260 t轉爐輕燒鎂球冶煉脫磷生產實踐

李玉德，譚振軍，朱國強，李冰，徐博，齊志宇

（鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠，遼寧 鞍山 114021）

轉爐冶煉采用的輕燒鎂球具有含MgO高、用量少、護爐效果好、溫降小、利于提高廢鋼比、縮短轉爐冶煉周期等優點，可實現轉爐少渣冶煉，提高轉爐生產效率，降低煉鋼生產成本，但其缺點是轉爐冶煉操作難度大。轉爐采用輕燒鎂球冶煉時，爐渣堿度、轉爐出鋼溫度、終點氧值和返干時間均對脫磷效果影響顯著。本文跟蹤了鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠260 t復吹轉爐采用輕燒鎂球搭配白灰的冶煉過程，分析了上述因素對脫磷效果的影響，從而制定合理的工藝參數，以減少磷高質量事故的發生，實現轉爐輕燒鎂球冶煉的穩定控制。

1 轉爐生產工藝及技術條件

鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠共有3座260 t頂底復吹轉爐，技術參數見表1。5孔拉瓦爾氧槍噴頭的技術參數見表2。輕燒鎂球理化指標、造渣物料類型、用量及鐵水條件見表3。

表1 轉爐技術參數

表2 氧槍噴頭的技術參數

表3 輕燒鎂球理化指標、造渣物料類型、用量及鐵水條件

2 影響脫磷效果的因素分析

2.1 輕燒鎂球加入量

堿度控制在2.8～3.2時（堿度在此范圍內對脫磷率影響不大，可以不用考慮堿度對脫磷的影響），輕燒鎂球加入量與爐渣中MgO含量的關系見圖1所示，爐渣中MgO含量與轉爐終點磷含量的關系見圖2所示。

圖1 輕燒鎂球加入量與爐渣中MgO含量的關系

圖2 爐渣中MgO含量與終點磷含量的關系

由圖1、2可知，隨著輕燒鎂球加入量的增加，爐渣中MgO含量逐漸增加，對轉爐終點磷含量影響不大（磷最低為0.013 2%，最高為0.013 9%，相差不到0.001 0%），MgO含量在8%～10%之間時，轉爐脫磷效果最好。從現場實際跟蹤結果看，MgO含量在8%～10%時，轉爐終渣粘度適中，護爐效果較好。所以輕燒鎂球加入量控制在8～12 kg/t，既能保證脫磷率又能起到良好的護爐效果。

2.2 爐渣堿度

爐渣堿度是影響脫磷率的重要因素之一，根據不同鋼種，制定合理的爐渣堿度可提高轉爐脫磷效率和轉爐終點成分合格率，降低白灰消耗。對Q235B鋼種進行現場試驗，選取出鋼溫度1 660 ℃±5℃，終點氧值（0.05±0.005）%，轉爐操作平穩，返干時間控制在2 min以內的罐次，研究了爐渣堿度與終點磷含量之間的關系，如圖3所示。

圖3 爐渣堿度與終點磷含量的關系

由圖3可以看出，堿度小于2.5時，脫磷率明顯較低；隨著堿度的提高，脫磷率顯著提高；堿度大于3.3后，脫磷效果基本達到飽和；堿度再有提高，轉爐脫磷率無明顯增加。所以，生產磷≤0.03%的鋼種，堿度應控制在2.5～2.8；生產磷≤0.02%的鋼種，堿度應控制在2.8～3.0；生產磷≤0.012%的鋼種，堿度應控制在3.0～3.3。合理控制堿度可滿足鋼種磷含量的要求并降低白灰消耗。

2.3 終渣氧化性

轉爐終渣FeO一方面可以提供脫磷所必須的氧化性條件，提高脫磷效率，另一方面可以促進白灰熔化，提高石灰活度，增加參與脫磷反應的石灰利用率，提高脫磷效果。

采用輕燒鎂球進行轉爐冶煉，開吹時渣中FeO最高。隨著吹煉的進行，吹煉5 min時硅錳基本被反應完，隨著溫度升高和爐渣活性的增加，脫碳速度逐漸加快，渣中FeO迅速降低。吹煉至9 min，渣中FeO降至最低水平，此時如果不加入化渣物料或不采取高槍位操作，爐渣極易“返干”。吹煉至12 min以后，鋼液中C的質量分數降低，脫碳速度降低，渣中FeO逐步升高，后期脫磷加快。轉爐終點氧值與爐渣中FeO含量的關系見圖4，與終點磷含量的關系見圖5。

