顶底复吹转炉高效脱磷研究

顶底复吹转炉高效脱磷研究

张兴隆

河钢集团承钢公司棒材事业部河北省承德市067002

摘要：在无铁水预处理脱磷过程炉条件外,在转炉脱磷、有效地实现低磷,特别是优质高碳钢冶炼高碳钢过程控制难度很大,为了提高脱磷转炉钢冶炼的效率,结合转炉吹的特点在不同的时间,通过生产实践,探索高磷铁水及复吹转炉冶炼渣方法或双过程生产低磷钢的方法,确定了合理的转换过程中氧气发布或灭亡和原材料交货时间,总结了停机时间、碱度、温度和其他关键的操作系统,最后,变换器的双渣冶炼技术生产低磷钢的高磷铁的解决方案是发展,满足了低磷钢对钢水清洁度的要求，达到了降低成本、提高效率的目的。

关键词：复吹转炉；脱磷；超低磷钢；双渣法

磷是冶炼过程中最常见的杂质之一，因为磷能显著降低钢的低温冲击韧性，提高钢的延性脆性转变温度，使钢的冷脆性变差，使焊接性能变差。钢中磷的降低已成为深冲钢、汽车面板钢、石油天然气管道钢的重中之重。因此，充分利用转炉内超低磷钢成渣快、脱磷效率高、脱磷渣泡沫可控等优点，发展冶炼工艺，以满足生产要求是十分必要的。但在不进行预处理除磷的情况下，仅通过转炉生产超低磷钢是非常困难的。转炉具有脱碳、脱硫、加热等功能，是目前最理想的除磷设备。根据传统炼钢理念，为了提高除磷效率，需要增加除磷渣的投入，增加渣的碱度，同时提高渣的氧化性能。因此,石灰和轻烧白云石的消费特别高,钢的过氧化反应严重,钢铁材料的燃烧损失率大,渣大容易造成炉飞溅,金属损失率高,超出了转换器的经济和技术指标的要求,增加了生产成本。

一、转炉双渣法脱磷机理

转炉脱磷的理论基础是磷元素氧化脱磷过程，首先利用氧化剂将[P]在铁水中氧化成P2O5，然后与降低活性系数的固定剂结合，形成稳定的磷酸盐化合物，进入炉渣，达到脱磷的目的。这一方面要求矿渣具有足够高的氧化能力，可以氧化铁水中的磷，另一方面可以产生稳定的磷酸盐化合物并进入矿渣，即矿渣具有一定的碱性。在单渣工艺的基础上发展了转炉双渣工艺，即在熔炼过程中将一部分渣倒出，再对渣进行改造。第一次出渣主要使用炉冶炼渣,利用其低温脱磷的能力,炉材料的特点,添加少量的渣5-7分钟携带枪支暂停吹,吹掉大部分的低碱度高磷渣、铁水磷可以删除约50%-70%,这个时候矿渣磷含量高于磷的主要打击和结束渣,而炉渣中w(TFe)含量较低，约为5%，因此相熔渣还可以减少钢材料随炉渣侵蚀的发生。

二、双渣法的生产应用

1、有效脱磷的条件。转炉双渣冶炼的主要目的是有效地去除磷铁水在低温阶段吹的早期阶段,所以铁水中的磷含量在主吹阶段远低于在铁水炉,以钢液中的磷含量维持在很低的水平主要吹阶段后,以保证品种的转化率，双渣法除磷的主要有效方法如下:

(1)保证适当的碱度和合理的留渣量。如果残留较少，可以加入少量石灰石，提高碱度。

(2)充分利用炉熔渣和细渣,由于炉内的保留溅渣护炉高碱度、高温度、高粘度的渣,所有在充电的过程中对底部的铁炉子,所以要求及时点火成功的氧气后,发布或灭亡钻头在离开底部残留的搅拌,促使他们参与脱磷反应,配枪前高枪约1分钟左右，充分化渣。

2、铁水组成状况。双渣高磷铁水转炉冶炼过程在探索的过程中,利用铁水的平均温度是1250℃,铁水成分表所示的范围。

从表中可以看出，铁水成分的波动比较大，而且磷含量高，如果采用普通的单渣法冶炼，则不利于转炉冶炼的顺利进行，很难达到要求的出钢条件。

3、生产应用的问题。在转炉双渣法冶炼工艺的应用过程中，主要遇到的问题:

