高废钢比冶炼条件下的转炉脱磷技术分析

刘鑫光

（唐山不锈钢有限责任公司炼钢分厂转炉作业区，河北 唐山 063100）

双联法与双渣法通常对磷含量要求并不高，如果磷在钢液中含量为0.010%～0.025%，脱磷时使用单渣法。现阶段为利用更多的废钢，减少钢铁料的损耗，获得更大的经济价值，当铁水量供应匮乏情况下，需要兑入更多的废钢，一般废钢控制比加入量保持在8.4%～20.4%，高废钢比将阻碍冶炼生产，比较突出的原因就是使得终点钢液磷含量过高，进而使得钢材性能变弱，不能达至客户对钢材性能的需求[1-2]。为减少这种不利影响，满足钢种所需的磷含量，笔者结合自身对此的相关认识进行分析，以期推动企业顺利生产。

1 钢液磷含量影响因素——铁水条件

1.1 终点钢液磷含量影响因素——入炉铁水温度

如果试验炉次入炉铁水温度保持在1 266～1 361℃时，入炉铁水温度升高，终点钢液磷含量反而会降低。例如，铁水由1 266℃变为1 361℃，而终点钢液磷含量则由0.035%降低到0.013%。原因在于，转炉冶炼时加入的废钢比、入炉铁水温度与铁水Si含量提供主要的热量来源，两炉次相对的Si含量变化与加入的废钢比呈反比关系，对应的废钢比分别为15.10%、17.85%。

从中可见，高废钢比情况下铁水温度过高，有助于脱磷，入炉铁水温度增高，冶炼时添加的辅料造渣快速，化渣效果好，便于脱磷。所以，为让终点钢液磷含量在0.015%范围内，需要将重点温度控制在1 300～1 360℃。

1.2 终点钢液磷含量影响因素——入炉铁水磷含量

试验炉次入炉磷含量分布在0.102%～0.122%，许多终点钢液磷含量往往维持在0.015%～0.025%。许多炉次入炉铁水磷含量维持在0.111 4%～0.112 0%，从中可见，入炉铁水具有比较稳定的磷含量。以入炉铁水磷含量为依据不难发现，当入炉磷含量偏低，冶炼过程脱磷则承受更小的压力，终点钢便含有较低的液磷。

从真实情况看，终点钢液磷含量和入炉铁水磷间无线性关系可言，换言之，当入炉铁水磷含量趋于较为平稳时，终点钢液磷含量和铁水磷含量间的关系并不突出。在冶炼中，铁水条件与过程吹炼条件等往往影响终点钢液磷含量的高与低，其中，冶炼中温度与造渣效果的控制是主要因素。

1.3 终点钢液磷含量影响因素——入炉铁水Si含量

如果将铁水Si含量调控在0.72%～0.98%，终点钢液磷含量与入炉铁水Si含量呈正比，如铁水Si含量0.074%、终点钢液磷含量0.022%，则铁水Si含量0.098%时，终点钢液磷含量为0.026%。原因在于，Si含量较高，添加更多的渣料，使得冶炼热量匮乏，阻碍化渣，不易脱磷，且冶炼时，为降低生产成本，将成本因素考虑在内，高铁水Si条件下，相比理论加入量，实际造渣料加入量较少，对脱磷无益[4]。如果铁水Si含量保持在0.40%～0.67%，终点钢液磷含量与入炉铁水Si含量呈反比，如果将铁水Si含量控制在0.054%，至少会让终点钢液磷含量维持在0.009%。原因在于，铁水含有较高的Si含量，冶炼时供给更多的热量，且添加的渣料较大，有助于脱磷。总之，为让终点钢液磷含量在0.010%范围内，最好把铁水Si含量调控在0.55%～0.65%。

2 钢液磷含量影响因素——终点条件

2.1 终点钢液磷含量影响因素——终渣碱度

理论终点钢液磷含量与终渣碱度呈反比。当终渣碱度不超过2.6时，终点钢液磷含量明显受到终渣碱度的影响。当终点磷含量调整到0.015%之内，终点温度为1 600℃时，终渣碱度控制在2.4以上；当终点温度为1 640℃时，终渣碱度控制在2.8以上；当终渣碱度为2.65时，相应的终点钢液磷含量为0.009%。原因在于，如果终渣碱度在3.0以下，则需更多的炉渣碱度，与常规冶炼工艺相比，造渣辅料中的石灰石与石灰等则会添加更多，产生非常多的渣量，且熔池提供充足的热量，保障了良好的化渣效果，便于转炉脱磷；终点温度为1 680℃时，终渣碱度控制在3.4以上[3]。实际终点钢液磷含量与渣碱度呈反比，如果终渣碱度为2.07，相应的终点钢液磷含量为0.035%。所以，为让终点钢液磷含量不超过0.015%，调控终点碱度，使之大于2.6。

