150 t轉爐雙渣深脫磷工藝研究與實踐

田云生　郭永謙　李志廣　徐剛

(安陽鋼鐵股份有限公司)

聯系人：田云生，助理工程師，河南.安陽(455004)，安陽鋼鐵股份有限公司第二煉軋廠技術質量科；　收稿日期：2015—7—15

150 t轉爐雙渣深脫磷工藝研究與實踐

田云生郭永謙李志廣徐剛

(安陽鋼鐵股份有限公司)

聯系人：田云生，助理工程師，河南.安陽(455004)，安陽鋼鐵股份有限公司第二煉軋廠技術質量科；收稿日期：2015—7—15

摘要通過對150 t轉爐雙渣深脫磷的生產試驗，分析了一倒、二倒工藝控制對脫磷的影響，結果表明控制倒爐溫度、熔渣堿度、渣中ω(FeO)、半鋼磷含量等可提高脫磷率，生產試驗結果表明轉爐終點鋼水磷含量平均為0.006%，成品磷含量平均控制在0.008%。

關鍵詞雙渣法轉爐脫磷

STUDY AND PRACTICE ON DOUBLE-SLAG STEELMAKING PROCESS FOR DEPHOSPHORIZATION IN 150 T CONVERTER

Tian YunshengGuo YongqianLi ZhiguangXu Gang

(Anyang Iron and Steel Co. Ltd.)

ABSTRACTThrough the industrial trials in double-slag steelmaking process for dephosphorization in150 t top and bottom blowing converter, the influences of the control of first and second turning-down process on dephosphorization are analyzed. The results show that the dephosphorization rate can be improved by furnace temperature control, slag basicity, slag in w (FeO), semi steel phosphorus content, the average content of P in molten steel in the ending of converter process is 0.006%, the average content of P in finished steel products could be controlled about 0.008%.

KEYWORDSdouble-slag processconverterdephosphorization.

0前言

一般情況下，磷是鋼中有害元素。通常，磷能降低鋼的韌性，使鋼產生“冷脆”，在低溫下，磷越高，鋼的沖擊韌性降低就越大[1-2]。隨著工業的發展，用戶對鋼鐵原材料的要求越來越高，如一些航空、原子能、耐腐蝕管線用鋼要求P含量低于0.005%，因此轉爐的脫磷任務也日趨加重。轉爐單渣法脫磷技術在生產成本、冶煉周期、生產順行及勞動強度等方面具有一定的優勢，但只能將磷脫到0.010%左右。而轉爐雙渣法脫磷技術是相對于單渣法而發展的，即在轉爐吹煉過程中進行一次倒爐放渣(簡稱一倒)，然后再投入新料造新渣，吹煉結束前再進行第二次倒爐放渣(簡稱二倒)[3]。本文即針對某鋼廠150 t頂底復吹轉爐的雙渣法深脫磷工藝進行研究與實踐。

1轉爐設備與鐵水條件

該廠共有3座公稱容量150 t的頂底復吹轉爐，采用五孔拉瓦爾氧槍噴頭，配備副槍測溫取樣系統，設定供氧強度為3.8 m3/(min·t)，平均冶煉周期35 min。

鐵水條件見表1。

表1　鐵水條件

由表1可知，鐵水成分及溫度波動范圍較大，對后期轉爐冶煉穩定性可能產生一定影響，須優化工藝參數以實現低磷目標。

2深脫磷工藝控制

2.1一倒工藝控制

2.1.1一倒溫度對脫磷率的影響

脫磷反應是放熱反應。因此較低的溫度有利于脫磷反應的進行。在溫度T<1400 ℃時，脫磷率隨著溫度的升高而降低；但當溫度T≥1400 ℃時，脫磷率隨著溫度的升高反而升高。這種現象的主要原因是在目前150 t頂吹轉爐設備條件下，前期化渣只能依賴供氧情況來保證，若供氧狀況不佳。達不到理想的升溫和化渣效果，就無法保證脫磷反應的熱力學條件，因而不利于脫磷反應的正常進行。可見，在溫度T<1400 ℃時，熱力學條件是脫磷的主要矛盾。但當溫度T≥1400 ℃時，脫磷的主要矛盾為動力學條件。150 t轉爐的操作實踐表明，一倒溫度應控制在1350 ℃～1400 ℃之間。

2.1.2一倒吹氧時間對脫磷率的影響

綜合考慮脫磷反應的動力學和熱力學條件、整個生產節奏等，在Si、Mn氧化期即將結束，C、O反應開始前，快速倒出一半以上的爐渣，即在吹氧5 min左右進行第一次倒爐放渣，脫磷效果好，平均為60%，最高達80%。

