優(yōu)化汽車板的磷含量控制

姚瑞鳳

摘 要：磷作為鋼中的有害元素之一，必須要控制在很低范圍以內(nèi)。通過連續(xù)爐次間留渣、吹煉過程快速化渣來降低磷含量;轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)快速升溫;避免下渣導(dǎo)致磷含量升高。

關(guān)鍵詞：汽車板;脫磷;造渣

Abstract：Phosphorus， as one of harmful elements in steel， must be kept within a very low level. Through keeping slag between continuous furnace and melting slag rapidly， the phosphorus content been reduced; converter endpoint temperature increases rapidly; rephosphorization by taking over slag should be avoided.

Key words： automobile steels;dephosphorization;slag-making

1 引言

磷是鋼中的有害元素，對(duì)于高級(jí)別鋼種來說，除需要硫含量很低外，還需要磷含量控制在很低的水平。近年來，用戶對(duì)低磷鋼和超低磷鋼的需求明顯增加，汽車板、管線鋼、深沖鋼等潔凈鋼對(duì)磷含量要求很高，而傳統(tǒng)的煉鋼工藝流程很難滿足低磷鋼的生產(chǎn)要求。磷含量的控制水平不穩(wěn)定，我們要另辟蹊徑、尋求更有效的手段去除磷含量。

目前國內(nèi)外的鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)低磷鋼方面已經(jīng)形成了比較成熟的工藝，一種是基于鐵水深度預(yù)脫硫的潔凈鋼冶煉工藝（鐵水深脫硫—轉(zhuǎn)爐強(qiáng)化脫磷—鐵水真空精煉），一種是基于鐵水三脫預(yù)處理的潔凈鋼冶煉工藝（鐵水三脫預(yù)處理—轉(zhuǎn)爐少渣冶煉—真空精煉）。轉(zhuǎn)爐強(qiáng)化脫磷冶煉工藝從脫磷反應(yīng)的熱力學(xué)條件入手，考慮溫度、爐渣堿度、氧化性、渣量對(duì)磷含量脫除速率的影響[1]，轉(zhuǎn)爐全程造渣化渣操作對(duì)脫磷效果至關(guān)重要。目前轉(zhuǎn)爐造渣工藝有單渣法和雙渣法，轉(zhuǎn)爐每爐次造一次渣脫硅脫磷，稱為單渣法;在轉(zhuǎn)爐先進(jìn)行造渣脫磷，倒掉部分脫磷渣，再進(jìn)行后期脫碳、升溫，這稱為雙渣法。

邯寶煉鋼廠目前采用第一種脫磷工藝路徑單渣法造渣。進(jìn)入轉(zhuǎn)爐的鐵水先經(jīng)過鐵水預(yù)處理工序，通過噴脫硫劑對(duì)鐵水進(jìn)行深脫硫，再深扒鐵包內(nèi)的脫硫渣，確保脫硫穩(wěn)定奏效。將鐵水兌入轉(zhuǎn)爐，造渣吹煉以滿足轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)要求[2]。轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)控制好下渣，防止因下渣造成回磷。

以邯寶煉鋼廠汽車板的生產(chǎn)實(shí)際為例，進(jìn)行磷含量的分析研究。邯寶煉鋼廠DC06汽車板磷含量要求在0.012%以下。實(shí)際的磷含量分布在0.0115%±0.004%范圍內(nèi)，控制中心與鋼種的目標(biāo)要求很接近，仍有部分磷波動(dòng)在目標(biāo)范圍以上。磷含量的控制水平較低，生產(chǎn)水平存在很大的偏差，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到穩(wěn)定生產(chǎn)及用戶的要求。

2 工藝分析

2.1 轉(zhuǎn)爐脫磷分析

轉(zhuǎn)爐的鋼包磷含量決定了成品中磷含量是否合格，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)爐之后的精煉、連鑄工序沒有脫磷能力，反而有回磷的機(jī)會(huì)。按照經(jīng)驗(yàn)鋼包磷含量應(yīng)該與鐵水的初始磷含量有直接關(guān)系，若初始磷含量高，轉(zhuǎn)爐的脫磷負(fù)擔(dān)就重，脫磷效果較差，可從生產(chǎn)數(shù)據(jù)中并沒有得到這樣的結(jié)論。轉(zhuǎn)爐仍然能將高磷鐵水脫除下去，說明轉(zhuǎn)爐脫磷能力有很大的空間，爐渣的脫磷能力很強(qiáng)。

對(duì)轉(zhuǎn)爐的鋼包磷含量進(jìn)行全過程因素分析，可以得出鋼包磷含量與一倒磷含量及終點(diǎn)溫度有關(guān)。有效控制一倒磷含量則更容易將轉(zhuǎn)爐鋼包磷含量控制在目標(biāo)要求以內(nèi);隨著終點(diǎn)溫度的升高，轉(zhuǎn)爐鋼包磷有增加的趨勢(shì)[3]。

