高廢鋼比冶煉條件下的轉(zhuǎn)爐脫磷技術(shù)分析

劉鑫光

（唐山不銹鋼有限責(zé)任公司煉鋼分廠轉(zhuǎn)爐作業(yè)區(qū)，河北 唐山 063100）

雙聯(lián)法與雙渣法通常對(duì)磷含量要求并不高，如果磷在鋼液中含量為0.010%～0.025%，脫磷時(shí)使用單渣法?，F(xiàn)階段為利用更多的廢鋼，減少鋼鐵料的損耗，獲得更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，當(dāng)鐵水量供應(yīng)匱乏情況下，需要兌入更多的廢鋼，一般廢鋼控制比加入量保持在8.4%～20.4%，高廢鋼比將阻礙冶煉生產(chǎn)，比較突出的原因就是使得終點(diǎn)鋼液磷含量過(guò)高，進(jìn)而使得鋼材性能變?nèi)酰荒苓_(dá)至客戶對(duì)鋼材性能的需求[1-2]。為減少這種不利影響，滿足鋼種所需的磷含量，筆者結(jié)合自身對(duì)此的相關(guān)認(rèn)識(shí)進(jìn)行分析，以期推動(dòng)企業(yè)順利生產(chǎn)。

1 鋼液磷含量影響因素——鐵水條件

1.1 終點(diǎn)鋼液磷含量影響因素——入爐鐵水溫度

如果試驗(yàn)爐次入爐鐵水溫度保持在1 266～1 361℃時(shí)，入爐鐵水溫度升高，終點(diǎn)鋼液磷含量反而會(huì)降低。例如，鐵水由1 266℃變?yōu)? 361℃，而終點(diǎn)鋼液磷含量則由0.035%降低到0.013%。原因在于，轉(zhuǎn)爐冶煉時(shí)加入的廢鋼比、入爐鐵水溫度與鐵水Si含量提供主要的熱量來(lái)源，兩爐次相對(duì)的Si含量變化與加入的廢鋼比呈反比關(guān)系，對(duì)應(yīng)的廢鋼比分別為15.10%、17.85%。

從中可見(jiàn)，高廢鋼比情況下鐵水溫度過(guò)高，有助于脫磷，入爐鐵水溫度增高，冶煉時(shí)添加的輔料造渣快速，化渣效果好，便于脫磷。所以，為讓終點(diǎn)鋼液磷含量在0.015%范圍內(nèi)，需要將重點(diǎn)溫度控制在1 300～1 360℃。

1.2 終點(diǎn)鋼液磷含量影響因素——入爐鐵水磷含量

試驗(yàn)爐次入爐磷含量分布在0.102%～0.122%，許多終點(diǎn)鋼液磷含量往往維持在0.015%～0.025%。許多爐次入爐鐵水磷含量維持在0.111 4%～0.112 0%，從中可見(jiàn)，入爐鐵水具有比較穩(wěn)定的磷含量。以入爐鐵水磷含量為依據(jù)不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)入爐磷含量偏低，冶煉過(guò)程脫磷則承受更小的壓力，終點(diǎn)鋼便含有較低的液磷。

從真實(shí)情況看，終點(diǎn)鋼液磷含量和入爐鐵水磷間無(wú)線性關(guān)系可言，換言之，當(dāng)入爐鐵水磷含量趨于較為平穩(wěn)時(shí)，終點(diǎn)鋼液磷含量和鐵水磷含量間的關(guān)系并不突出。在冶煉中，鐵水條件與過(guò)程吹煉條件等往往影響終點(diǎn)鋼液磷含量的高與低，其中，冶煉中溫度與造渣效果的控制是主要因素。

1.3 終點(diǎn)鋼液磷含量影響因素——入爐鐵水Si含量

如果將鐵水Si含量調(diào)控在0.72%～0.98%，終點(diǎn)鋼液磷含量與入爐鐵水Si含量呈正比，如鐵水Si含量0.074%、終點(diǎn)鋼液磷含量0.022%，則鐵水Si含量0.098%時(shí)，終點(diǎn)鋼液磷含量為0.026%。原因在于，Si含量較高，添加更多的渣料，使得冶煉熱量匱乏，阻礙化渣，不易脫磷，且冶煉時(shí)，為降低生產(chǎn)成本，將成本因素考慮在內(nèi)，高鐵水Si條件下，相比理論加入量，實(shí)際造渣料加入量較少，對(duì)脫磷無(wú)益[4]。如果鐵水Si含量保持在0.40%～0.67%，終點(diǎn)鋼液磷含量與入爐鐵水Si含量呈反比，如果將鐵水Si含量控制在0.054%，至少會(huì)讓終點(diǎn)鋼液磷含量維持在0.009%。原因在于，鐵水含有較高的Si含量，冶煉時(shí)供給更多的熱量，且添加的渣料較大，有助于脫磷?？傊?，為讓終點(diǎn)鋼液磷含量在0.010%范圍內(nèi)，最好把鐵水Si含量調(diào)控在0.55%～0.65%。