2.1.3一倒熔渣堿度對脫磷率的影響

一倒熔渣堿度對脫磷率的影響見圖1。

圖1　半鋼堿度對脫磷率的影響

從圖1可以看出，半鋼熔渣堿度R控制在0.9～2.5，脫磷率平均達到50%以上，最高達到70%。堿度R增加，石灰消耗增加，由于未預熱的石灰塊大量加入，使初始形成的液態爐渣冷卻，在石灰表面形成一層爐渣的冷凝外殼，而這層渣殼加熱并熔化是需要一定時間；同時若生成高熔點的固態化合物硅酸二鈣，包圍在石灰塊的周圍，積聚成一定厚度的致密殼層，阻止已形成的渣中氧化鐵繼續向石灰內部的滲透，降低石灰塊溶解的速度。這些因素均不利于前期盡快化渣，導致脫磷率反而下降，因此，半鋼熔渣堿度R應該控制在1.5～2.0較為合理。

2.1.4一倒渣中ω(FeO)對脫磷率的影響

渣中高ω(FeO)有利于脫磷，如圖2所示。半鋼渣中ω(FeO)控制在11%～19%時，一倒脫磷率平均在50%以上，同時在半鋼吹煉后期，采用低槍位強攪拌方式，也可以提高脫磷動力學條件，因此，應提高熔渣ω(FeO)≥15%。

圖2　半鋼熔渣中ω(FeO)對脫磷率的影響

綜合來看，采取熔渣ω(FeO)≥15%、控制吹氧時間為5 min左右、控制爐渣堿度R為1.5～2.0及一倒溫度在1350 ℃～1400 ℃之間等措施能有效提高一倒脫磷率。

2.2二倒工藝控制

2.2.1半鋼磷含量對鋼水磷含量的影響

轉爐脫碳期渣鋼間磷的分配比比較穩定，終點磷含量控制主要決定于半鋼磷含量的控制水平，如圖3所示。

圖3　半鋼磷含量對鋼水磷含量的影響

從圖3可以看出，穩定控制半鋼[P]≤0.030%，即保證半鋼脫磷率≥80%，才能使轉爐終點[P]≤0.006%。

2.2.2終點溫度對鋼水磷含量的影響

轉爐終點溫度對與鋼水磷含量的影響如圖4所示。

圖4　轉爐終點溫度對與鋼水磷含量的影響

從圖4可以看出，隨著轉爐終點溫度的降低，終點鋼水磷含量降低，如需將終點鋼水磷含量控制在0.006%以下，則轉爐終點溫度控制在1580 ℃～1650 ℃為最佳。

2.2.3終渣ω(FeO)對鋼水磷含量的影響

終渣ω(FeO)對鋼水磷含量的影響如圖5所示。

圖5　終點氧化鐵與對鋼水磷含量的影響

從圖5可以看出，鋼水磷含量隨渣中ω(FeO)的升高而降低。為實現鋼水ω[P]≈0.010%的目標，同時考慮避免鋼水過氧化，終渣ω(FeO)應控制在20%左右。

2.2.4終渣堿度R對鋼水磷含量的影響

終渣堿度R對鋼水磷含量的影響如圖6所示。

圖6終渣堿度對鋼水磷含量的影響

從圖6可以看出，轉爐終渣堿度R控制在3.0～4.0，鋼水磷含量基本在0.008%以下。

2.2.5留渣量對雙渣煉鋼的影響工藝研究

轉爐出鋼結束后，可留下部分高堿度的爐渣(2 t～3 t)，供下爐鋼重復使用。這部分爐渣已經完全熔化，在下爐鋼開始冶煉后，可快速成渣，并降低渣料消耗。留渣操作3爐～5爐后，將終渣全部倒凈，重新造渣。

3試驗結果

在150 t頂底復吹轉爐上共進行了35爐雙渣法深脫磷生產試驗，轉爐一倒半鋼磷含量平均為0.036%，轉爐終點鋼水磷含量平均為0.006%，成品磷含量平均控制在0.008%。

4結束語

通過150 t頂底復吹轉爐雙渣法深脫磷的工藝研究與實踐，為穩定生產磷含量0.010%以下的鋼種，在現有鐵水條件下，建議采取以下措施：

(1)一倒工藝控制吹氧時間5 min左右，溫度控制在1350 ℃～1400 ℃，熔渣堿度控制在1.5～2.0，熔渣中ω(FeO)≥15%，可有效提高一倒脫磷率。

(2)二倒溫度控制在1580 ℃～1650 ℃，熔渣堿度控制在3.0～4.0，渣中ω(FeO)在20%左右，并通過留渣操作來實現快速成渣和降低渣料消耗。

(3)在上述工藝控制下，轉爐終點鋼水磷含量平均為0.006%，成品磷含量平均控制在0.008%。

5參考文獻

[1]張芳.轉爐煉鋼500問[M].北京：化學工業出版社2009：3-4.

[2] 王能賢.磷對鋼沖擊韌性的影響[J].特殊鋼，1993(4)：30-33.

[3] 萬雪峰，曹東，李德剛，等.100 t頂吹轉爐雙渣深脫磷工藝研究與實踐[J].鞍鋼技術，2011(6)：17-22.