轉爐煉鋼造渣工藝及效果評價

摘 要： 本文簡要介紹了煉鋼造渣工藝和鋼水脫磷情況，針對煉鋼前期脫磷存在的問題，提出了改善造渣操作、降低鋼中含磷量的一些技術措施，并對改進造渣工藝后的脫磷效果作出評價。

關鍵詞： 轉爐煉鋼 造渣 脫磷

磷是鋼中常存雜質元素之一。在大多數情況下，磷對鋼的質量是有害的，含磷量高時，鋼材會形成“冷脆”。所以煉鋼最重要的任務之一是在供氧時間內造成具有一定堿度、流動性適中的爐渣，從而把鋼中的磷等雜質降低到合適的范圍。我根據轉爐煉鋼造渣與脫磷的原理，提出了改善煉鋼廠煉鋼造渣與脫磷的一些措施。

一、煉鋼成渣原理

造渣是轉爐中主要工藝操作之一，控制成渣過程的主要目的是快速成渣。吹煉初期影響石灰溶解的主要原因是在液體爐渣和石灰的界面上首先生成高熔點的2CaO·SiO2，當SiO2含量超過25%時，石灰溶解速度下降，這可能是2CaO·SiO2硬殼生成所致。因此為了加速石灰溶解，必須加入能急劇降低2CaO·SiO2，熔點的溶劑，如礦石、螢石等，形成爐渣。

二、煉鋼廠造渣操作與脫磷效果現狀

1.造渣料與加入量的確定。

目前煉鋼廠常用的煉鋼造渣原料有石灰和礦石。

煉鋼廠由于金屬料裝入量波動較大，檢測手段不完善，煉鋼過程控制還停留在經驗控制上，沒有計算機輔助計算，監控石灰、礦石加入量主要是煉鋼工憑經驗判斷爐內情況后視爐內溫度與渣況加入，未按有關公式事先計算。

2.爐渣堿度取前期、終點渣樣分析結果。

3.造渣操作存在的問題與脫磷效果。

（1）造渣材料單一，缺乏化渣助熔劑。

（2）第一批料加入太晚，加入量太少，沒有加入化渣劑。

（3）前期起渣時間太晚，爐渣堿度低，脫磷效果差。

三、煉鋼造渣工藝的改進

1.造渣料的確定。

石灰的加入量:石灰的加入量必須根據鐵水成分、重量，爐渣堿度及吹煉的鋼種對磷中、硫的要求，由下列計算公式確定:

石灰的加入量=×R×G鐵水×1000

式中：2.14：SiO2/Si=60/28=2.14，G鐵水：鐵水重量，單位：t，%CaO有效=%CaO石灰—R×%SiO2石灰。根據高爐鐵水含量及其變化情況，當Si≤0.8%時，R取3.5，石灰加入量控制在900—1200g；當Si＞0.8%時，R取3.0，石灰加入量控制在1200—1500Kg。作為助熔劑的礦石，其加入量要根據爐內溫度和造渣情況而定，一般控制在金屬裝入量的2—5%。煉鋼廠轉爐金屬裝入量在20—21噸，礦石加入量應控制在200—400kg范圍。

2.造渣料的加入時間。

渣料的加入數量和時間對化渣速度有直接的影響。具體加入時間、數量參考如表。

在正常的情況下，第一批渣料是在開吹的同時加入第二批料的加入時間一般在硅錳氧化基本結束后，第一批料已基本熔化好，碳焰初起時加入較為合適，第二批料應分小批料多次加入。分小批多次加入對石灰的熔化有利。最后一批料必須在終點拉碳前加完，否則渣料來不及熔化就要出鋼，這樣對鋼質量不利。轉爐一般規定終點前3—4分鐘加完最后一批渣料。

第二批料加得過早或過晚對冶煉都不利，加得過早，爐內溫度過低，第一批渣料還沒有完全化好，又加冷料，渣料就更不易熔化了，有時還會造成石灰結坨，影響爐溫的提高。加得過晚，正值碳的激烈氧化期，FeO低，當第二批渣料加入后，不僅渣料不易熔化，容易產生金屬噴濺，而且由于爐溫的降低，抑制了碳的氧化，當爐溫再度提高后，就會造成大噴濺。

四、提高脫磷效果

1.脫磷反應原理。

磷在鋼液中能夠無限溶解，而它的氧化物P2O5在鋼中的溶解度很小，因此要去除鋼中的磷，首先必須使磷氧化，并使氧化產物能夠進入爐渣，其次要把磷的氧化物固定在爐渣中，不讓它再分解返回到鋼液內。

2.影響脫磷的因素。

影響脫磷反應的因素很多，從熱力學角度分析，根據脫磷反應的平衡條件和磷的分配系數，影響脫磷主要的影響因素是爐渣成分和溫度。爐渣成分對脫磷主要反應在渣中氧化鐵含量和爐渣的堿度上。

FeO在脫磷過程中起雙重作用，一方面是作為磷的氧化劑起氧化磷的作用，另一方面充當把P2O5結合成3FeO·P2O5的基礎化合物的作用。所以，可以認為渣中存在FeO是去磷的必要條件。生產實踐證明，FeO含量為15%—20%時最佳。

為了從鋼液中脫磷并把脫磷產物留在渣中，必須降低渣中P2O5的活度，這可以靠加石灰來實現，因為在高溫時（＞1470℃），3FeO·P2O5不穩定，易分解或被硅錳還原，而3CaO·P2O5則比較穩定，所以渣中有CaO的存在是脫磷的充分條件。適當提高渣中的CaO含量，可提高脫磷效果。

五、結語

改進造渣操作，提高脫磷效果的措施要加強以下幾方面的工作。

1.改變經驗煉鋼的習慣，嚴格按造渣制度操作。

2.由經驗煉鋼向計算煉鋼過度，石灰加入量應由堿度方程確定。

3.第一批渣料應加入適量的助熔劑，以達到早化渣的目的。

參考文獻：

［１］王社斌，宋秀安.轉爐煉鋼生產技術.化學工業出版社，2008.1.