高废钢比冶炼条件下转炉脱磷技术分析

刘新光

（河北唐山天元二手物资）

摘要：在高废钢比冶炼条件下，为有效解决转炉终钢液磷含量过高的问题，结合钢厂的设备条件和原料情况，单渣法和双联法是现阶段转炉脱磷的主要方法，两种方法生产的钢种多为低磷和超低磷。目前我们正在利用65 t顶底复吹转炉，对高废钢比冶炼条件下的转炉脱磷技术进行深入研究，实现对终钢水磷含量的合理控制。目的是希望本研究能为今后的工业生产提供一定的参考。

关键词：高废钢比；冶炼；转炉脱磷

双连法、双渣法通常对磷含量要求不高，如果钢水中磷含量在0.010%～0.025%时，采用单渣法脱磷。为获得更大的经济价值，在铁水供应紧缺时，需要加入较多的废钢，一般控制废钢比例维持在8.4%～20.4%。废钢比例过高，对冶炼生产的阻碍作用更为突出，其原因是最终钢水磷含量过高，进而削弱钢材的性能，达不到客户对钢材性能的要求[1-​​2]。为了减少这种不利影响，达到钢种所要求的磷含量废钢比，笔者根据自己的理解对此问题进行分析，以促进企业生产的顺利进行。

1 影响钢水磷含量的因素-铁水条件

1.1影响钢水最终磷含量的因素——铁水温度

若试验炉铁水温度保持在1266~1361℃，随着铁水温度的升高，最终钢水磷含量会降低，液态磷含量由0.035%降低至0.013%，其原因是转炉冶炼时加入的废钢比例、铁水温度及铁水Si含量提供了主要热源，两炉相对Si含量变化与加入的废钢比例成反比关系，对应的废钢比例分别为15.10%、17.85%。

可以看出，废钢比例较高时，铁水温度过高，有利于脱磷。入炉铁水温度升高，冶炼时加入的辅助材料成渣快，护渣效果好，易于脱磷。当磷含量在0.015%范围内时，关键温度需控制在1300~1360℃之间。

1.2影响钢水最终磷含量的因素——入炉铁水磷含量

试验炉的磷含量分布在0.102%~0.122%之间，很多最终钢水的磷含量经常维持在0.015%~0.025%。

许多炉钢水磷含量维持在0.111 4%～0.112 0%之间，说明钢水磷含量比较稳定，冶炼过程中脱磷过程承受的压力较小，最终钢水含磷量较低。

现实中，最终钢水磷含量与入炉铁水磷含量并不存在线性关系，即当入炉铁水磷含量趋于相对稳定时，最终钢水磷含量与入炉铁水磷含量之间并不存在线性关系。在冶炼过程中，铁水状况、吹炼工艺等往往都会影响最终钢水磷含量，其中冶炼过程中温度控制、造渣效果是主要影响因素。

1.3 影响钢水最终磷含量的因素——铁水硅含量

若控制铁水Si含量在0.72%～0.98%之间，则钢水最终磷含量与入炉铁水Si含量成正比，例如：若铁水Si含量为0.074%，钢水磷含量为0.022%，那么当铁水Si含量为0.098%时，钢水最终磷含量为0.026%。其原因是Si含量高，加入较多的炉渣使冶炼热量不足，妨碍造渣，脱磷困难。另外，为了降低生产成本，冶炼时考虑成本因素，在铁水Si含量高的情况下，炉渣材料实际加入量小于理论量，不利于脱磷[4]。

如果铁水Si含量维持在0.40%～0.67%之间，钢水最终磷含量与入炉铁水Si含量成反比，若铁水Si含量控制在0.054%左右，钢水最终磷含量至少可维持在0.009%左右，其原因是铁水含Si量较高，冶炼时供给热量较多，加入的渣量较大，有利于脱磷，总之，为使最终钢水磷含量在0.010%范围内，最好将铁水中Si含量控制在0.55%～0.65%之间。

2 影响钢水磷含量的因素-终点条件

2.1影响最终钢水磷含量的因素——最终渣碱度

理论的钢水最终磷含量与最终渣碱度成反比，当最终渣碱度不超过2.6时，最终钢水最终磷含量受最终渣碱度的影响显著，当最终磷含量调整到0.015%以内时，最终温度为1 600℃时，最终渣碱度控制在2.4以上；当最终温度为1 640℃时，最终渣碱度控制在2.8以上；当最终渣碱度为2.65时，对应的最终钢液磷含量为，原因是如果最终渣碱度在3.0以下，则需要更多的渣碱度。与常规冶炼工艺相比，造渣辅料中石灰石、石灰会加入较多，导致炉渣体积较小，给熔池提供足够的热量，保证炉渣还原良好，利于转炉脱磷。当终温为1680℃时，终渣碱度控制在3.4以上[3]。而钢水实际最终磷含量与炉渣碱度成反比，若终渣碱度为2.07，则对应钢水最终磷含量为0.035%，因此，为了使钢水最终磷含量不超过0.015%，需调整最终碱度，使其大于2.6。