圖4 轉爐終點氧值與爐渣中FeO含量的關系

圖5 轉爐終點氧值與終點磷含量的關系

結合圖4、5可知，爐渣中的FeO含量隨著轉爐終點氧值的增加而增加，兩者呈線性關系。氧值小于0.04%時，爐渣中FeO含量在18%以下，轉爐終點磷含量較高，易出現磷高質量事故；終點氧值控制在0.04%以上，終渣FeO含量可控制在20%以上，脫磷效率較高；氧值繼續增加，脫磷效果有所提高，但脫磷效率提升不大。所以出鋼氧值控制在≥0.04%即可滿足脫磷所需的氧化性條件，氧值過高，不利于質量控制。

2.4 出鋼溫度

脫磷是放熱反應，從熱力學角度看，轉爐鋼水溫度高，不利于脫磷反應進行；從動力學角度看，鋼水溫度高，有利于加快碳氧反應，提高爐渣的流動性及攪拌強度，有利于脫磷反應進行。但轉爐鋼水溫度低，不利于石灰熔化，降低爐渣堿度，同樣影響轉爐脫磷效率，所以過低的溫度也不利于脫磷。選取操作平穩，堿度在2.5～3.0，終點氧值在0.05%～0.06%的Q235B鋼種數據作為研究對象，研究出鋼溫度與終點磷含量之間的關系,見圖6。

圖6 出鋼溫度與終點磷含量的關系

由圖6可以看出，隨著出鋼溫度的升高，爐渣脫磷效率降低，尤其是出鋼溫度超過1 680℃后，終點磷含量較高，脫磷率降低較明顯。實踐證明，采用輕燒鎂球進行轉爐冶煉，終點磷含量對出鋼溫度較敏感，高溫脫磷率較差。出鋼溫度小于1 680℃時，對脫磷效率影響不大，出鋼溫度對脫磷的影響不如爐渣堿度和FeO的影響顯著；當出鋼溫度高于1 680℃時，對脫磷率影響較大，出現磷高的質量事故較多，出鋼溫度對脫磷的影響比爐渣堿度和爐渣FeO的影響顯著。因此,針對出鋼溫度要求不高的走LF爐的鋼種，轉爐出鋼溫度應控制在1 680℃以下；出鋼溫度要求在1 700℃左右的高溫IF鋼，應適當提高堿度和氧值，縮短返干時間，以提高脫磷率。

2.5 返干時間

選爐役中期復吹效果較好時，出鋼溫度控制在1 695～1 705℃，堿度在2.5～3.3生產的低磷IF鋼種，研究返干時機和返干時間對終點磷含量的影響，如圖7～10所示。

圖7 全程不返干與終點磷含量的關系

圖8 返干1 min與終點磷含量的關系

圖9 返干2min與終點磷含量的關系

圖10 返干大于2 min與終點磷含量的關系

由圖7～10可以看出，在保證堿度和溫度不高的情況下，全程不返干，終點磷含量平均達0.010%。返干時間1 min，終點磷含量平均達0.012 4%；返干時間2 min，終點含量磷平均達0.013 6%；返干時間2 min以上時，終點磷含量波動較大，終點磷含量不易穩定控制。所以，在生產磷≤0.010%的低磷IF鋼時，吹氧過程應盡量控制爐渣不出現返干現象，終點磷含量會得到穩定控制；生產磷≤0.012%的IF鋼，返干時間應控制在1 min以內；生產磷≤0.015%的IF鋼，返干時間應控制在2 min以內；返干時間超過2 min，終點磷含量會不穩定，可根據實際情況等樣或點吹出鋼。

低硅鐵水（Si＜0.3%）返干時間較長，可在吹煉前期配加硅鐵，縮短返干時間；高溫低磷IF鋼可適當提高爐渣堿度、終點氧值、渣量和過程槍位，提高轉爐脫磷效率。

現場實際操作中，IF鋼轉爐吹氧時間一般控制為 14.5～15.0 min，過程測試氧累為 9 500～10 000 m3，返干開始的時機在吹氧12 min左右。所以，冶煉成品磷≤0.012%的低磷IF鋼時，返干時間應控制在吹氧11 min以后；磷≤0.015%的IF鋼，返干時機應控制在吹氧10 min以后，可實現終點磷含量的穩定控制。

3 結語

260 t復吹轉爐采用輕燒鎂球冶煉時，輕燒鎂球加入量應控制在8～12 kg/t，終渣MgO含量應控制在8%～10%，爐渣堿度應控制在2.5～3.3，轉爐出鋼氧值應≥0.04%，出鋼溫度應控制在1 680℃以下；高溫出鋼的鋼種需提高爐渣堿度、終點氧值、渣量和過程槍位以提高脫磷率；成品磷含量≤0.012%的高溫低磷鋼種，返干時間應控制在1 min 以內；低硅鐵水（Si＜0.3%），可在吹煉前期配加硅鐵，縮短返干時間，以提高脫磷率。