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低硅低溫鐵水去磷冶煉生產(chǎn)實(shí)踐

文檔作者：任海軍吳輝強(qiáng)2 李軍輝文檔來(lái)源： 1．杭州鋼鐵集團(tuán)公司轉(zhuǎn)爐煉鋼廠 2．杭州鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2020年12月24日
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2013年11月 第四期 出江，l}舍 35
低硅低溫鐵水去磷冶煉生產(chǎn)實(shí)踐
任海軍 吳輝強(qiáng)2 李軍輝
(1．杭州鋼鐵集團(tuán)公司轉(zhuǎn)爐煉鋼廠； 2．杭州鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心310022)
摘要：針對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉低硅低溫鐵水終點(diǎn)磷含量偏高的現(xiàn)象，從冶煉中期爐渣FeO含量、爐渣堿度及倒?fàn)t
溫度等幾方面因素對(duì)脫磷分配比的影響進(jìn)行了分析。通過(guò)改善化渣條件和成渣途徑等相應(yīng)措施，
降低了冶煉終點(diǎn)鋼水中的磷含量，提高了鋼水的質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐；低硅低溫鐵水；脫磷
U 日『J舌
轉(zhuǎn)爐冶煉是一個(gè)復(fù)雜多變的過(guò)程，受鐵水條
件、廢鋼結(jié)構(gòu)、造渣材料質(zhì)量等多種因素的影響，冶
煉的鋼水質(zhì)量差別很大。2012年4月，杭鋼轉(zhuǎn)爐廠
使用一段時(shí)間的低硅低溫鐵水(Si<0．3％，T<
1250~C)，在轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程中，由于渣量小造渣難，
經(jīng)常出現(xiàn)冶煉終點(diǎn)鋼水磷含量偏高的現(xiàn)象。為了
提高鋼水質(zhì)量，降低消耗，對(duì)這種現(xiàn)象的產(chǎn)生原因
進(jìn)行了分析，并得出了相應(yīng)的措施。
l 生產(chǎn)概況
1．1 冶煉條件
杭鋼轉(zhuǎn)爐廠有2座600噸混鐵爐，4座4O噸轉(zhuǎn)
爐(其中有2座為頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐)，每爐鋼水吹煉時(shí)
間平均為13．47 min，6座40噸鋼包LF精煉爐，日
常冶煉鋼種以低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼、中高碳鋁鎮(zhèn)靜鋼、低
合金鋼輕軌鋼等，工藝路線為：
路線一：600噸混鐵爐一4o噸轉(zhuǎn)爐冶煉一連鑄
澆注
路線二：600噸混鐵爐一40噸轉(zhuǎn)爐冶煉一4O噸
LF精煉一連鑄澆注
i．2 入爐鐵水技術(shù)要求
1)鐵水成分(見(jiàn)下表)。
表1 杭鋼轉(zhuǎn)爐入爐鐵水成分要求 ％
注：① 冶煉優(yōu)碳鋼時(shí)，要求入爐鐵水含硫量不超過(guò)0．035％。
② 當(dāng)鐵水成分、溫度達(dá)不到要求時(shí)，在不影響品種質(zhì)量
的情況下，由公司總調(diào)協(xié)調(diào)處理。
2)入爐鐵水溫度不小于1250~。
3)入爐鐵水帶渣量小于0．5％ 。
2 冶煉終點(diǎn)磷含量偏高的原因分析
轉(zhuǎn)爐采用LD—LF工藝冶煉時(shí)，如何控制脫磷
和脫碳的相對(duì)速度成為轉(zhuǎn)爐控制磷的關(guān)鍵。因脫
碳速度保持在較高水平，難以形成高堿度、高氧化
性和流動(dòng)性良好的后期爐渣，不利于轉(zhuǎn)爐后期脫
磷、脫硫。因此在現(xiàn)有的工藝流程中要保證成品鋼
水的磷成分合格，必須保證轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)的磷在較低
的水平。
2[P]+5(Fe0)+4(CaO)=(4CaO·P2O5)+5Fe
+Q
依據(jù)脫磷的熱力學(xué)條件¨j，去磷的基本條件是
高(FeO)、高(CaO)和較低的溫度。從冶煉時(shí)期的特
性上看，吹煉前期[si]、[Mn]大量氧化，爐渣中氧化
鐵高、堿度高、溫度相對(duì)較低均可以滿足脫磷的條
件；吹煉中期碳氧反應(yīng)激烈，渣中氧化鐵減少，爐渣
容易出現(xiàn)返干現(xiàn)象，爐渣流動(dòng)性差，不利于脫磷反