2 鋼液磷含量影響因素——終點(diǎn)條件

2.1 終點(diǎn)鋼液磷含量影響因素——終渣堿度

理論終點(diǎn)鋼液磷含量與終渣堿度呈反比。當(dāng)終渣堿度不超過(guò)2.6時(shí)，終點(diǎn)鋼液磷含量明顯受到終渣堿度的影響。當(dāng)終點(diǎn)磷含量調(diào)整到0.015%之內(nèi)，終點(diǎn)溫度為1 600℃時(shí)，終渣堿度控制在2.4以上；當(dāng)終點(diǎn)溫度為1 640℃時(shí)，終渣堿度控制在2.8以上；當(dāng)終渣堿度為2.65時(shí)，相應(yīng)的終點(diǎn)鋼液磷含量為0.009%。原因在于，如果終渣堿度在3.0以下，則需更多的爐渣堿度，與常規(guī)冶煉工藝相比，造渣輔料中的石灰石與石灰等則會(huì)添加更多，產(chǎn)生非常多的渣量，且熔池提供充足的熱量，保障了良好的化渣效果，便于轉(zhuǎn)爐脫磷；終點(diǎn)溫度為1 680℃時(shí)，終渣堿度控制在3.4以上[3]。實(shí)際終點(diǎn)鋼液磷含量與渣堿度呈反比，如果終渣堿度為2.07，相應(yīng)的終點(diǎn)鋼液磷含量為0.035%。所以，為讓終點(diǎn)鋼液磷含量不超過(guò)0.015%，調(diào)控終點(diǎn)堿度，使之大于2.6。

2.2 終點(diǎn)溫度對(duì)終點(diǎn)鋼液磷含量的影響

終點(diǎn)鋼液磷含量與終點(diǎn)溫度呈反比，如果終點(diǎn)鋼液溫度維持在1 627℃時(shí)，至少可讓終點(diǎn)鋼液磷含量達(dá)至0.009%。所以，為讓終點(diǎn)鋼液磷含量在0.015%范圍內(nèi)，調(diào)控終點(diǎn)溫度，使其小于1 660℃。終點(diǎn)鋼液磷含量與終點(diǎn)溫度呈正比。在溫度控制不變條件下，終點(diǎn)鋼液磷含量與堿度的增加呈反比。為讓終點(diǎn)鋼液磷含量在0.010%范圍內(nèi)，堿度2.5，需要的溫度為1 620℃；堿度3.0，需要的溫度為1 660℃；需要的溫度1 620℃；堿度3.5，需要的溫度為1 700℃。所以，為達(dá)到終點(diǎn)出鋼條件的要求，在保持終點(diǎn)溫度不變的情況下，可通過(guò)提升爐渣堿度來(lái)獲得較好的脫磷效果。

2.3 終點(diǎn)鋼液磷含量影響因素——終渣MnO含量

如果MnO含量升高，MnO含量與爐渣內(nèi)部FeO的活度系數(shù)呈反比，P2O5活度系數(shù)變大，且無(wú)疑稀釋了爐渣中CaO濃度與TFe濃度，這對(duì)脫磷反應(yīng)是不利的。所以，為讓終點(diǎn)鋼液磷含量在0.015%內(nèi)，則爐渣MnO含量需要調(diào)控在2.5%～4.0%。當(dāng)終渣MnO含量增高時(shí)，終點(diǎn)鋼液磷含量首先是降低的，然后是增加的。如果終渣MgO含量被調(diào)控在3，至少會(huì)讓終點(diǎn)鋼液磷含量在0.009%內(nèi)。原因在于，如果MnO含量在3.2內(nèi)，因?yàn)镸nO屬于氧化物的一種，有著較低的低熔點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合爐渣內(nèi)部SiO2等單一氧化物生成復(fù)雜氧化物，這種物質(zhì)具有較低的熔點(diǎn)，使得爐渣熔點(diǎn)變低，轉(zhuǎn)爐煉鋼時(shí)，便于進(jìn)行化渣，營(yíng)造良好的爐渣流動(dòng)環(huán)境，讓渣鋼反應(yīng)更好地進(jìn)行，高效脫磷。

