采用石灰石替代石灰直接應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐造渣煉鋼,不僅可避免石灰煅燒所造成的能源消耗和環(huán)境污染,還可解決因燒成石灰潮解粉化所導致的冶金效果降低等問題,具有較好的工業(yè)應(yīng)用前景。但與轉(zhuǎn)爐石灰造渣煉鋼法相比,“轉(zhuǎn)爐采用石灰石替代石灰造渣煉鋼”工藝在其工業(yè)應(yīng)用探索階段尚存在需要闡明的相關(guān)科學問題。本文針對轉(zhuǎn)爐采用石灰石替代石灰造渣煉鋼工藝特點,對轉(zhuǎn)爐采用石灰石造渣煉鋼工藝進行了物料平衡與熱平衡計算。同時,采用高溫實驗方法并結(jié)合掃描電鏡和能譜分析等檢測手段,考察了轉(zhuǎn)爐吹煉初期條件下的熔渣溫度和熔渣堿度對石灰石分解與成渣動力學的影響規(guī)律,探討了轉(zhuǎn)爐條件下石灰石分解與溶解成渣過程的限制性環(huán)節(jié)以及分解與成渣機制,所得結(jié)論如下。轉(zhuǎn)爐采用石灰石替代石灰造渣煉鋼工藝的物料平衡和熱平衡計算結(jié)果表明,隨石灰石替代比增加,噸鋼冷卻料用量減少,鐵水加入量增加,氧氣消耗量略微增加,爐渣成分基本保持不變。同時,爐氣產(chǎn)生量增加,爐氣中CO所占比例增加,爐氣熱值提高。1kg石灰石可以提供0.077kg的氧且其冷卻效果與1.21kg的廢鋼相當。轉(zhuǎn)爐吹煉初期條件下,溫度對熔渣中石灰石分解速率影響較大,石灰石分解速率隨溫度升高而增大,而熔渣堿度對石灰石分解過程影響不明顯。本實驗不同溫度和熔渣堿度條件下,反應(yīng)時間小于90s時石灰石試樣中心均存在著未分解的CaCO3區(qū)域。石灰石的分解與成渣過程中,在熔渣與分解所生成石灰層界面之間形成一CaO-FeO反應(yīng)層。對于相同的熔渣堿度和反應(yīng)時間而言,溫度越高,CaO-FeO反應(yīng)層越寬,所生成石灰溶解也越快。在相同溫度和反應(yīng)時間下,熔渣堿度越高CaO-FeO反應(yīng)層越窄,石灰溶解速率減小。轉(zhuǎn)爐吹煉初期條件下,石灰石分解與溶解成渣過程的限制性環(huán)節(jié)可分別考慮為CO2通過生成物CaO層的內(nèi)擴散以及CaO在熔渣中的擴散傳質(zhì),總過程的限制性環(huán)節(jié)則認為是所生成石灰在熔渣中的溶解過程。本實驗條件下石灰石分解活化能EDe為12.20kJ/mol,生成石灰的溶解活化能E為180.01kJ/mol。
【學位單位】：東北大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：TF713
【部分圖文】：

傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐煉鋼工序中，送氧開吹的同時加入第一批活性石灰等渣料�；钚允沂清义鲜沂诨剞D(zhuǎn)窯或豎窯中經(jīng)煅燒而成的產(chǎn)品，傳統(tǒng)的煉鋼生產(chǎn)模式下從石灰石到轉(zhuǎn)爐中逡逑轉(zhuǎn)化成爐渣的過程如圖１．１所示。其中，無論用何種石灰窯煅燒得到石灰，都需要消耗逡逑大量的燃料，因而不可避免的出現(xiàn)能耗高、粉塵顆粒污染嚴重以及００２過度排放等問題逡逑［８］。石灰石煅燒石灰的溫度約在１０５０°Ｃ？１２００°Ｃ之間煅燒后的出爐時具有較高的溫度，逡逑不免攜帶大量的物理顯熱。而運輸及轉(zhuǎn)爐加入渣料時又要求將高溫石灰降至接近常溫、逡逑然后再在轉(zhuǎn)爐中重新吸熱升溫化渣，這一過程白白浪費了燒成石灰的物理熱。此外，隨逡逑著石灰活性的增加，石灰吸潮粉化現(xiàn)象加劇，不僅增加了儲存和輸運過程的成本及工作逡逑量，且大大降低了石灰的冶金效果［９＿１１］。這一生產(chǎn)模式不但增加生產(chǎn)成本和環(huán)境負擔，逡逑同時不利于鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。逡逑Ｃ０：邋排放邐｜ｌｌ：０、Ｃ０、粉塵Ｉ排放逡逑，—、邐吸潮邐廣＇＇逡逑ｆ石灰石＼邐：石灰窯〔活性石灰轉(zhuǎn)爐）＝；（＾鋼水＋爐渣逡逑加熱邐鐵水＋冷鐵料逡逑圖１．１活性石灰煉鋼法石灰石至爐渣的演變過程逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ邋ｆｒｏｍ邋ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ邋ｔｏ邋ｓｌａｇ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋ｓｔｅｅｌ－ｍａｋｉｎｇ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｂｙ邋ａｃｔｉｖｅ邋ｌｉｍｅ逡逑近年來，針對這一問題有學者［１２］提出“轉(zhuǎn)爐采用石灰石替代石灰造渣煉鋼”的方法。逡逑事實上

