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不锈钢生产脱磷问题研究

2020-11-28阅读(1006)

不锈钢生产脱磷问题研究

论文摘要

本学位论文是上海大学承接了宝钢的委托,为其不锈钢大生产条件下的脱磷问题进行研究。此课题的基础是本学科点和作者十余年内在不锈钢脱磷方面的研究成果。为了弥补铬源不足,宝钢不锈钢大生产拟用“熔化/还原竖炉”生产含铬约25%的铁水,提供的所需的部分铬源。为了保证成品不锈钢是低w[P]的,作者研究了4个子课题:1).含铬铁水脱硅预处理的热模拟试验和扩大试验;2).含铬铁水CaO-BaO渣氧化脱磷的热模拟试验和扩大试验,以及含Ba废渣的后处理;3).不锈钢返回料还原脱磷的热模拟试验和扩大试验,还原脱磷用于含铬铁水的生产装置、流程和废渣后处理方案的设计。4).高炉铁水脱磷剂的优化。作者提出了极限脱硅值的概念,计算了给定脱磷指标下的脱硅要求,讨论了铁水成分对其的影响。利用所开发的技术可使w[Cr]=22～25%、w[Si]=0.70～0.93%的含铬铁水脱硅低至0.084%,脱硅率可稳定在80%以上,[C]和[Cr]的烧损不大。作者指出含铬铁水的[%C]可用以在氧化脱磷过程中有效地保[Cr]。采用了CaO-BaO（55%）-CaF2-Cr2O3/Fe2O3复合脱磷剂。在用空气喷吹100kg/t复合脱磷剂的条件下,脱磷率为50.77～78.13%。发明了水浸法处理含钡渣的无毒性处理方法,脱磷后的废渣用5:1的水渣比进行浸出处理,即不再有毒性。但,浸出处理后渣中仍有大量BaO,所以此废渣的堆放及后续利用仍是问题。借助向浸出液喷吹CO2可由每吨废渣回收25kg的BACO3。问题在于配制每吨废渣需550kg的BaCO3。因此,使用含Ba渣脱磷的成本和公害问题看来很难有一个妥善的解决办法。作者提出的还原脱磷方案可解决上世纪80年代初许多不锈钢还原脱磷试验所遇到的难题。在密闭的反应器中保持强还原气氛,依靠喂Ca可使初始磷含量为0.040%-0.057%的不锈钢有55.4～78%的脱磷率。扩大实验中Ca的有效利用率比热模拟试验时的更高。SiCa包芯线内Ca的脱磷平均利用率为0.203×103（kg/%·t）。作者分析了氧化脱磷和还原脱磷的特点,确认了氧化脱磷和还原脱磷策略,对于采用熔融还原等工艺生产出的不锈钢母液而言,其碳含量正好落在氧化脱磷所需的最佳范围之内,建议采用氧化法脱磷。而对于目前社会上积压的大量高磷不锈钢废钢的处理以及采用返回法冶炼不锈钢出现的脱磷问题,更适合采用还原法脱磷。经作者优化的脱磷剂已在常规高炉铁水的脱磷生产实践中取得使脱磷剂耗量从39.34kg/t减少到34kg/t以下的效果。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 目录
  • 第一章 前言
  • 参考文献:
  • 第二章 含铬铁水预脱硅热模拟试验
  • §2.1.含铬铁水预脱硅的必要性和特点
  • §2.2.热模拟实验方法和结果
  • §2.2.1 实验设备
  • §2.2.2 脱硅剂
  • §2.2.3 实验过程
  • §2.2.4 实验结果
  • §2.3.热模拟实验结果分析
  • §2.3.1 脱硅剂加入方法对脱硅效果的影响
  • §2.3.2 碱度对脱硅效果的影响
  • §2.3.3 不同固体脱硅剂的影响
  • §2.3.4 温度对脱硅的影响
  • §2.3.5 铬的氧化
  • §2.3.6 锰、碳的氧化
  • §2.3.7 反应速率常数
  • 参考文献
  • 第三章 含铬铁水氧化脱磷热模拟实验
  • §3.1.实验设备及实验过程
  • §3.2.实验结果及分析
  • §3.2.1 脱磷效果
  • §3.2.2 w[Cr]变化
  • §3.2.3 w[C]变化
  • §3.2.4 w[Si]的变化
  • §3.2.5 脱磷动力学分析
  • 参考文献
  • 第四章 含铬铁水氧化脱磷扩大试验
  • §4.1.试验方法
  • §4.1.1 设备装置
  • §4.1.2 试验原材料:
  • §4.1.3 试验过程
  • §4.2.试验结果
  • §4.2.1 脱硅试验
  • §4.2.2 脱磷试验
  • 第五章 含BaO脱磷渣系的后处理
  • §5.1 含BaO氧化脱磷渣后处理的必要性
  • §5.2.氧化脱磷渣处理工艺流程设计
  • 2+碳酸化反应性实验'>§5.3.Ba2+碳酸化反应性实验
  • §5.3.1.实验装置及实验过程
  • §5.3.2.实验结果
  • §5.3.3.测试结果分析
  • 2+浸出研究'>§5.4.含BaO氧化脱磷渣中Ba2+浸出研究
  • §5.5.小结
  • 参考文献
  • 第六章 不锈钢还原脱磷
  • §6.1 还原脱磷热模拟实验
  • §6.1.1 技术思想
  • §6.1.2 实验装置和方法
  • §6.1.3 实验结果
  • §6.1.4 实验结果讨论分析
  • §6.2 还原脱磷扩大实验
  • §6.2.1 试验装置及方法
  • §6.2.2 实验结果
  • §6.3 大生产用装置和流程的设计
  • §6.4 还原脱磷效果的预测计算
  • 参考文献
  • 第七章 氧化脱磷和还原脱磷策略
  • §7.1 高铬铁液氧化脱磷的特点及碳作用
  • §7.1.1 最高氧位（弱氧化势脱磷）
  • §7.1.2 碳的影响
  • §7.2 还原脱磷的特点及碳的影响
  • §7.3 小结
  • 参考文献
  • 第八章 三步法不锈钢生产铁水脱磷研究
  • §8.1 不锈钢分厂脱磷工艺概况
  • §8.1.1 一钢公司不锈钢炼钢工艺
  • §8.1.2 一钢不锈钢脱磷工艺的特点
  • §8.1.3 不锈钢铁水脱磷生产情况分析
  • §8.2 铁水预脱磷理论
  • §8.2.1 铁水预脱磷过程渣成分变化
  • §8.2.2 铁水CaO基脱磷渣中氧化铁活度
  • §8.3 快速成渣研究
  • §8.3.1 现场渣样半球点试验
  • §8.3.2 脱磷剂的熔化性实验
  • §8.3.3 脱磷剂粘度测定
  • §8.4 脱磷平衡实验
  • §8.4.1 实验原料、装置及过程
  • §8.4.2 实验结果
  • §8.4.3 实验结果分析
  • §8.5 脱磷渣优化及工业试验结果
  • §8.6 小结
  • 参考文献
  • 第九章 总结与存在问题和展望
  • 9.1 结论
  • 9.2 存在问题和展望
  • 攻读博士期间发表的论文及专利
  • 作者在攻读博士学位期间所作的项目
  • 致谢
  • 附录:文献综述

    • 相关论文文献

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