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LF热态渣循环利用过程中脱硫行为的研究

作　者: 李进
导　师: 王华昆；仇圣桃；王明林
学　校: 昆明理工大学
专　业: 钢铁冶金
关键词: LF热态渣脱硫渣相夹杂物
分类号: X757
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

鉴于炉渣的处理和利用是钢铁工业循环经济发展的重要要求,新余钢铁集团第一炼钢厂对LF热态渣循环利用进行了工业试验并展开了详细研究。通过扫描电镜对LF渣循环利用过程中的钢水进行含硫夹杂物的分析；对循环过程中的炉渣进行了热力学计算,分析了炉渣脱硫性能的变化；并运用扫描电镜、XRD及矿相显微镜等设备对炉渣的岩相组成和形貌进行了分析。对工业试验中LF渣循环后的钢样分析表明：(1)循环过程中,含铝钢和不含铝钢的精炼终点钢中[S]的控制都达到了目标成分,满足了生产的要求；(2)钢中含硫夹杂物的尺寸分别为3μm、30μm、40μm,形状呈近似圆形；且含硫夹杂物存在于CaO·Al2O3·MgO·FeO、Al2O3·MgO·ZrO2·FeO、CaO·ZrO2·FeO夹杂中。热力学研究结果表明：(1)循环过程中渣的碱度与初次精炼渣的碱度相近,初精炼渣碱度平均为3.2,循环过程中的渣碱度多数处于2.8-3.3水平；循环过程中渣的(FeO+MnO)≤1.5%,渣的还原性较好；(2)添加石灰量为2kg/t、2.2kg/t、2.7kg/t、3.4kg/t、4kg/t、4.3kg/t,热态渣都可保持较高的脱硫率,可获得84%的平均脱硫率,相对应的硫分配比在170-420之间,相对应的硫容量在0.02-0.037之间。未添加石灰条件下,将出钢温度升高到1600℃左右,也可获得84%的平均脱硫率；硫分配比在230-403之间,硫容量在0.038-0.06之间。LF渣的岩相分析表明：(1)含铝钢炉渣较不含铝钢炉渣具有较大的过热度,含铝钢过热度均在100℃以上,不含铝钢的过热度在68℃-124℃之间。含铝钢与不含铝钢的渣相受碱度的影响较大,但各自的渣相变化并未存在较大差别。从矿相显微镜图以及扫描电镜图可以看出炉渣中各岩相分布比较均匀,化渣情况良好。(2)LF渣矿相主要由硅酸钙、铝酸钙组成,还含有少量的未熔的氧化镁、氧化钙、氧化铝。其中硅酸钙类含有硅酸二钙、硅酸三钙,铝酸钙类含有铝酸—钙、铝酸二钙、铝酸三钙以及七铝十二钙,此外还存在少量的钙镁系、钙铝系及镁铝系的复合相。(3)在含铝钢和不含铝钢的渣中都未发含硫岩相的存在。

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摘要 3-5Abstract 5-10第一章绪论 10-28 1.1 课题背景 10 1.2 我国发展钢渣循环利用的意义 10-13 1.2.1 钢渣返回利用的现状 11-12 1.2.2 热态渣循环利用的应用方向 12-13 1.3 国内LF渣循环利用的概况 13-15 1.3.1 LF热态渣循环利用方式 13 1.3.2 国内LF渣循环利用的现状 13-15 1.4 LF渣的脱硫性能 15-23 1.4.1 LF渣的形态 15 1.4.2 LF渣的精炼作用 15-16 1.4.3 LF脱硫渣系的组成分类 16-17 1.4.4 LF渣脱硫的主要影响因素 17-23 1.4.4.1 LF渣成分对脱硫的影响 17-20 1.4.4.2 LF渣物理性质对脱硫的影响 20-22 1.4.4.3 脱硫反应的动力学 22-23 1.5 LF精炼脱硫 23-25 1.5.1 LF工艺简介 23 1.5.2 LF精炼工艺特点 23-24 1.5.3 LF造白渣精炼 24-25 1.6 课题研究背景及意义 25 1.7 研究的主要内容 25-28第二章 LF渣循环工业试验研究 28-40 2.1 LF渣循环工业设备 28-29 2.2 LF热态渣循环工艺 29-32 2.2.1 转炉出钢控制 29-30 2.2.2 LF热态渣返回的添加料 30-31 2.2.3 LF热态渣返回的添加料控制 31 2.2.4 LF热态渣返回利用规则 31-32 2.3 LF热态渣返回的取样方案 32 2.4 精炼终点钢中[O]的变化 32-33 2.5 精炼终点钢中[S]的变化 33-34 2.6 循环过程中精炼终点含S夹杂物分析 34-39 2.6.1 LF渣循环次数对钢中含硫夹杂物的影响 35-38 2.6.2 含S夹杂物的影响因素 38-39 2.7 本章小结 39-40第三章 LF炉渣脱硫热力学 40-60 3.1 LF精炼渣脱硫的基本原理 40-42 3.2 LF渣循环对硫容量的影响 42-45 3.2.1 硫容量定义 42-43 3.2.2 光学碱度 43 3.2.3 硫容量模型计算 43-44 3.2.4 硫容量的影响因素 44-45 3.3 LF渣循环对硫分配比的影响 45-49 3.3.1 硫分配比定义 45-46 3.3.2 钢水中的氧活度和硫活度系数计算 46-47 3.3.3 硫分配比的影响因素 47-49 3.4 LF渣脱硫影响因素的变化 49-51 3.4.1 LF渣循环过程中碱度(CaO/SiO_2)的变化 49-50 3.4.2 LF渣循环过程中(FeO+MnO)的变化 50 3.4.3 LF渣循环过程中M值的变化 50-51 3.5 添加石灰对渣脱硫能力的影响 51-55 3.5.1 石灰添加量对热态渣脱硫的影响 51-52 3.5.2 添加石灰条件下Ls的变化 52-54 3.5.3 添加石灰条件下Cs的变化 54-55 3.6 未添加石灰条件下渣的脱硫能力变化 55-58 3.6.1 提高出钢温度对渣脱硫能力的影响 55-56 3.6.2 未添加石灰条件下Ls的变化 56 3.6.3 未添加石灰条件下Cs的变化 56-58 3.7 本章小结 58-60第四章 LF渣循环过程中岩相的变化 60-74 4.1 LF循环渣样的成分 60-61 4.2 LF渣熔点的变化 61-63 4.2.1 炉渣熔点测定基本原理 61 4.2.2 熔点测定实验步骤 61-63 4.3 LF渣返回的岩相分析 63-71 4.3.1 含铝钢的LF渣循环的岩相分析 64-67 4.3.2 不含铝钢的LF渣循环的岩相分析 67-71 4.4 本章小结 71-74第五章结论 74-75致谢 75-76参考文献 76-80附录A 攻读硕士期间发表论文 80

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