(1)一次造渣化渣困难，脱磷效率低，取样分析发现在一次倒渣时，脱磷效率不足50%，严重影响终点磷的控制。

(2)一次制渣结束时，钢渣与钢渣不易分离，钢水浇注渣时容易携带，这是国内许多企业普遍面临的技术问题。如果继续倒渣，钢的回收率会受到影响;如果不使用低碱度、高磷渣，不会对双渣进行除磷处理，而是在主吹风开启吹风时直接爆炸，破坏静电除尘器，影响冶炼周期和后续生产组织。

(3)一次炉渣脱磷效率低，钢渣与炉渣难以分离，主要原因是早期炉渣不好，一次炉渣的温度、石灰等造渣材料不易熔化，炉渣难;在第二阶段的开始，由于害怕碳和氧的剧烈反应，采用氧流量曲线模式，在这种模式下，低流量使用时间较长，达到正常流量需要2分钟左右。经过多次实践，最终找到了解决办法，即在制渣双渣法的第一阶段，用石灰石代替石灰。石灰石在石灰和二氧化碳在高温、石灰石分解炉热可以降低温度,二氧化碳和渣,提高混合效果,提高脱磷的效率,促进钢和渣分离的影响,根据具体情况在前倒渣加入适量烧结温度降低渣,更好的钢和渣的分离。同时，解决了二次吹制过程中的喷雾问题，优化了供氧曲线。

三、操作要点的控制

通过双渣冶炼高磷铁解决方案的实践过程中,氧枪位置的合理使用规则的过程中吹和各种原材料的时机掌握,和关键操作点如浇注时间、碱度、温度需要控制的双渣过程进行了综述。

1、氧枪的位置。在吹制过程中，氧枪的位置对脱磷效率有着非常重要的影响。在第一阶段的冶炼、氧枪的位置保持在一个较高的水平,和上下进行微调,以确保较高的除磷效率而渣处理的早期阶段,以达到除磷的效果转换器的早期阶段。转炉早期脱磷效率对转炉末脱磷效果至关重要，吹风第一阶段结束前，再吹5分钟左右，保证早期熔渣良好，促进钢渣与浇注前的分离;在熔渣熔炼的第二阶段，压力枪、氧气枪要尽早处于良好的状态，为了促进脱磷反应和熔池的混合，完成了主要吹除阶段的脱磷任务。

2、原料投放。在吹制过程中，各种辅料的定时是非常重要的。双炉渣熔炼初期，为了充分利用炉渣在炉内的脱磷作用，减少各种原料的消耗，进行小批量加料。由于低温有利于脱磷，在此阶段加入石灰石代替石灰。利用石灰石高温分解成石灰和CO2的吸热过程降低炉内温度，达到低温脱磷的目的，发挥CO2混合熔池的作用，加快脱磷反应速度。双炉渣熔炼第二阶段，在炉渣活性适宜的条件下，应尽快加入熔炼所需各种辅助材料总量的70%以上，尽快形成炉渣，保证炉渣良好的除磷能力。熔炼中期，碳氧反应即将结束，是脱磷的最佳时机。后期少量添加剩余辅料也是为了保证炉渣有足够的碱度，保持炉渣后期脱磷能力，避免返磷。

3、炉渣碱度对脱磷的影响炉渣中P2O5含量与炉渣碱度之间的关系曲线见图所示。

从图中可以看出，随着碱度的增加，炉渣中P2O5的含量迅速增加，碱度对这一时期的脱磷效率影响很大。但当碱度为2.1时炉渣中P2O5含量变化平缓。当碱度为2.7时炉渣中P2O5含量变化较为平缓，随着碱度的增加变化不明显，说明碱度对脱磷效率的影响减弱。提高碱度必然会增加石灰等辅助材料的用量，不利于降低生产成本。碱度是2.1-2.4之间比较合适。

经过较长时间的研究与试生产，舞钢已经完全掌握了具有自己特色的转炉双渣法冶炼工艺，工艺应用后，石灰消耗量降低到35kg/t，平均冶炼周期42min，主吹结束后钢水达标率在80%以上，减少了补吹次数，缩减

了冶炼费用，有效降低了生产成本。双渣法生产不仅能满足利用高磷铁水生产低磷钢的要求，而且比单渣法生产具有成本优势。说明舞钢已经解决了双渣法冶炼过程中遇到的难题，有效降低了生产成本，在利用双渣法冶炼高磷铁水方面处于国内领先地位。

结论

总结出合理的氧枪枪位。即在第一阶段吹炼前期使用高枪位，中期使用中枪位，在一倒前把炉渣造活，以利于钢、渣分离。主吹阶段尽早压低枪位，促进脱磷进程。即在脱磷时期，早期投料量占所需量的70%以上，剩余部分在后期小批量加入，以保证炉渣的持续脱磷能力。

参考文献

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