式操作時脫磷一般不是問題，應(yīng)該注意粘槍的問題。還有一個情況是鐵水的磷并不高，但是終點的磷高，這個時候看一下是不是鐵水的硅太低了，如果鐵是硅低到 %甚至是 %時會造成前期渣根本就不化，無法脫磷。這時可以采取高槍開吹，第一批渣料加氧化鐵皮或者是燒結(jié)礦的方式，促使前期渣盡量早化，可以提高脫磷的效率。 脫磷是放熱反應(yīng)，溫度較低有利于反應(yīng)的進(jìn)行。 各種煉鋼方法脫磷的特點在平爐煉鋼及電弧爐煉鋼氧化期中，渣中含有足夠數(shù)量的 ＦｅＯ ；在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼中，調(diào)節(jié)氧槍位置高低也 可保持渣中含有一定量的 ＦｅＯ ，在脫碳的同時也可以脫磷。但在空氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼（托馬斯法）時，脫磷與脫碳不能同步進(jìn)行。其主要原因是：空氣穿過鋼水時，其中的氧被硅、錳、碳的氧化所消耗殆盡，渣中缺乏足夠量的 ＦｅＯ ,加入的固體石灰也很少溶入渣內(nèi)，渣的脫磷能力很差。只有待吹煉后期，鋼中碳降到很低時，渣中 ＦｅＯ 含量增大 ,使固體石灰迅速溶解入渣后，才能有效地脫磷。這稱為 “ 后吹 ” 去磷。氧氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼也有類似的情況，主要靠后吹去磷。為避免后吹，可用吹入石灰粉或人造合成渣的辦法以加速石灰的溶解，提早去磷。 畢業(yè)論文 9 去 S 硫?qū)︿?的性能會造成不良影響，鋼種硫含量高，回事鋼的熱加工性能變壞，即造成鋼的“熱脆”性。硫在鋼以 Fes 的形式存在 ,對鋼鐵質(zhì)量有著舉足輕重的影響， 使鋼產(chǎn)生熱脆現(xiàn)象。所謂熱脆現(xiàn)象是指鋼坯或鋼錠在高溫條件下 (如 1100℃ )進(jìn)行 軋制時，會產(chǎn)生斷裂的現(xiàn)象。鋼的力學(xué)性能、焊接性能降低。能改善易切削鋼的切削性能。使鋼的耐腐蝕性能降低。由于硫?qū)^大多數(shù)鋼種而言是有害的，所以脫硫是煉鋼的主要任務(wù)之一。 渣期間的脫硫反應(yīng) 根據(jù)熔渣的分子理論，堿性氧化渣與金屬間的脫硫反應(yīng)為 [S]+（ CaO） ===(CaS)+[O] △ G=[S]+（ MnO） ===(MnS)+[O] △ G=[S]+（ MgO） ===(Mg0)+[O] △ G=氣化脫硫 氣化脫硫是指金屬液中 [S]以氣態(tài)二氧化硫的方式被去除，反應(yīng)式為 :[S]+2[O]→ {SO2} 根據(jù)硫的平衡及爐氣分析得知，氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中鋼液的硫一部分是以氣體狀態(tài)去 除的，其去硫量一般占總?cè)チ蛄康?10％～40％。 由于硫和氧的親和力比碳、硅和氧的親和力 都低，在金屬液中有碳存在時， 硫的直接氧 化的可能性很小，所以氣化去硫是通過爐渣進(jìn)行的。氣化去硫的反應(yīng)式如下圖： 從上式也可以看出：硫必須首先從鋼液中 進(jìn) 入熔渣，才有可能氣化去除。所以鋼 — 渣間 的去硫反應(yīng)是氣化去硫的基礎(chǔ)。另外還可以看出：高堿度渣對氣化去硫不利。 石灰中硫含量增加會降低有效 ＣａＯ 含量 ,增加噸鋼消耗 ,同時加速爐襯損毀 ,更重要的是會降低對鋼水的脫硫能力 ,影響鋼水質(zhì)量。降低有效ＣａＯ 含量 ,增加消耗，硫含量的增加 ,將降低石灰中的有效 ＣａＯ 含量 ,增加噸鋼石灰消耗。按硫含量增加 %,廣鋼年消耗石灰 25 萬噸計算 ,每年將增加有效 ＣａＯ 消耗 130多噸 。按純度 90%計算 ,每年將增加石灰消 畢業(yè)論文 10 耗約 145t,約合人民幣 。石灰中硫含量增加造成鋼水硫含量增加 ,加劇了熔渣與爐襯的反應(yīng) ,加速爐襯損毀。降低對鋼水的脫硫能力 ,惡化鋼水質(zhì)量。石灰作為造渣劑的目的之一是去除鋼水中的硫。若石灰本身含硫量較高 ,顯然對鋼水中硫的去除不利。據(jù)報道 ,當(dāng)石灰中增加 %的硫時 ,將使鋼水增加 %的硫 ,其結(jié)果將增加石灰消耗 ,延長吹煉時間 ,降低脫硫、脫磷率 ,惡化鋼水質(zhì)量。 因此 ,降低石灰中的硫含量是降低石灰消耗 ,提高爐襯壽命 ,提高鋼水質(zhì)量 ,保證冶煉順利進(jìn)行的重要措施 爐渣脫硫
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