應(yīng)進(jìn)行；吹煉后期碳含量控制較底，導(dǎo)致渣中的氧
化鐵較高，溫度高接近出鋼溫度，只能利用高
(FeO)、高堿度進(jìn)行脫磷反應(yīng)。因此要做到在脫碳
的同時(shí)去除磷就必須在吹煉前期及早形成高堿度、
流動(dòng)性良好的爐渣，在冶煉中期防止?fàn)t渣返干，在
冶煉后期，控制爐渣中的(FeO)、堿度和較底的溫
度。為此，轉(zhuǎn)爐在操作上應(yīng)適當(dāng)提高槍位，在提槍
化渣的同時(shí)減緩C—O反應(yīng)速度，提高渣中氧化鐵
含量，保持爐渣具有良好的流動(dòng)性。
2．1 鐵水硅含量低對(duì)脫磷的影響
鐵水中的硅，是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要發(fā)熱元素之
一
，
一般鐵水含硅量以0．5％ ～0．8％為宜。
36 ；lI ，l》全 2013年11月 第四期
有文獻(xiàn)表明I2]若含硅量低于0．5％ ，鐵水的化
學(xué)熱不足，會(huì)導(dǎo)致廢鋼比下降，小容量轉(zhuǎn)爐甚至不
能正常吹煉，另外，鐵水含硅量過(guò)低時(shí)，石灰溶解困
難，而且渣量也較少，這不僅不利于硫和磷的去除，
同時(shí)還會(huì)因渣量少而對(duì)鋼液的覆蓋效果差，吹煉時(shí)
金屬飛濺嚴(yán)重，導(dǎo)致冶煉收得率下降。
由于鐵水硅低，導(dǎo)致前期硅錳氧化期縮短，前
期溫度低，加入的石灰不能完全化開(kāi)，同時(shí)脫碳反應(yīng)
提前，消耗的FeO量增加，均不利于脫磷反應(yīng)進(jìn)行。
在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鐵水硅含量低
于0．3％時(shí)，冶煉前期起渣時(shí)間明顯推遲，中期爐渣
返干嚴(yán)重，終點(diǎn)鋼水磷均偏高。
2．2 鐵水溫度低的影響
鐵水溫度的高低，標(biāo)志著其物理熱的多少。較
高的鐵水溫度，不僅能保證轉(zhuǎn)爐吹煉順利進(jìn)行，同
時(shí)還能增加廢鋼的配加量，降低轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)成本。
因此，希望鐵水的溫度盡量高些，一般應(yīng)保證人爐
時(shí)仍在1250～13O0 以上。
根據(jù)脫磷反應(yīng)熱力學(xué)條件，低溫有利于脫磷；
但從改善脫磷的動(dòng)力學(xué)方面考慮，提高前期冶煉溫
度對(duì)化渣有利。分析取樣數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，中期倒?fàn)t溫度
低于1450oC，脫磷率均都在2(】％以下(見(jiàn)下表)。從
表中可以看出，在冶煉3～4分鐘期間，溫度低于
1450度，鋼樣中磷含量越高，脫磷率越低。這是由
于低溫低硅鐵水物料加入的少，導(dǎo)致渣量小(一般
為裝人量的4％ ～5％)，而前期溫度低，渣料不容易
溶化，初期渣不易形成，降低了爐渣積蓄P205的能
力。并且硅錳氧化期縮短、碳氧反應(yīng)均提前，渣中
FeO濃度下降快，改變了成渣途徑，析出高熔點(diǎn)的
C2S，同時(shí)阻礙了石灰的進(jìn)一步溶化，使脫磷困難。
表2 試驗(yàn)取樣分析情況
l一394 40CR 0．17 1233
1—395 40CR O．15 1247
l一426 40CR 0．15 l2l47
1—555 40Cr 0．14 1239
1—556 40Cr 0．14 1239
1—557 4OCr 0．14 1239
1—558 20Cr 0．18 1241
1—559 20Cr 0．18 l24l
1—612 2OCr 0．18 1241
l一613 20Cr 0．18 1241
3 技術(shù)措施
3．1 改善化渣條件
3．1．1 改善裝入制度
為了提高低溫低硅鐵水的物理熱和化學(xué)熱，給
快速化渣提供溫度條件，需要提高鐵水裝入量，降
低廢鋼比。正常鐵水和低溫低硅鐵水裝入制度的
對(duì)比見(jiàn)表3所示。
表3 不同鐵水條件裝入量調(diào)整t
入爐鐵水量入爐廢鋼量
3．1．2 改善造渣制度
低硅低溫鐵水渣中Si02含量較少，溫度較低，
因此采取先吹氧1～2 rain，提溫以后，一次性加入
物料，加速渣料的融化，同時(shí)加人0．5～0．8 kg／t鋼
的復(fù)合劑，提高渣中FeO含量。
此外，冶煉過(guò)程中減少鎂質(zhì)造渣材料的加入
量，控制Mgo含量小于10％ ，防止冶煉中后期爐渣
中M 的析出，避免影響爐渣的流動(dòng)性，從而改善
脫磷的動(dòng)力學(xué)條件。正常鐵水與低溫低硅鐵水的
加料對(duì)比見(jiàn)表4。
