電爐快速脫磷工藝的研究

亓福川　葉飛來　谷昊等

摘要：對電爐煉鋼氧化期強化脫磷的工藝參數，從冶金過程熱力學和動力學角度進行分析，并結合萊鋼50t電爐生產實際，制定出電爐煉鋼強化脫磷操作的具體措施，并分析實施效果。

關鍵詞：電爐煉鋼；脫磷工藝；冶金過程動力學

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.047

0前言

電爐煉鋼過程的脫磷操作主要是通過強化傳質擴散促進爐渣鋼液界面P的氧化。脫磷是煉鋼工藝的核心問題之一，貫穿于煉鋼工藝發展的始終，緊隨著市場發展的方向。目前萊鋼50t電爐所生產的鋼種有大量特殊要求鋼種，如石油管線、深沖鋼等。這些鋼種對鋼的純凈度要求相比一般優特鋼而言要更高，尤其對鋼中的[P]含量的要求更高，要求電爐出鋼[P]含量在0.010%以下。

50t電爐所用鐵水為萊鋼內部生產的鐵水，受料源及其它各種條件制約，高爐鐵水中磷含量波動大，在0.090～0.200%之間；除此之外，電爐還配加部分罐幫鐵等固體料，同樣會增加入爐料中初始磷含量，這給電爐操作帶來困難。

熱力學及動力學條件對電爐脫磷的影響

1.1熱力學因素的影響

爐渣的脫磷能力與爐渣組成有直接關系，提高爐渣中CaO、FeO的含量，并減少SiO2的含量及降低熔池溫度，都有利于提高爐渣的脫磷能力。所以迅速造成高氧化鐵堿性爐渣對強化脫磷是非常必要的。生產實踐可知，只要采用高堿度（≥2.5）及高（FeO）（≥15%）含量的大渣量時進行強化脫磷操作，其脫磷效果是十分令人滿意的。當（FeO）含量大于25%時，脫磷效果并不明顯，反而稀釋（CaO）濃度，降低（CaO）的去磷作用。因此，控制15%-25%的（FeO）含量是合適的。

1.2動力學條件的影響

電爐煉鋼脫磷過程是非均質的擴散傳質氧化過程，在煉鋼溫度下，為促使界面的脫磷反應進行較快，[%P]向渣-鋼界面的擴散傳質是脫磷過程的主要限制性環節。

隨著脫磷過程的不斷進行，脫磷速度從開始到結束時呈逐步降低的趨勢。這是由于渣中自由（CaO）及（FeO）含量不斷減少，而（SiO₂）及（P₂O₅）濃度不斷地升高，使爐渣的脫磷能力逐漸減弱；另外，隨著脫磷反應的不斷進行，[%P]的濃度也隨著降低，使[%P]的擴散速度減慢。

氧化期脫磷的關鍵是強化傳質過程，為此在實際操作中，氧化期要保證一定的脫碳量和合適的脫碳速度，通過碳氧反應加強鋼液攪拌，增大鋼渣間接觸界面，使傳質速度增大，促進脫磷反應順利進行。

2技術方案及措施制定

2.1脫磷技術方案

制定50t電爐脫磷技術方案：鋼液的溫度不能太高，一般規定≤1560℃；爐渣中要有≥15%的氧化鐵含量；要保證爐渣的堿度（R=2.5～3.0）和渣量；對于低磷鋼生產，要嚴格控制入爐料中的成分，必要時還要通過爐門口流渣，多次進行換渣操作；電爐熔化期是脫磷的最佳時機，采用熔氧結合技術是脫磷的最佳方法，在熔化期適時的吹氧助熔，脫除鋼中磷是生產低磷鋼的必要前提。

2.2具體強化脫磷措施

針對目前鐵水磷含量高以及料源結構差的問題，從不同工序進行了脫磷實驗，優化改進工藝，從而達到穩定控制鋼水中[P]含量的目的。

（1）合理搭配爐料結構，控制罐幫鐵、生鐵（再生鐵）、鑄鐵件等含磷高的大料加入量不大于5噸；同時每爐配加200kg氧化鐵皮提高熔化期脫磷效率，做好前期脫磷。

（2）控制合適的余鋼量，約5-6t，合適的余渣余鋼量有利于快速形成熔池，促進泡沫渣的快速形成，為前期脫磷創造好條件。

（3）對于低磷鋼生產，生產過程中還要嚴格控制入爐料中的成分，冶煉中，根據熔清成分及時優化供氧及送電工藝，減少爐壁掛料，必要時進行多次換渣操作，杜絕后期高溫脫磷。

（4）造好泡沫渣，擴大鋼渣反應面積，提高脫磷速度。冶煉前期不要過早放出爐渣，特別是半熔狀態的爐渣，在鋼液溫度達到1580℃左右時，采用自動流渣操作，發現爐渣過稀或發泡較差或送電埋弧較差時，可及時補加石灰脫磷。

（5）操作后期，特別是停止供氧或減少供氧強度時，合理控制噴粉量，保證正常的泡沫渣和爐渣的流動性，防止噴粉量大造成氧化氣氛減弱造成回磷。

（6）終點溫度的控制：在脫磷的理論中溫度越低磷分配比愈高，越有利于脫磷反應進行。另外，脫磷反應是強烈的放熱反應，若鋼液溫度過高，鋼液中的磷不但不能降低，反而會回磷；但是考慮到精煉時間，因此終點溫度以不大于1650℃為原則。

3實施效果分析

我們選取了50t電爐生產的10爐YLT-B2（鋼種要求[P]≤0.016%）作為樣本進行跟蹤觀察，通過以上措施的實施，電爐脫磷效率顯著提升，終點磷成分控制合格率達到百分之百。

4結語

通過對熱力學及動力學影響電爐快速脫磷因素的分析，結合萊鋼50t電爐生產實際，優化電爐脫磷工藝，大大降低了電爐熔清磷及終點磷成分，提高了對磷的控制能力，穩定了生產節奏，為質量提升創造好條件；同時，擴大了產品規模，提升了經濟效益。