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转炉中磷铁水最佳成渣路线的实践 陆志坚 陆 鹏 覃 强 柳钢转炉炼钢厂 摘要：针对柳钢转炉炼钢厂复吹转炉冶炼中磷铁水的特点，在热力学实验中确定最佳的造渣材料，动力学实验中考察了钢一渣间磷的传质过程。从炉渣碱度和炉渣氧化性两个方面讨论复吹转炉冶炼含磷较高铁水的成渣路线。根据热力学、动力学实验和水模实验及对梅钢最佳成渣路线的研究制定出工业试验方案，对柳钢炼钢的造渣制度进行优化。 关键词：复吹转炉 成渣路线 脱磷 造渣制度 1 引言 柳钢转炉炼钢厂现有3座150t、3座120t顶底复吹转炉。120t氧枪采用四孔喷头，150t氧枪采用5孔喷头，供氧强度3.2m3／t.min。底吹采用LBE系统，底吹氮氩气体，150t转炉 8个透气元件，120t转炉 6个透气元件，供气强度0．015～0．10 m3／t.min。因铁水含磷较高(平均[P]0.16% ，见表1)，冶炼存在如下问题：渣量较大，为140～160 kg／t钢；终渣中TFe较高，平均19.69% ；冶炼操作不稳定，喷溅严重；终点命中率低，补吹次数多，冶炼周期长。由此引起吨钢成本高，炉衬寿命短等问题。为解决这些问题须对目前操作制度进行优化。 铁水成分% Si Mn P S 平均值 0.43 0.31 0.159 0.025 最大值 1.5 0.55 0.201 0.069 最小值 0.08 0.18 0.128 0.012 表1 铁水成分 2 脱磷反应的热力学分析 为了考察炉渣的脱磷效果，用Cp(磷容)来衡量炉渣的脱磷能力。渣一金间的脱磷反应式 2[P]+5(FeO)+3(O2-)= 2(PO3-4)+5Fe (1) 或[P]+5／2(FeO)+3／2(02-)=(PO3-4)+5／2Fe (2) K=a PO3-4／%[P]a5/2 FeO a3/2O2- (3) 磷容由下式表示： （4） 由式(4)可知，炉渣的磷容由炉渣成分和温度决定。 (1)炉渣氧化性对炉渣脱磷能力的影响：从图1看出，FeO含量变化的折点在15％，即炉渣FeO含量在15％时，炉渣脱磷能力较强。在实际冶炼中渣-钢反应并未达到平衡，因此在这个折点的FeO含量应该15% 。图2为磷容与X FeO的关系。从图中看出，X FeO在0.1时，磷容的值最大。 图1 MgO饱和的CaO-SiO2 -FeO 渣-钢间磷分配比与w(FeO)的关系 图2 MgO饱和的CaO-SiO2-FeO渣系中磷容与X FeO的关系 (2)炉渣碱度对炉渣脱磷能力的影响： CaO具有较强的脱磷能力，磷酸钙在炼钢温度下比较稳定，提高炉渣碱度可以提高脱磷效率。但不能无止境地提高炉渣的碱度，如果CaO加入过多，则炉渣的粘度增强，CaO 颗粒不能完全熔入炉渣，导致炉渣的流动性减弱，从而影响脱磷反应在钢液与炉渣间的界面进行而降低脱磷效率。另外，炉渣碱度与氧化铁的活度也有关系，过高碱度会减少氧化铁的活度，从而影响钢水中的含氧量。 图3为平衡时炉渣中磷分配比与炉渣碱度的关系。在炉渣中FeO变化不大的条件下，随着碱度的增加，渣一钢间磷的分配比也不断增加，但炉渣碱度4.4时，增加的趋势不明显，而且有下降的趋势。因此控制炉渣碱度在接近4.4，对于提高脱磷效率是有利的。图4为磷容与炉渣碱度的关系，碱度为4.4时，炉渣的磷容最大。 图3 炉渣中磷分配比与炉渣碱度 图4 磷容与炉渣碱度的关系 (3)炉渣中MnO对终渣脱磷能力的影响：当渣中Mn0含量分别为3.4、7.95、9.05时，磷的分配比lgL 分别为2.65、1.89、1.64。即随着终渣中MnO含量的增加，终渣的脱磷能力下降。当XMnO增加时，lgLp成下降趋势，当终渣中XMnO 在0．01左右时，炉渣脱磷能力较强。而当渣中XMnO增至0．1时，炉渣的脱磷能力下降。产生这种现象的主要原因是随着渣中MnO含量的增加，渣中CaO和TFe降低。即渣中MnO起到稀释CaO和TFe的作用。 (4)炉渣中Al2O3含量对终渣脱磷能力的影响：当渣中Al2O3含量分别为1.3、6.0、1O.2 时，磷的分配比lgLp分别为2.65、1.62和1.45。即随着终渣中Al2O3含量的增加，终渣的脱磷能力下降。而且比MnO的影响要大。因此在保证终渣流动性的前提下应使渣中Al2O3含量降低。 (5)炉渣中P2O5对终渣脱磷能力的影响 渣中P2O5含量增加，磷的分配提高，但终点[P]会比相应提高；且渣中P2O5含量增加会影响石灰渣化效果，即导致石灰溶解速率降低。见图5。 图5 P2O5对石灰溶解速率的影响 (6)MgO含量对终渣脱磷能力影响：MgO含