混合脱磷剂用于半钢炼钢脱磷的生产实践

朱学谨

(河北钢铁集团承钢生产计划部，河北 承德 067000)

对于多数钢种来说，P都是有害元素，会降低钢的强度及力学性能，影响使用效果，严重的会造成安全事故[1-2]，因此客户对钢中P含量的要求越来越严格，一般要求终点[P%]≤0.012%。但目前转炉炼钢采用半钢冶炼，终点[P%]平均为0.158%，由于半钢中硅元素几乎被完全氧化、锰元素含量也很少，造成冶炼初期成渣困难，脱磷效率降低[3]，因此有必要优化冶炼前期脱磷工艺。

1 设备参数及半钢理化指标

表1 转炉主要工艺参数

表2 半钢成分(%)与温度(℃)

2 冶炼前期脱磷工艺优化

2.1 LF精炼终渣用于冶炼前期化渣脱磷的可行性分析

该单位低硫钢种比例较高，为保证良好的脱硫效果，LF精炼采用CaO-Al2O3-SiO2三元渣系(见表3)， 且石灰用量平均每炉1.3 t，精炼终点喂钙线量在200～400 m已使Al2O3充分球化，造成终渣自由CaO含量较高，由于生产节奏较快，目前仅有40%左右的连铸浇余能够折回LF炉，需要寻求利用途径，以促进资源循环利用，降低生产成本。

表3 LF精炼终渣成分(%)

由于前期脱磷效率较低，中期、后期脱磷压力增大，需要增加渣料、提高FeO含量，这就会造成钢水氧化性增强，脱氧合金消耗增加，延长LF精炼周期。目前公司生产低碳低硅钢种较多，约有60%左右的LF精炼终渣不能循环利用，而且LF精炼终渣[4]含有较多的CaO、Al2O3及少量的SiO2、MgO、FeO，这些都有利于加快吹炼前期成渣速度，提高脱磷效果。

由表4知，工业常用铁水脱磷剂主要含有CaO及利于成渣的FeO、CaF2等成分，与工业常用铁水脱磷剂相比LF精炼终渣除FeO含量较低外，具备较高含量的自由CaO，也含有一定量的炉渣组分，能够用于冶炼前期造渣脱磷。

表4 工业使用的铁水脱磷剂成分[4](%)

2.2 复合脱磷剂用于冶炼前期化渣脱磷的试验方案

为适当提高前期炉渣碱度，增强脱磷效果，本试验采用LF精炼终渣+氧化铁皮球(全铁含量在62%以上)+石灰进行造渣脱磷试验，复合脱磷剂用量分别为LF精炼终渣1.5 t，氧化铁皮球、石灰各0.5 t，混合均匀后在冷态下由料仓加入转炉。

目前冶炼前期枪位控制在1500～1800 mm，供氧流量控制在14500～17500 m3/h，底吹流量350～450 Nm3/h，混合脱磷剂用量为2.5 t供氧时间设定为370 s，试验半钢温度为1365～1380 ℃，预脱磷终点温度控制在1410～1420 ℃。为找到最佳工艺参数，设计3×3正交试验，为减少半钢条件变化对试验结果的影响，每种试验参数进行10组试验，去除问题数据后取其它试验结果平均值作为最终结果并依次编号为1-9。为验证复合脱磷剂的造渣脱磷效果，以石灰用量2.5 t，白云石用量1.0 t，底吹流量350～450 Nm3/h为条件进行10组对比试验，将成渣速度最快、脱磷效率最高的试验编号为10，试验方案见表5。

表5 试验方案

3 结果及讨论

本试验首先在对比试验条件下进行了10组试验，研究了枪位和供氧流量对脱磷的影响，得出最佳枪位为1650 mm，最佳供氧流量为17500 m3/h，此时最大脱磷率为57.78%，前期渣成渣时间最短3.87 min，最长5.46 min，平均为4.23 min。

由正交试验得出(见表6)，加入混合脱磷剂试验组成渣时间最短为2.27 min，最长为3.24 min，平均为2.75 min，比对比试验组平均成渣时间缩短1.48 min，降幅达到34.99%，成渣速度明显加快，促进炉渣碱度快速上升，使得脱磷效率显著提高。混合脱磷剂试验组最小脱磷率为62.09%，最大为72.55%，平均为65.69%，均高于对比试验组最大脱磷率，且分别比对比试验组最大脱磷率提高6.94%、20.36%、12.04%，脱磷效果十分明显，脱磷率最大和成渣时间最短时的工艺参数为枪位1650 mm，供氧流量17500 m3/h。

由表5试验结果可知，脱磷率并不是随枪位升高，供氧流量增大而一直增大，而是在一定范围内随枪位升高，供氧流量增加，脱磷率呈上升趋势，但超过一定范围后脱磷率则开始下降。

表6 处理前后钢中P含量(%)

LF精炼终渣CaO含量较高，又加入0.5 t石灰，因此前期渣碱度有所提高，与比对试验相比碱度增加1.37，前期渣平均全铁13.11%，与对比试验组基本持平。

由试验组前期渣成分可知(见表7)，炉渣碱度的升高使得炉渣磷容量随之增加，混合脱磷剂熔点较低，粒度适宜，加入转炉后更容易熔化，促进冶炼前期快速成渣，减少了炉衬侵蚀，促进冶炼前期快速脱磷，因此脱磷效率有较大的增加，降低了后续脱磷的压力，有利于终点磷含量的控制。

表7 脱磷渣主要化学成分(%)

与对比试验相比，造渣料少加入1.0 t，按目前生产可使每炉减少0.3 t的金属铁损失，以每天平均炼钢60炉计算，每天可多产出钢水18 t，经济效益十分显著。

4 结论

(1)LF精炼终渣CaO含量较高，且含有较大量的Al2O3及少量SiO2，加上铁皮球中含有较高的FeO，综合成分与工业用铁水脱磷剂有效成分相似，可加快成渣速度，减少吹炼前期炉衬的化学侵蚀，能够在转炉冶炼前期作为化渣脱磷剂使用。

(2)试验组成渣时间最短为2.27 min，最长为3.24 min，平均为2.75 min，比对比试验组平均成渣时间缩短1.48 min，降幅达到34.99%，成渣速度明显加快。

(3)混合脱磷剂具有良好的脱磷效果，最小脱磷率为62.09%，最大脱磷率为72.55%，平均脱磷率为65.69%，与对比试验最大脱磷率57.78%相比，脱磷率分别提高6.94%、20.36%、12.04%。

(4)混合脱磷剂用于前期脱磷的最佳工艺参数为枪位1650 mm，供氧流量为17500 m3/h，供氧时间370 s，加入量2.0 t，底吹流量350～450 Nm3/h。

(5)混合脱磷剂的使用可使每炉渣量减少1.0 t，金属收得率有一定的提高，钢水收得量增加约0.3 t/炉，效益显著。