2.4 終點(diǎn)鋼液磷含量影響因素——終渣FeO含量

如果終渣FeO含量超過(guò)20%時(shí)，終點(diǎn)鋼液磷含量與FeO含量呈反比。原因在于，如果爐渣FeO含量太高，爐渣FeO含量越來(lái)越高，經(jīng)過(guò)稀釋，使得爐渣堿度變低，對(duì)脫磷無(wú)益，F(xiàn)eO含量變高，反而會(huì)減弱這種有利作用。但當(dāng)終渣FeO含量變高時(shí)，終點(diǎn)鋼液磷含量首先降低，然后升高。如果終渣FeO含量小于20%，終渣FeO含量為12.49%，相應(yīng)的終點(diǎn)鋼液磷含量為0.036%；終渣FeO含量為17.7%，相應(yīng)的終點(diǎn)鋼液磷含量為0.010%。原因在于，如果終渣FeO含量在20%內(nèi)時(shí)，終渣FeO含量與添加的礦石等冷料、化渣效果呈正相關(guān)，便于脫磷。

3 結(jié)論

在高廢鋼比情況下，本文分析了影響轉(zhuǎn)爐脫磷的因素，以解決轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼液磷含量過(guò)高的問(wèn)題[5]?，F(xiàn)以唐鋼65 t轉(zhuǎn)爐為對(duì)象，對(duì)入爐鐵水條件與終點(diǎn)條件進(jìn)行分析。

（1）脫磷影響因素——入爐鐵水條件：終點(diǎn)鋼液磷含量和入爐鐵水溫度呈反比，當(dāng)入爐鐵水Si含量變高時(shí)，終點(diǎn)鋼液磷含量首先是降低的，接著升高；當(dāng)入爐鐵水磷含量趨于穩(wěn)定時(shí)，終點(diǎn)鋼液磷含量和鐵水磷含量間的關(guān)系并不明顯。為讓終點(diǎn)鋼液磷含量在0.015 0%內(nèi)，需要把鐵水溫度控制在1 300～1 360℃，Si含量控制在0.55%～0.65%。

（2）脫磷影響因素——終點(diǎn)溫度：終點(diǎn)鋼液磷含量與終點(diǎn)溫度呈反比，如果終點(diǎn)鋼液磷含量被調(diào)控在1 627℃，至少會(huì)讓終點(diǎn)鋼液磷含量達(dá)至0.009%。為讓終點(diǎn)鋼液磷含量在0.015%內(nèi)，則將終點(diǎn)溫度調(diào)控在1 660℃內(nèi)[5]。

（3）脫磷影響因素——終點(diǎn)爐渣成分：終點(diǎn)鋼液磷含量與終渣堿度呈反比，當(dāng)終渣FeO和MnO含量增多時(shí)，終點(diǎn)鋼液磷含量首先是升高的，然后變高。為讓終點(diǎn)鋼液磷含量在0.015%內(nèi)，則終點(diǎn)堿度至少應(yīng)控制在2.6，F(xiàn)eO控制在16%～22%，MnO控制在2.5%～4.0%。

此外，后續(xù)有關(guān)高廢鋼比冶煉條件下的轉(zhuǎn)爐脫磷技術(shù)還需深入研究，以豐富和完善具體理論內(nèi)容。

1 周朝剛，李 晶，羅開(kāi)敏，等.轉(zhuǎn)爐雙渣法脫磷一次倒渣工藝研究[J].鋼鐵釩鈦，2016，37（4）：119-126.

2 周朝剛，王書(shū)桓，王文輝，等.基于高廢鋼比的轉(zhuǎn)爐脫磷工藝研究[J].鋼鐵釩鈦，2017，38（5）：123-128.

3 杜玉濤，董大西，朱 榮，等.轉(zhuǎn)爐石灰石雙渣低成本工藝研究與實(shí)踐[J].工業(yè)加熱，2014，（6）：20-22.

4 張同波．新興鑄管80 t轉(zhuǎn)爐髙效低成本脫磷工藝研究[D].北京：北京科技大學(xué)，2014．

5 周朝剛，王書(shū)桓，王文輝，等.基于高廢鋼比的轉(zhuǎn)爐脫磷工藝研究[J].鋼鐵釩鈦，2017，38（5）：123-128.