150 t转炉双渣深脱磷工艺研究与实践

田云生　郭永谦　李志广　徐刚

(安阳钢铁股份有限公司)

联系人：田云生，助理工程师，河南.安阳(455004)，安阳钢铁股份有限公司第二炼轧厂技术质量科；　收稿日期：2015—7—15

150 t转炉双渣深脱磷工艺研究与实践

田云生郭永谦李志广徐刚

(安阳钢铁股份有限公司)

联系人：田云生，助理工程师，河南.安阳(455004)，安阳钢铁股份有限公司第二炼轧厂技术质量科；收稿日期：2015—7—15

摘要通过对150 t转炉双渣深脱磷的生产试验，分析了一倒、二倒工艺控制对脱磷的影响，结果表明控制倒炉温度、熔渣碱度、渣中ω(FeO)、半钢磷含量等可提高脱磷率，生产试验结果表明转炉终点钢水磷含量平均为0.006%，成品磷含量平均控制在0.008%。

关键词双渣法转炉脱磷

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

一般情况下，磷是钢中有害元素。通常，磷能降低钢的韧性，使钢产生“冷脆”，在低温下，磷越高，钢的冲击韧性降低就越大[1-2]。随着工业的发展，用户对钢铁原材料的要求越来越高，如一些航空、原子能、耐腐蚀管线用钢要求P含量低于0.005%，因此转炉的脱磷任务也日趋加重。转炉单渣法脱磷技术在生产成本、冶炼周期、生产顺行及劳动强度等方面具有一定的优势，但只能将磷脱到0.010%左右。而转炉双渣法脱磷技术是相对于单渣法而发展的，即在转炉吹炼过程中进行一次倒炉放渣(简称一倒)，然后再投入新料造新渣，吹炼结束前再进行第二次倒炉放渣(简称二倒)[3]。本文即针对某钢厂150 t顶底复吹转炉的双渣法深脱磷工艺进行研究与实践。

1转炉设备与铁水条件

该厂共有3座公称容量150 t的顶底复吹转炉，采用五孔拉瓦尔氧枪喷头，配备副枪测温取样系统，设定供氧强度为3.8 m3/(min·t)，平均冶炼周期35 min。

铁水条件见表1。

表1　铁水条件

由表1可知，铁水成分及温度波动范围较大，对后期转炉冶炼稳定性可能产生一定影响，须优化工艺参数以实现低磷目标。

2深脱磷工艺控制

2.1一倒工艺控制

2.1.1一倒温度对脱磷率的影响

脱磷反应是放热反应。因此较低的温度有利于脱磷反应的进行。在温度T<1400 ℃时，脱磷率随着温度的升高而降低；但当温度T≥1400 ℃时，脱磷率随着温度的升高反而升高。这种现象的主要原因是在目前150 t顶吹转炉设备条件下，前期化渣只能依赖供氧情况来保证，若供氧状况不佳。达不到理想的升温和化渣效果，就无法保证脱磷反应的热力学条件，因而不利于脱磷反应的正常进行。可见，在温度T<1400 ℃时，热力学条件是脱磷的主要矛盾。但当温度T≥1400 ℃时，脱磷的主要矛盾为动力学条件。150 t转炉的操作实践表明，一倒温度应控制在1350 ℃～1400 ℃之间。

2.1.2一倒吹氧时间对脱磷率的影响

综合考虑脱磷反应的动力学和热力学条件、整个生产节奏等，在Si、Mn氧化期即将结束，C、O反应开始前，快速倒出一半以上的炉渣，即在吹氧5 min左右进行第一次倒炉放渣，脱磷效果好，平均为60%，最高达80%。

2.1.3一倒熔渣碱度对脱磷率的影响

一倒熔渣碱度对脱磷率的影响见图1。

图1　半钢碱度对脱磷率的影响

从图1可以看出，半钢熔渣碱度R控制在0.9～2.5，脱磷率平均达到50%以上，最高达到70%。碱度R增加，石灰消耗增加，由于未预热的石灰块大量加入，使初始形成的液态炉渣冷却，在石灰表面形成一层炉渣的冷凝外壳，而这层渣壳加热并熔化是需要一定时间；同时若生成高熔点的固态化合物硅酸二钙，包围在石灰块的周围，积聚成一定厚度的致密壳层，阻止已形成的渣中氧化铁继续向石灰内部的渗透，降低石灰块溶解的速度。这些因素均不利于前期尽快化渣，导致脱磷率反而下降，因此，半钢熔渣碱度R应该控制在1.5～2.0较为合理。