2.2 终点温度对终点钢液磷含量的影响

终点钢液磷含量与终点温度呈反比，如果终点钢液温度维持在1 627℃时，至少可让终点钢液磷含量达至0.009%。所以，为让终点钢液磷含量在0.015%范围内，调控终点温度，使其小于1 660℃。终点钢液磷含量与终点温度呈正比。在温度控制不变条件下，终点钢液磷含量与碱度的增加呈反比。为让终点钢液磷含量在0.010%范围内，碱度2.5，需要的温度为1 620℃；碱度3.0，需要的温度为1 660℃；需要的温度1 620℃；碱度3.5，需要的温度为1 700℃。所以，为达到终点出钢条件的要求，在保持终点温度不变的情况下，可通过提升炉渣碱度来获得较好的脱磷效果。

2.3 终点钢液磷含量影响因素——终渣MnO含量

如果MnO含量升高，MnO含量与炉渣内部FeO的活度系数呈反比，P2O5活度系数变大，且无疑稀释了炉渣中CaO浓度与TFe浓度，这对脱磷反应是不利的。所以，为让终点钢液磷含量在0.015%内，则炉渣MnO含量需要调控在2.5%～4.0%。当终渣MnO含量增高时，终点钢液磷含量首先是降低的，然后是增加的。如果终渣MgO含量被调控在3，至少会让终点钢液磷含量在0.009%内。原因在于，如果MnO含量在3.2内，因为MnO属于氧化物的一种，有着较低的低熔点，同时结合炉渣内部SiO2等单一氧化物生成复杂氧化物，这种物质具有较低的熔点，使得炉渣熔点变低，转炉炼钢时，便于进行化渣，营造良好的炉渣流动环境，让渣钢反应更好地进行，高效脱磷。

2.4 终点钢液磷含量影响因素——终渣FeO含量

如果终渣FeO含量超过20%时，终点钢液磷含量与FeO含量呈反比。原因在于，如果炉渣FeO含量太高，炉渣FeO含量越来越高，经过稀释，使得炉渣碱度变低，对脱磷无益，FeO含量变高，反而会减弱这种有利作用。但当终渣FeO含量变高时，终点钢液磷含量首先降低，然后升高。如果终渣FeO含量小于20%，终渣FeO含量为12.49%，相应的终点钢液磷含量为0.036%；终渣FeO含量为17.7%，相应的终点钢液磷含量为0.010%。原因在于，如果终渣FeO含量在20%内时，终渣FeO含量与添加的矿石等冷料、化渣效果呈正相关，便于脱磷。

3 结论

在高废钢比情况下，本文分析了影响转炉脱磷的因素，以解决转炉终点钢液磷含量过高的问题[5]。现以唐钢65 t转炉为对象，对入炉铁水条件与终点条件进行分析。

（1）脱磷影响因素——入炉铁水条件：终点钢液磷含量和入炉铁水温度呈反比，当入炉铁水Si含量变高时，终点钢液磷含量首先是降低的，接着升高；当入炉铁水磷含量趋于稳定时，终点钢液磷含量和铁水磷含量间的关系并不明显。为让终点钢液磷含量在0.015 0%内，需要把铁水温度控制在1 300～1 360℃，Si含量控制在0.55%～0.65%。

（2）脱磷影响因素——终点温度：终点钢液磷含量与终点温度呈反比，如果终点钢液磷含量被调控在1 627℃，至少会让终点钢液磷含量达至0.009%。为让终点钢液磷含量在0.015%内，则将终点温度调控在1 660℃内[5]。

（3）脱磷影响因素——终点炉渣成分：终点钢液磷含量与终渣碱度呈反比，当终渣FeO和MnO含量增多时，终点钢液磷含量首先是升高的，然后变高。为让终点钢液磷含量在0.015%内，则终点碱度至少应控制在2.6，FeO控制在16%～22%，MnO控制在2.5%～4.0%。

此外，后续有关高废钢比冶炼条件下的转炉脱磷技术还需深入研究，以丰富和完善具体理论内容。

1 周朝刚，李 晶，罗开敏，等.转炉双渣法脱磷一次倒渣工艺研究[J].钢铁钒钛，2016，37（4）：119-126.

2 周朝刚，王书桓，王文辉，等.基于高废钢比的转炉脱磷工艺研究[J].钢铁钒钛，2017，38（5）：123-128.

3 杜玉涛，董大西，朱 荣，等.转炉石灰石双渣低成本工艺研究与实践[J].工业加热，2014，（6）：20-22.

4 张同波．新兴铸管80 t转炉髙效低成本脱磷工艺研究[D].北京：北京科技大学，2014．

5 周朝刚，王书桓，王文辉，等.基于高废钢比的转炉脱磷工艺研究[J].钢铁钒钛，2017，38（5）：123-128.