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转炉使用生白云石替代部分轻烧白云石造渣研究

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摘要

第1章 文献综述

1.1 转炉炼钢工艺的发展

1.2 国内外转炉脱磷工艺

1.2.1 国外转炉脱磷工艺

1.2.2 国内转炉脱磷工艺

1.3 脱磷反应热力学及动力学

1.3.1 脱磷反应热力学

1.3.2 脱磷反应动力学

1.3.3 磷与其他元素的选择性氧化

1.4 MgO对转炉脱磷的影响

1.5 生白云石和轻烧白云石

1.6 转炉煤气回收

1.7 转炉低成本炼钢工艺研究现状

1.8 选题背景及研究内容

1.8.1 选题背景及意义

1.8.2 研究内容及思路

第2章 转炉使用生白云石造渣理论研究

2.1 生白云石替代轻烧造渣的机理分析

2.2 生白云石分解的测定

2.3 生白云石在转炉中与铁水相互作用的研究

2.3.1 研究方法

2.3.2 CO2与铁水中元素反应的可能性

2.3.3 气氛组成对CO2与铁液中元素反应的影响

2.4 高温快速煅烧生白云石活性度的研究

2.4.1 研究方法

2.4.2 试验方案结果

2.4.3 试验结果分析

2.5 转炉炼钢物料平衡和热平衡计算

2.5.1 基本原理及参数

2.5.2 计算结果

第3章 生白云石替代轻烧造渣工业试验

3.1 试验方案设计

3.2 工业试验结果分析

3.2.1 脱磷效果分析

3.2.2 炉渣成分分析

3.2.3 煤气回收分析

3.2.4 氧枪枪位分析

3.3 生白云石作溅渣调渣剂的使用分析

3.4 转炉冶炼成本分析

3.4.1 生白云石加入对总冶炼成本的影响

3.4.2 生白云石加入量对渣料成本的影响

3.4.3 生白云石加入量对金属料成本的影响

3.4.4 生白云石作为调渣剂对冶炼成本的影响

第4章 生白云石部分替代轻烧白云石造渣的工业应用

4.1 生白云石替代轻烧标准化

4.2 生白云石在模型炼钢上的应用

4.3 应用效果及效益

4.3.1 经济效益

4.3.2 社会效益

第5章 结论

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的论文

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摘要

在当前持续低迷的钢铁行业大环境下,诸多企业首先考虑的是如何降低生产成本,而又能够确保产品的质量,利用低价熔剂替代高价熔剂成为转炉降低成本的趋势,在此背景下,本文开展了使用生白云石替代轻烧白云石造渣的研究。
  本文根据热力学的基本理论,分析了生白云石在转炉内分解的机理,利用收缩核模型了描述了生白云石在炉内的分解过程,证明了生白云石替代轻烧造渣的可行性。同时结合生产现场的冶炼数据,研究了生白云石分解产生的CO2与铁液中C、Si、Mn、P、Fe(l)等元素的相互作用。结果表明,生白云石分解产生的CO2,可作为氧化剂参与铁液中C、Si、Mn、P、Fe(l)等元素的氧化反应,对于两种不同成分的铁液,气体总压为P0时,在PCO=0.1 P0、PCO2=0.9 P0,PCO=0.P0、PCO2=0.5P0以及PCO=0.9 P0、PCO2=0.1 P0三种气氛条件下,CO2与C、Si反应的⊿G均小于零;在PCO=0.1 P0、PCO2=0.9 P0以及PCO=0.5 P0、PCO2=0.5 P0两种气氛条件下,CO2与Mn、Fe(l)反应的⊿G均小于零。在PCO=0.9 P0、PCO2=0.1 P0的气氛条件下,CO2与Fe(l)反应的⊿G均大于零;在该气氛下,对于ω[Mn]=0.25%的铁液,CO2与Mn反应的⊿G均小于零,而ω[Mn]=0.05%的铁液,CO2与Mn反应的⊿G随温度的升高,逐渐上升至大于零。在PCO=0.1 P0、PCO2=0.9 P0气氛下,CO2与P反应的⊿G小于零,在PCO=0.5 P0、PCO2=0.5 P0以及PCO=0.9 P0、PCO2=0.1 P0气氛条件下,CO2与磷反应的⊿G均大于零;CO2-CO气氛的组成影响CO2对铁液中C、Si的氧化顺序,在CO2浓度高,CO浓度低时,CO2优先氧化C,在CO2浓度低,CO浓度高时,CO2优先氧化Si。
  转炉使用生白云石炼钢,加入生白云石后转炉内的物料平衡和热平衡将会发生改变,本文通过物料平衡和热平衡计算,确定了轻烧与生白云石的置换比为1∶1.93,生白云石的冷却效应是废钢的1.56倍。
  在理论分析和计算得基础,开展了80t转炉使用生白云石炼钢的工业试验,工业试验结果表明,使用生白云石在500kg~2500kg范围进行冶炼时,转炉的脱磷率介于87%~92%之间,与未使用生白云石冶炼时脱磷效果相当,说明使用生白云石炼钢对转炉脱磷率无影响;渣中MgO的变化趋势表明,生白云石在加入炉内560s左右才能够熔化完全,终渣氧化MgO的含量满足转炉冶炼的要求。煤气回收的数据表明,使用生白云石替代轻烧造渣的炉次,进入转炉煤气回收的时刻提前至2分钟左右,CO含量在50%以上的时刻可占总回收时间的1/3以上,有利于增加煤气的热值、提高煤气的品质。
  成本分析表明,采用生白云石替代轻烧炼钢以降低成本是可行的,且效果显著。随着生白云石用量的增加,铁水的成本在增加,而废钢、轻烧的成本在降低。试验炉次中最高降幅达到11.55元,最低降幅达到3.34元。降低成本效果显著。

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