表4 不同鐵水條件下加料方式調(diào)整
正常鐵水 加梯 余料在
低 溫低硅鐵水 內(nèi)4ar力i口n
完
-~加入第 磁，余料在
3．2 改善成渣途徑
冶煉低硅低溫鐵水時(shí)，開(kāi)吹3～10 min為大量
去磷期，這段時(shí)間分為兩個(gè)階段。在Si、Mn氧化期
后，槍位應(yīng)該控制在0．8～0．9m(槍位控制按照實(shí)
際爐底深度和爐襯侵蝕情況決定，本文選用爐底
5．5m，爐襯侵蝕正常情況下的槍位，下同)，使?fàn)t內(nèi)
物料得到充分的攪拌達(dá)0．5～lmin，避免加入的物
料結(jié)塊，以保證一定的堿度；然后提高槍位至1．0～
1．4m，冶煉低硅低溫鐵水時(shí)的槍位要比正常條件鐵
水爐次的高，以確保渣中的FeO含量，這一階段為
快速成渣階段；觀察火焰，當(dāng)轉(zhuǎn)爐爐口噴出物呈片
狀時(shí)，適當(dāng)降低槍位，攪拌熔池，使鋼液與渣充分接
觸。但是低槍位時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，以不噴渣、不返干
為原則，控制合適槍位，保證爐渣乳化充分，提高前
2013年11月 第四期 低硅低溫鐵水去磷冶煉生產(chǎn)實(shí)踐 37
期脫磷率，這一階段為強(qiáng)烈脫磷階段。
一旦出現(xiàn)返干，應(yīng)及時(shí)提高槍位，增加渣中
FeO的含量。當(dāng)爐渣化透后，控制好降槍速度，不
能降的過(guò)早、過(guò)急。如果渣中FeO含量未積累到一
定程度時(shí)下槍，數(shù)量不多的FeO就會(huì)被碳氧反應(yīng)消
耗掉，繼續(xù)返干；如果積累到一定數(shù)量后降槍過(guò)急，
激烈的碳氧反應(yīng)會(huì)瞬時(shí)產(chǎn)生大量的CO氣體，引起
噴濺，大量高FeO含量的爐渣會(huì)噴出，使?fàn)t內(nèi)又重
新返干，對(duì)脫磷不利。
3．3 根據(jù)倒?fàn)t時(shí)的爐渣情況采取的措施
采取上述措施后，取得了一定的效果，但仍有
少數(shù)爐次終點(diǎn)鋼水磷含量超標(biāo)。因此，根據(jù)倒?fàn)t時(shí)
的爐渣情況采取下列不同的處理辦法：
1)爐渣較稠，倒?fàn)t溫度偏低時(shí)，只要采用點(diǎn)吹
方式(點(diǎn)吹時(shí)間小于30s)，化透爐渣即可。
2)爐渣粘稠，倒?fàn)t溫度合適時(shí)，必須采用補(bǔ)吹
或點(diǎn)吹(補(bǔ)吹時(shí)間大于60s)3~料的方式。
3)爐渣粘稠，倒?fàn)t溫度較高時(shí)，采用補(bǔ)吹加料
的方式(補(bǔ)吹時(shí)間大于60s)，以降低熔池溫度。加
料時(shí)適當(dāng)補(bǔ)加冷卻劑，以降低溫度。
4)爐渣較好，終點(diǎn)磷含量高一般是由于堿度偏
低造成的，這種情況要適當(dāng)補(bǔ)加石灰和石灰石，提
高終渣的堿度。
3．4 冶煉效果分析
在2012年4月l0～15日期間，在冶煉低硅低
溫鐵水時(shí)未采取相應(yīng)的措施，冶煉鋼水一倒磷含量
平均為0．0298％ 。在2012年4月15日后，在冶煉
低硅低溫鐵水時(shí)采取有效的措施后，轉(zhuǎn)爐鋼水一倒
磷含量為0．0245％，有明顯的降低，平均磷含量下
降了0．0053％，大大減少了P含量超標(biāo)的現(xiàn)象，提
高了鋼水質(zhì)量。
表5 采取措施前后冶煉一倒磷含量對(duì)比％
采取措施前終點(diǎn)平均磷含量
采取措施后終點(diǎn)平均磷含量
差值
0．o298
0．0245
0．0053
但采取措施后磷出格現(xiàn)象依然存在，說(shuō)明我們
采取的措施只能局部改善冶煉狀況，緩解由于原材
料條件差導(dǎo)致的一系列問(wèn)題。要根治這種現(xiàn)象只
有提高人爐鐵水的條件，滿足轉(zhuǎn)爐入爐鐵水要求。
4 結(jié)語(yǔ)
冶煉低硅低溫鐵水時(shí)，采取一定的措施可以有
效地控制終點(diǎn)鋼水的磷含量，提高鋼水質(zhì)量，但不
能徹底解決問(wèn)題。
參考文獻(xiàn)
[1]連鑄一煉鋼新技術(shù)800問(wèn)編輯委員會(huì)．連鑄一煉鋼新技
術(shù)800問(wèn)．北京：冶金工業(yè)出版社，2004
[2]劉剛強(qiáng)．煉鋼生產(chǎn)新工藝、新技術(shù)與質(zhì)量分析測(cè)試實(shí)用
手冊(cè)，．北京：科大電子出版社，2005
收稿日期：2013—03—20
審稿：金進(jìn)文
編輯：魏海青

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