午億土,姜卓豪,孟義春

（1.太原理工大學 材料科學與工程學院，山西 太原， 030024；2.首鋼長治鋼鐵有限公司煉鋼廠技術(shù)科,山西 長治， 046031）

轉(zhuǎn)爐在傳統(tǒng)煉鋼工藝流程中不僅僅具有脫碳、升溫、初步合金化的作用，而且也是最為理想的脫磷反應器。隨著用戶對高品種低磷鋼的要求日趨苛刻，轉(zhuǎn)爐承載的脫磷任務也日趨加重［1］。因此，如何提高鋼水質(zhì)量，生產(chǎn)出高附加值、低成本的優(yōu)質(zhì)鋼材，是每個煉鋼工作者面臨的一個重要課題［2］。本文就首鋼長治鋼鐵有限公司（以下簡稱長鋼）80 t頂吹轉(zhuǎn)爐雙渣法深脫磷技術(shù)進行工藝與實踐探究。

1 鐵水條件

鐵水中硅、碳會降低磷的溶解度，但提高它的活度系數(shù)；錳會與磷形成磷化物，降低磷的活度，但硅、錳的存在會抑制磷的氧化。從熱力學角度看，低溫條件也有利于脫磷；從動力學角度看，低溫又會增大渣的黏度，降低渣的流動性，反而阻礙磷的脫除。因此，最有效的脫磷條件是在一個最佳的鐵水成分范圍及溫度范圍內(nèi)進行。在實際脫磷操作過程中，操作人員需綜合考慮，長鋼入爐鐵水條件見表1。

表1 鐵水條件

2 工藝控制

在鐵水條件一定的前提下，要實現(xiàn)深脫磷目標必須優(yōu)化吹煉制度，合理控制過程參數(shù)，把握倒爐時機等。吹煉過程進行第一次倒爐放渣和終點倒爐放渣（以下簡稱一倒、終點）。

2.1 一倒控制

關(guān)于轉(zhuǎn)爐脫磷的主要影響因素在文獻［3-6］中已有深入的研究，針對長鋼生產(chǎn)實際中工藝控制要點進行分析研究。

2.1.1 鐵水硅對脫磷的影響

入爐鐵水硅含量對脫磷過程沒有直接影響，但在冶煉過程中鐵水硅的氧化產(chǎn)物對爐渣的性質(zhì)有影響。如鐵水中含硅量過高，影響爐渣堿度不利于脫磷，且硅高增加渣量易引起噴濺。在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)入爐鐵水w（Si）大于0.60%，易發(fā)生渣溢，嚴重時出現(xiàn)噴濺。如鐵水中含硅量過低，影響升溫速率和化渣效果。因此，鐵水硅含量控制在0.30%≤w（Si）≤0.70%較為合適。

2.1.2 一倒溫度對脫磷的影響

從熱力學角度分析脫磷是放熱反應，因此低溫有利于脫磷反應的進行。如下頁圖1所示（圖中半鋼溫度系數(shù)為：半鋼溫度），在T＜1 400℃時，脫磷效率是隨著溫度的升高而降低，符合低溫去磷理論；當T＞1 420℃時，脫磷效率是隨著溫度的升高而升高。從生產(chǎn)實際來看，當T＜1 330℃時，渣鋼分離不良，造成倒渣不易。可見，在目前條件下，為了保證脫磷效果，同時滿足成渣溫度需求，一倒溫度需控制在（1 370±20）℃，符合長鋼吹煉前期去磷要求。

2.1.3 堿度對脫磷的影響

吹煉前期堿度平均為2.39。如下頁圖2所示，一倒爐渣堿度R 為2.1時，爐渣w（P2O5）為2.75%，R為2.80時，爐渣w（P2O5）達最大3.3%。因此爐渣堿度控制在2.0＜R＜3.0之間，脫磷效率較高。隨著堿度的升高勢必要增加石灰用量，在供氧時間、渣中w（TFe）一定的前提下，石灰溶解受到影響。R 大于2.5時，前期渣鋼分離不良，倒渣量較少。綜合考慮一倒爐渣R 控制在2.0～2.2較為合適。