2.1.4一倒渣中ω(FeO)对脱磷率的影响

渣中高ω(FeO)有利于脱磷，如图2所示。半钢渣中ω(FeO)控制在11%～19%时，一倒脱磷率平均在50%以上，同时在半钢吹炼后期，采用低枪位强搅拌方式，也可以提高脱磷动力学条件，因此，应提高熔渣ω(FeO)≥15%。

图2　半钢熔渣中ω(FeO)对脱磷率的影响

综合来看，采取熔渣ω(FeO)≥15%、控制吹氧时间为5 min左右、控制炉渣碱度R为1.5～2.0及一倒温度在1350 ℃～1400 ℃之间等措施能有效提高一倒脱磷率。

2.2二倒工艺控制

2.2.1半钢磷含量对钢水磷含量的影响

转炉脱碳期渣钢间磷的分配比比较稳定，终点磷含量控制主要决定于半钢磷含量的控制水平，如图3所示。

图3　半钢磷含量对钢水磷含量的影响

从图3可以看出，稳定控制半钢[P]≤0.030%，即保证半钢脱磷率≥80%，才能使转炉终点[P]≤0.006%。

2.2.2终点温度对钢水磷含量的影响

转炉终点温度对与钢水磷含量的影响如图4所示。

图4　转炉终点温度对与钢水磷含量的影响

从图4可以看出，随着转炉终点温度的降低，终点钢水磷含量降低，如需将终点钢水磷含量控制在0.006%以下，则转炉终点温度控制在1580 ℃～1650 ℃为最佳。

2.2.3终渣ω(FeO)对钢水磷含量的影响

终渣ω(FeO)对钢水磷含量的影响如图5所示。

图5　终点氧化铁与对钢水磷含量的影响

从图5可以看出，钢水磷含量随渣中ω(FeO)的升高而降低。为实现钢水ω[P]≈0.010%的目标，同时考虑避免钢水过氧化，终渣ω(FeO)应控制在20%左右。

2.2.4终渣碱度R对钢水磷含量的影响

终渣碱度R对钢水磷含量的影响如图6所示。

图6终渣碱度对钢水磷含量的影响

从图6可以看出，转炉终渣碱度R控制在3.0～4.0，钢水磷含量基本在0.008%以下。

2.2.5留渣量对双渣炼钢的影响工艺研究

转炉出钢结束后，可留下部分高碱度的炉渣(2 t～3 t)，供下炉钢重复使用。这部分炉渣已经完全熔化，在下炉钢开始冶炼后，可快速成渣，并降低渣料消耗。留渣操作3炉～5炉后，将终渣全部倒净，重新造渣。

3试验结果

在150 t顶底复吹转炉上共进行了35炉双渣法深脱磷生产试验，转炉一倒半钢磷含量平均为0.036%，转炉终点钢水磷含量平均为0.006%，成品磷含量平均控制在0.008%。

4结束语

通过150 t顶底复吹转炉双渣法深脱磷的工艺研究与实践，为稳定生产磷含量0.010%以下的钢种，在现有铁水条件下，建议采取以下措施：

(1)一倒工艺控制吹氧时间5 min左右，温度控制在1350 ℃～1400 ℃，熔渣碱度控制在1.5～2.0，熔渣中ω(FeO)≥15%，可有效提高一倒脱磷率。

(2)二倒温度控制在1580 ℃～1650 ℃，熔渣碱度控制在3.0～4.0，渣中ω(FeO)在20%左右，并通过留渣操作来实现快速成渣和降低渣料消耗。

(3)在上述工艺控制下，转炉终点钢水磷含量平均为0.006%，成品磷含量平均控制在0.008%。

5参考文献

[1]张芳.转炉炼钢500问[M].北京：化学工业出版社2009：3-4.

[2] 王能贤.磷对钢冲击韧性的影响[J].特殊钢，1993(4)：30-33.

[3] 万雪峰，曹东，李德刚，等.100 t顶吹转炉双渣深脱磷工艺研究与实践[J].鞍钢技术，2011(6)：17-22.