學碩士學位論文邐第２章定性作用。逡逑經(jīng)過２０世紀５０年代轉(zhuǎn)爐技術(shù)完善與大型化發(fā)展，到６０年代已建成３００ｔ大年代加拿大液化氣公司成功研制出了雙層管氧氣噴嘴，同期西德馬西米利用此技術(shù)成功開發(fā)了底吹氧氣轉(zhuǎn)爐法，即ＯＢＭ（Ｏｘｙｇｅｎ邋Ｂｏｔｔｏｍ邋Ｍａｘｈｕｅｔｔｅ）Ｑ－ＢＯＰ。在轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量取得絕對主導地位，轉(zhuǎn)爐冶煉技術(shù)發(fā)展的同時，轉(zhuǎn)了第二次革命一１９７８？１９７９年成功誕生了轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖痛禑捁に嚰夹g(shù)。氧氣展是其它煉鋼法所無法比擬的，自ＬＤ問世以來，轉(zhuǎn)爐煉鋼發(fā)展過程大致如復合吹？法逡逑

Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｒｏｕｔｅｓ邋ｏｆ邋ｓｌａｇ邋ｆｏｒｍａｔｉｏｎ邋ｉｎ邋ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ邋ｓｍｅｌｔｉｎｇ逡逑轉(zhuǎn)爐煉鋼爐渣是復雜的多組分體系，但在成渣過程中ＣａＯ、Ｓｉ０２、ＦｅＯ三組分之和逡逑變化不大，約為８０％。圖２．２為Ｃａ0－Ｓｉ０２－ＦｅＯ三元系在１６００°Ｃ下的等溫截面圖［２３】。吹逡逑煉初期渣組成大體位于圖２．２中的Ａ區(qū)，轉(zhuǎn)爐吹煉末期渣成分大致在Ｂ區(qū)域，從Ａ到Ｂ逡逑有１、２兩種途徑。途徑１為鈣質(zhì)成渣［２４１，通常采用低氧槍位操作，爐渣中２＞（ＦｅＯ）緩慢逡逑增加，但由于ＣａＯ的造渣作用會使渣中�。荆ǎ疲澹希┖枯^低，必須通過液固兩相區(qū)逡逑（Ｌ＋Ｃ２Ｓ），渣中容易出現(xiàn)固相Ｃ２Ｓ，渣黏度增加不利于脫磷。途徑２為鐵質(zhì)成渣，通常逡逑采用高槍位操作，爐渣中２＞（ＦｅＯ）增加迅速且保持較高水平，此時渣沿液相區(qū)到達終點逡逑Ｂ區(qū)，渣黏度較小有利于脫磷。但爐渣的泡沫化嚴重容易噴濺，且對爐襯侵蝕嚴重。逡逑２．２．３轉(zhuǎn)爐煉鋼造渣方法逡逑轉(zhuǎn)爐煉鋼在實踐生產(chǎn)中依據(jù)所需冶煉鋼種特點、入爐鐵水和渣料的成分來確定造渣逡逑－９－逡逑

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 董大西;馮佳;年武;李宏;梁玫;劉瑞寧;;石鋼60t轉(zhuǎn)爐采用石灰石替代石灰造渣煉鋼試驗[J];中國冶金;2013年11期

2 陳海;張世紅;楊海平;李攀;陳漢平;曾軍;;大粒徑石灰石熱分解動力學研究[J];無機鹽工業(yè);2013年09期

3 石磊;錢高偉;朱志鵬;雷強;田勇;;轉(zhuǎn)爐采用石灰石替代部分石灰的工業(yè)試驗[J];武鋼技術(shù);2013年04期

4 魏寶森;;石灰石在轉(zhuǎn)爐煉鋼中的應(yīng)用[J];材料與冶金學報;2012年03期

5 王鵬飛;張懷軍;;石灰石替代石灰煉鋼造渣效果研究[J];包鋼科技;2012年04期

6 李宏;馮佳;李永卿;郭洛方;宋文臣;;轉(zhuǎn)爐煉鋼前期石灰石分解及CO_2氧化作用的熱力學分析[J];北京科技大學學報;2011年S1期

7 劉宇;王文科;王鵬;簡龍;;轉(zhuǎn)爐采用石灰石部分替代石灰的冶煉實踐[J];鞍鋼技術(shù);2011年05期

8 薛正良;柯超;劉強;李平;楊少波;;高溫快速煅燒石灰的活性度研究[J];煉鋼;2011年04期

9 尚建宇;宋春常;王春波;盧廣;王松嶺;;石灰石煅燒及其產(chǎn)物碳酸化特性的試驗研究[J];動力工程學報;2010年01期

10 孟金霞;陳偉慶;;活性石灰在煉鋼初渣中的熔解研究[J];煉鋼;2008年02期

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 楊婷;;我國轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[N];世界金屬導報;2015年

本文編號：2834225