电弧炉炼钢生产电弧炉炼钢生产第4章7电弧炉治炼过程脱除有害杂质技术.pptxVIP

第4章 电弧炉治炼过程脱除有害杂质技术Chapter 4 Remove impurities harmful in electric arc furnace smelting process Number 7 目 录4.8.1 脱磷操作技术4.8.2 脱硫操作技术4.8.3 脱氮操作技术4.8.4 脱氢操作技术4.8.5 脱铅、脱锌操作技术4.8.1 脱磷操作技术1. 磷在钢中的作用 由于磷元素能够完全溶解于铁素体，在浇铸过程中能够显著扩大两相区，使钢液凝固时的选择结晶进行得很充分，即先结晶的钢中磷的含量很低，而最后凝固在晶界处的磷含量很高，形成Fe2P的脆性夹层，从而导致钢的塑性和冲击韧性大幅度地降低，这种现象在低温时的危害尤为明显，通常称为冷脆。试验表明，随着钢中碳、氧、氮含量的增加，磷的冷脆危害加剧。磷的含量还会使钢的焊接性能变坏，冷弯性能变差。一般的要求是钢种的磷含量小于0.020％。从另一方面讲，磷的存在对于钢的某些性能是有益的，这主要体现在：(1)磷能够提高钢的强度和硬度。在一些低碳镀锡薄板中，磷的含量有的控制在0.08％左右。(2)磷的存在可以提高钢的抗腐蚀能力。在一些耐候钢中，磷含量在0.08%-0.13%。 (3)磷的存在可以提高钢的切削能力。在0.09％左右。(4)磷可以改善钢液的流动性。 (5)利用增加钢中的磷含量，来增加钢的冷脆性能，用来创造炮弹钢，可以提高杀伤力。2. 电弧炉冶炼过程的脱磷 目前电弧炉炼钢脱磷最有效的原料是BaO，最常用的是CaO、BaO+CaO的联合使用，主要用于不锈钢的脱磷冶炼以及精炼过程的脱磷，CaO普遍应用于大多数钢种的冶炼。 脱磷反应的常见基本表达式为： 2[P]+5(FeO)+4(CaO)＝(4CaO·P2O5)+5Fe (4-46)启普曼得出的脱磷反应的平衡常数和温度之间的关系式为：3. 影响脱磷进行的因素 影响脱磷进行的因素包括： 温度、石灰与白云石的理化指标与炉渣的碱度、钢中的硅和锰的含量、熔油内的碳含量、炉渣中FeO的含量以及炉渣的泡沫化程度和喷吹炭粉。(1) 温度对脱磷影响的结果脱磷反应是一个放热反应。大多数的文献介绍的脱磷的最佳温度是1450~1550℃之间，实践中经过验证认为，在现代超高功率电炉的冶炼中，最佳的脱磷温度在1360—1580℃之间。在1360~1580℃之间，采用良好的操作、诱变反应的应用，也可以使冶炼达到满意的脱磷效果。温度低于1550℃的脱磷操作较容易掌握，但是在此温度下，由于钢液的温度较大．存在着熔池中的磷向反应界面迁移速度较馒的问题，软熔现象也会导致第一次取样磷的成分合适，二次取样后磷的成分又超标的问题。所以，温度1450—1550℃之间更适合于普通功率的电炉脱磷操作。在超高功率电炉冶炼的条件下，温度在1540—1580℃之间的脱磷操作反应进行得比较彻底，在此温度期间，泡沫渣的马思果尼效应最强，熔池中的碳氧反应会促使钢中的磷向反应界面转移，脱碳反应的同时伴随着脱磷反应的进行。温度在1600~1720℃，电炉的脱磷操作会有难度，合理地控制操作的方法，脱磷反应也可以顺利地进行。在实际生产操作中，脱磷的温度最佳范围不是固定的，灵活性比较大。(2) 石灰与白云石的理化指标与炉渣的碱度对脱磷的影响从化学反应平衡移动的角度来讲，增加渣料有利于脱磷反应，这一点与提高炉渣的碱度是一个目的。 图4-40 碱度与脱磷的关系4.8.2 脱硫操作技术1. 硫在钢中的作用硫在钢中的溶解有着巨大的差异，在液态中能够无限溶解，在固态铁中却溶解很少(溶解的范围在0.015％~0.020％)，在钢液凝固时便析出FeS，熔点为1195℃，FeS与Fe结合，会生成Fe—FeS的共晶体，其熔点为988℃，沿晶界呈连续和不连续的网状分布。如果钢中氧化铁含量高，FeS又会与FeO生成共晶，熔点为940℃，由于选分结晶的结果，硫将会富集于最后的凝固部位，加剧了上述共晶化合物的形成。在钢坯热加工时，这些共晶化合物将会熔化，在压力的作用下开裂，形成热脆。硫在钢中的其他危害主要有：(1)硫和硫化物夹杂对于钢的力学性能和物理化学性能都有不良的影响，使钢材的横向力学性能，特别是冲击韧性显著降低。(2)在耐候钢和耐腐蚀钢中，硫化物是引起点腐蚀的根源。(3)在铁磁性材料中，硫提高铁损，降低了磁导率。(4)在焊接过程中，硫化锰夹杂会引起焊缝热影响区的热撕裂，降低了钢的焊接性能。钢中硫的来源主要是生铁、焦炭、铁合金以及渣料和废钢的带入。 2. 电弧炉冶炼过程的脱硫 电弧炉钢水的脱硫一般有两种方式：一种是在氧化气氛下的离子交换形式进行脱除，在这种条件下脱除的量很少，总量在20％以下；另一种是在还原条件下脱除，为脱硫的主要方式。对于超高功率电弧炉来讲的脱硫