2.2 最终温度对最终钢液磷含量的影响

最终钢水磷含量与最终温度成反比，若维持最终钢水温度为1627℃，最终钢水磷含量至少可达0.009%。因此，为使最终钢水磷含量保持在0.015%范围内，需将最终温度调节至1 660℃以下。最终钢水磷含量与最终温度成正比，在恒温控制条件下，钢水最终磷含量与碱度的增加成反比，当含量在0.010%范围内时，碱度为2.5，所需温度为1 620℃；当碱度为3.0时，所需温度为1 660℃；当碱度为3.5时，所需温度为1 700℃。因此，在满足最终炼钢条件要求的前提下，在保持最终温度不变的情况下，通过提高炉渣碱度才能获得更好的脱磷效果。

2.3 影响最终钢水磷含量的因素——最终渣中MnO含量

若MnO含量增加，MnO含量与渣中FeO活度系数成反比，P2O5活度系数变大，无疑稀释了渣中CaO浓度和TFe浓度，不利于脱磷反应。要使最终钢水磷含量控制在0.015%以内，渣中MnO含量需控制在2.5%～4.0%。当最终渣中MnO含量增加时，最终钢水磷含量先降低后升高。

如果最终炉渣MgO含量控制在3以内，最终钢液磷含量至少会在0.009%以内，其原因是如果MnO含量在3.2以内，因为MnO是一种氧化物，它有较低的熔点，并且与炉渣内部的SiO2等单一氧化物结合生成复合氧化物，这种物质的熔点较低，使得炉渣熔点较低，使得转炉炼钢时更容易结渣，创造良好的炉渣流动环境，使渣钢反应更加充分进行，高效脱磷。

2.4 影响最终钢水磷含量的因素——最终渣中FeO含量

如果终渣中FeO含量超过20%，则终钢液磷含量与FeO含量成反比，其原因是如果终渣FeO含量过高，则渣中FeO含量会越来越高，而且经过稀释，渣碱度会变低，对渣中磷含量会产生影响，对脱磷是不利的，而且FeO含量越高，这种有利作用越弱。但当终渣中FeO含量增加时废钢比，终钢液中磷含量是先降低后升高的，若终渣中FeO含量低于20%，则终渣中FeO含量为12.49%，对应终钢液磷含量为0.036%；终渣中FeO含量为17.7%，对应终钢液磷含量为0.010%。原因是若最终渣中FeO含量在20%以内，最终渣中FeO含量与加入的矿石等冷料及成渣效果呈正相关，利于脱磷。

3 结论

针对转炉炼钢过程中废钢比过高的问题，本文对影响转炉脱磷的因素进行了分析，并提出了相应的处理措施[5]。

以唐钢65t转炉为例，对其铁水入炉情况及终点状况进行了分析。

（1）影响脱磷的因素——铁水条件：最终钢水磷含量与铁水温度成反比，当铁水Si含量增加时，最终钢水磷含量先降低后升高。当入炉铁水磷含量趋于稳定时，最终钢水磷含量与铁水磷含量的关系就不明显了。为使最终钢水磷含量在0.015 0%以内，需将铁水温度控制在1 300～1 360℃，Si含量控制在0.55%～0.65%。

（2）影响脱磷的因素——最终温度：钢水最终磷含量与最终温度成反比，若控制钢水最终磷含量在1627℃，钢水最终磷含量至少会达到0.009%，若要使钢水最终磷含量控制在0.015%以内，最终温度控制在1660℃以内[5]。

（3）影响脱磷的因素——终渣成分：终钢水磷含量与终渣碱度成反比，当终渣FeO、MnO含量增加时，终钢水磷含量先增加后升高。为使终钢水磷含量控制在0.015%以内，至少应控制终渣碱度为2.6，FeO为16%～22%，MnO为2.5%～4.0%。此形势下的转炉脱磷技术需要进一步研究，丰富和完善具体的理论内容。

参考

[1]周朝刚,李静,罗开敏,等.转炉双渣脱磷单渣甩渣工艺研究[J].钢铁钒钛,2016,37(4):119-126.

[2]周朝刚,王淑欢,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,董大喜,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]张同博.新兴铸管有限公司80 t转炉高效低成本脱磷工艺研究[D].北京:北京科技大学,2014.

[5]周朝刚,王淑欢,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。

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