混合脫磷劑用于半鋼煉鋼脫磷的生產實踐

朱學謹

(河北鋼鐵集團承鋼生產計劃部，河北 承德 067000)

對于多數鋼種來說，P都是有害元素，會降低鋼的強度及力學性能，影響使用效果，嚴重的會造成安全事故[1-2]，因此客戶對鋼中P含量的要求越來越嚴格，一般要求終點[P%]≤0.012%。但目前轉爐煉鋼采用半鋼冶煉，終點[P%]平均為0.158%，由于半鋼中硅元素幾乎被完全氧化、錳元素含量也很少，造成冶煉初期成渣困難，脫磷效率降低[3]，因此有必要優化冶煉前期脫磷工藝。

1 設備參數及半鋼理化指標

表1 轉爐主要工藝參數

表2 半鋼成分(%)與溫度(℃)

2 冶煉前期脫磷工藝優化

2.1 LF精煉終渣用于冶煉前期化渣脫磷的可行性分析

該單位低硫鋼種比例較高，為保證良好的脫硫效果，LF精煉采用CaO-Al2O3-SiO2三元渣系(見表3)， 且石灰用量平均每爐1.3 t，精煉終點喂鈣線量在200～400 m已使Al2O3充分球化，造成終渣自由CaO含量較高，由于生產節奏較快，目前僅有40%左右的連鑄澆余能夠折回LF爐，需要尋求利用途徑，以促進資源循環利用，降低生產成本。

表3 LF精煉終渣成分(%)

由于前期脫磷效率較低，中期、后期脫磷壓力增大，需要增加渣料、提高FeO含量，這就會造成鋼水氧化性增強，脫氧合金消耗增加，延長LF精煉周期。目前公司生產低碳低硅鋼種較多，約有60%左右的LF精煉終渣不能循環利用，而且LF精煉終渣[4]含有較多的CaO、Al2O3及少量的SiO2、MgO、FeO，這些都有利于加快吹煉前期成渣速度，提高脫磷效果。

由表4知，工業常用鐵水脫磷劑主要含有CaO及利于成渣的FeO、CaF2等成分，與工業常用鐵水脫磷劑相比LF精煉終渣除FeO含量較低外，具備較高含量的自由CaO，也含有一定量的爐渣組分，能夠用于冶煉前期造渣脫磷。

表4 工業使用的鐵水脫磷劑成分[4](%)

2.2 復合脫磷劑用于冶煉前期化渣脫磷的試驗方案

為適當提高前期爐渣堿度，增強脫磷效果，本試驗采用LF精煉終渣+氧化鐵皮球(全鐵含量在62%以上)+石灰進行造渣脫磷試驗，復合脫磷劑用量分別為LF精煉終渣1.5 t，氧化鐵皮球、石灰各0.5 t，混合均勻后在冷態下由料倉加入轉爐。

目前冶煉前期槍位控制在1500～1800 mm，供氧流量控制在14500～17500 m3/h，底吹流量350～450 Nm3/h，混合脫磷劑用量為2.5 t供氧時間設定為370 s，試驗半鋼溫度為1365～1380 ℃，預脫磷終點溫度控制在1410～1420 ℃。為找到最佳工藝參數，設計3×3正交試驗，為減少半鋼條件變化對試驗結果的影響，每種試驗參數進行10組試驗，去除問題數據后取其它試驗結果平均值作為最終結果并依次編號為1-9。為驗證復合脫磷劑的造渣脫磷效果，以石灰用量2.5 t，白云石用量1.0 t，底吹流量350～450 Nm3/h為條件進行10組對比試驗，將成渣速度最快、脫磷效率最高的試驗編號為10，試驗方案見表5。

表5 試驗方案

3 結果及討論

本試驗首先在對比試驗條件下進行了10組試驗，研究了槍位和供氧流量對脫磷的影響，得出最佳槍位為1650 mm，最佳供氧流量為17500 m3/h，此時最大脫磷率為57.78%，前期渣成渣時間最短3.87 min，最長5.46 min，平均為4.23 min。

由正交試驗得出(見表6)，加入混合脫磷劑試驗組成渣時間最短為2.27 min，最長為3.24 min，平均為2.75 min，比對比試驗組平均成渣時間縮短1.48 min，降幅達到34.99%，成渣速度明顯加快，促進爐渣堿度快速上升，使得脫磷效率顯著提高。混合脫磷劑試驗組最小脫磷率為62.09%，最大為72.55%，平均為65.69%，均高于對比試驗組最大脫磷率，且分別比對比試驗組最大脫磷率提高6.94%、20.36%、12.04%，脫磷效果十分明顯，脫磷率最大和成渣時間最短時的工藝參數為槍位1650 mm，供氧流量17500 m3/h。

由表5試驗結果可知，脫磷率并不是隨槍位升高，供氧流量增大而一直增大，而是在一定范圍內隨槍位升高，供氧流量增加，脫磷率呈上升趨勢，但超過一定范圍后脫磷率則開始下降。

表6 處理前后鋼中P含量(%)

LF精煉終渣CaO含量較高，又加入0.5 t石灰，因此前期渣堿度有所提高，與比對試驗相比堿度增加1.37，前期渣平均全鐵13.11%，與對比試驗組基本持平。

由試驗組前期渣成分可知(見表7)，爐渣堿度的升高使得爐渣磷容量隨之增加，混合脫磷劑熔點較低，粒度適宜，加入轉爐后更容易熔化，促進冶煉前期快速成渣，減少了爐襯侵蝕，促進冶煉前期快速脫磷，因此脫磷效率有較大的增加，降低了后續脫磷的壓力，有利于終點磷含量的控制。

表7 脫磷渣主要化學成分(%)

與對比試驗相比，造渣料少加入1.0 t，按目前生產可使每爐減少0.3 t的金屬鐵損失，以每天平均煉鋼60爐計算，每天可多產出鋼水18 t，經濟效益十分顯著。

4 結論

(1)LF精煉終渣CaO含量較高，且含有較大量的Al2O3及少量SiO2，加上鐵皮球中含有較高的FeO，綜合成分與工業用鐵水脫磷劑有效成分相似，可加快成渣速度，減少吹煉前期爐襯的化學侵蝕，能夠在轉爐冶煉前期作為化渣脫磷劑使用。

(2)試驗組成渣時間最短為2.27 min，最長為3.24 min，平均為2.75 min，比對比試驗組平均成渣時間縮短1.48 min，降幅達到34.99%，成渣速度明顯加快。

(3)混合脫磷劑具有良好的脫磷效果，最小脫磷率為62.09%，最大脫磷率為72.55%，平均脫磷率為65.69%，與對比試驗最大脫磷率57.78%相比，脫磷率分別提高6.94%、20.36%、12.04%。

(4)混合脫磷劑用于前期脫磷的最佳工藝參數為槍位1650 mm，供氧流量為17500 m3/h，供氧時間370 s，加入量2.0 t，底吹流量350～450 Nm3/h。

(5)混合脫磷劑的使用可使每爐渣量減少1.0 t，金屬收得率有一定的提高，鋼水收得量增加約0.3 t/爐，效益顯著。