脫磷反應(yīng)主要集中在吹煉前期完成，一倒成分就是吹煉前期階段取樣測(cè)定的鋼水成分。此時(shí)的磷含量代表著前期的脫磷程度，代表著前期的造渣化渣水平。轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)吹氧升溫，不利于脫磷反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，所以鋼包磷含量相對(duì)高。而終點(diǎn)溫度直接影響著后工序的生產(chǎn)，所以終點(diǎn)溫度不能作為脫磷的切入點(diǎn)。

當(dāng)在鋼包磷含量是否命中的條件下，對(duì)轉(zhuǎn)爐前期一倒磷含量、轉(zhuǎn)爐脫磷量進(jìn)行對(duì)比分析。鋼包磷合格時(shí)，脫磷量的分布范圍很大，一倒磷含量相對(duì)較低，脫磷效果達(dá)到了預(yù)期;當(dāng)鋼包磷不合格時(shí)，相應(yīng)的一倒磷含量也偏高。但是轉(zhuǎn)爐脫磷量并不大，這些爐次的脫磷能力沒有發(fā)揮到最大。面對(duì)不同的鐵水初始條件，要使轉(zhuǎn)爐發(fā)揮較強(qiáng)的脫磷能力，這有賴于轉(zhuǎn)爐前期必須早成渣早化渣。

2.2回磷分析

轉(zhuǎn)爐出鋼有個(gè)很關(guān)鍵的控制點(diǎn)就是下渣。含磷爐渣進(jìn)入鋼包，在后工序不斷返回鋼水中，導(dǎo)致磷含量超標(biāo)。當(dāng)回磷量集中在0.001%以內(nèi)時(shí)，主要是存在磷含量的測(cè)量偏差;當(dāng)回磷量集中在0.002%以上時(shí)，主要就是轉(zhuǎn)爐下渣引起。

3 工藝優(yōu)化

3.1造渣優(yōu)化

轉(zhuǎn)爐造渣過程是向爐內(nèi)不斷加入大量的造渣料，在吹氧條件下渣鋼之間多種物理化學(xué)反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。加入的造渣量多，廢鋼塊大，導(dǎo)致氧化升溫不及時(shí)，影響爐渣的熔化狀態(tài)和流動(dòng)性。所以從入爐料和吹氧升溫方面來優(yōu)化轉(zhuǎn)爐造渣過程，比如加入小顆粒廢鋼;連續(xù)爐次間留渣;避免卷渣回磷。

冶煉過程廢鋼塊在爐中熔化較慢，導(dǎo)致過程溫度不穩(wěn)定，化渣及爐渣流動(dòng)性不好控制。若采用磁選鋼渣代替部分廢鋼，造渣效果明顯改善。

采取留渣操作，即留出連續(xù)爐次中上一爐的部分爐渣為下一爐使用，這樣能夠補(bǔ)償爐渣量、部分堿度和溫度，更有利于滿足轉(zhuǎn)爐前期爐渣堿度和溫度的需要。

3.2 吹煉終點(diǎn)優(yōu)化

吹煉前期吹氧用來熔化大量的造渣料、優(yōu)先氧化硅錳元素，這時(shí)低溫條件、充分化渣有利于脫磷。隨著溫度的升高，碳氧反應(yīng)加快，影響了脫磷反應(yīng)的進(jìn)行。為同時(shí)滿足后工序?qū)囟鹊囊?，要調(diào)整氧槍的槍位和流量，吹煉終點(diǎn)快速升溫出鋼。

3.3 出鋼優(yōu)化

轉(zhuǎn)爐出鋼下渣通過下渣檢測(cè)儀、滑板擋渣等操作來控制，同時(shí)通過鋼水量和出鋼口大小判斷出鋼時(shí)間，在出鋼后期，密切關(guān)注鋼流，及時(shí)搖爐避免下渣。另外要注意外來的污染物落入鋼包，如轉(zhuǎn)爐出鋼口沾渣卷入鋼包。

4 ?結(jié)語

冶煉低磷汽車板鋼時(shí)轉(zhuǎn)爐承擔(dān)著脫磷的任務(wù)。對(duì)于不同的鐵水條件，轉(zhuǎn)爐有能力將磷脫到要求的低水平。為了提高成品磷含量的命中率，采用磁選鋼渣代替部分廢鋼來優(yōu)化廢鋼結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定爐內(nèi)溫度的控制;連續(xù)爐次間留渣操作，補(bǔ)償轉(zhuǎn)爐內(nèi)爐渣量和溫度，有利于成渣;吹煉終點(diǎn)調(diào)整氧槍，快速升溫出鋼，避免終點(diǎn)高溫對(duì)磷含量的影響;根據(jù)出鋼口大小判斷出鋼時(shí)間，在出鋼結(jié)束時(shí)注意觀察及時(shí)搖爐;避免外來污染物進(jìn)入鋼包，及時(shí)清理粘鋼。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曲英. 煉鋼學(xué)原理[M]. 北京： 冶金工業(yè)出版社，1980.

[2] 劉少芹，孫寬.唐鋼第一鋼軋廠純凈鋼生產(chǎn)工藝探討[J].2009特鋼年會(huì)論文集，2009.9： 132-137.

[3] 楊文遠(yuǎn)，鄭叢杰，楊立紅. 大型轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷的研究[J]. 煉鋼， 2002，18（1）：30-34.