圖1 渣中w（P2O5）和溫度的關(guān)系圖

圖2 渣中w（P2O5）和堿度的關(guān)系圖

2.1.4 渣中TFe對脫磷的影響

渣中w（TFe）平均12.96%。如圖3所示，渣中w（TFe）%控制在13%～15%時，脫磷效果最佳。渣中TFe含量低，不僅爐渣容易返干，而且有效堿度也難以提高。提高開吹槍位可以提高w（TFe），但減弱了吹煉前期熔池的攪拌，同樣不能有效提高吹煉前期脫磷,所以開吹槍位較單渣冶煉提高100～200 mm即滿足要求。

圖3 渣中w（P2O）和w（TFe）的關(guān)系圖

2.1.5 倒吹煉前期渣時間的控制

倒渣時間過早，容易將剛造好的爐渣倒掉，而沒有發(fā)揮其脫磷功效；倒渣時間過晚，則進入脫碳期，爐渣嚴重泡沫化，不易倒出前期渣。綜合分析各種影響因紊，根據(jù)鋼中[P]的氧化機理和雙渣操作原理，其合理的倒渣時間應控制在全程吹煉時間的35%～40%，故長鋼雙渣冶煉的倒渣時間應控制在4～4.5 min滿足要求。

2.2 終點控制

2.2.1 溫度控制

不同鋼種對合金需求的種類及數(shù)量差異較大，由此引起的合金化過程溫度波動也不同。在滿足鋼種出鋼溫度要求的同時，應盡可能降低出鋼溫度，當出鋼溫度控制在1 660～1 680℃時，鋼水中磷基本穩(wěn)定在0.015%左右。

2.2.2 堿度控制

當爐渣堿度大于3.0，脫磷指數(shù)隨FeO含量的增加而增大，隨堿度的增加變化不大。實際操作中經(jīng)常出現(xiàn)石灰加入很多，終點[P]仍然較高的現(xiàn)象，其原因就是爐渣沒有化透或溫度太高。因此爐渣堿度控制在2.8～3.2之間，爐渣化透并含有適量的FeO較為合理。

2.2.3 出鋼回磷控制

要防止鋼水回磷，首先要擋好渣，減少出鋼過程的下渣量最為關(guān)鍵。其次是嚴格出鋼合金化操作的標準化和規(guī)范化，杜絕出鋼后期補加合金（如硅鐵、碳化硅、碳粉等）。再次，萬一爐渣過稀或下渣量大應及時向鋼包內(nèi)加石灰粉稠化爐渣，以減弱回磷反應的能力。

3 脫磷效率

雙渣冶煉的脫磷率平均為84.37%，最高89.78%，最低72.21%。吹煉前期脫磷率為45.14%，最高57.2%。

表2 一倒脫磷率和終點脫磷率 %

當脫磷效率一定時，鐵水w（P）越低，成品鋼中w（P）也越低。所以為了保證成品鋼磷含量更低，入爐鐵水w（P）應控制在0.10%以下。

4 結(jié)論

1）為提高終點脫磷率，應控制一次倒渣時間為4～4.5 min，鐵水中0.30%≤w（Si）≤0.70%、堿度為2.0～2.3、爐渣w（TFe）為14%～16%、一倒溫度為（1 370±20）℃較為合適。

2）通過優(yōu)化轉(zhuǎn)爐雙渣前期工藝，合理控制終點爐渣的堿度2.8～3.2之間、溫度控制在1 680℃以下、控制好出鋼過程防止回磷，可以獲得較高的脫磷率。

3）采用雙渣冶煉工藝，脫磷效果顯著提高，成品鋼中w（P）最低為0.013%。

［1］朱志紅.低磷鋼生產(chǎn)工藝研究［J］.重型機械科技,2005（3）:14-19.

［2］原麗君.轉(zhuǎn)爐低磷鋼水的冶煉研究與實踐［J］.2003中國鋼鐵年會論文集,2003:237-240.

［3］杜書波,陶傳俊.轉(zhuǎn)爐脫磷效果影響因素分析［J］.山東冶金,2003（10）:121-123.

［4］劉瀏.超低磷鋼的冶煉工藝［J］.特殊鋼,2000,21（6）:20-24.

［5］潘秀蘭，王艷紅，梁慧智，馮士超.國內(nèi)外轉(zhuǎn)爐脫磷煉鋼工藝分析［J］.世界鋼鐵,2010,1:19-21,41.

［6］孫禮明.轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法冶煉工藝及其特點［J］.上海金屬，2005,27（2）:44-46,51.