复吹转炉双渣吹炼脱磷试验-冶金之家.DOC

复吹转炉双渣吹炼脱磷试验 廖鹏，侯泽旺，秦哲，张兴中，仇圣桃 (钢铁研究总院连铸技术国家工程研究中心，先进钢铁流程及材料国家重点实验室，北京 100081) 摘 要：通过现场试验，研究了在同一转炉内进行前期脱磷倒渣后，中后期少渣脱碳以冶炼超低磷钢的工艺，即复吹转炉双渣吹炼脱磷工艺。结果表明：在铁水磷质量分数为0.11%～0.14%条件下，半钢和终点渣碱度控制在2.0～2.3和3.6～3.8，TFe质量分数控制在14%～16%和16%～18%，半钢倒渣量40%～60%，可以使转炉终点磷质量分数控制在0.007%以下。 关 键 词：复吹转炉脱磷率磷分配比炉渣成分 磷对于绝大多数钢种来说是有害元素，磷偏聚在晶界上会降低钢的低温韧性和引起回火脆性，磷还降低钢的力学性能、可焊性、抗裂纹性、不锈钢的抗腐蚀性[1]。目前，由于世界各国国防、交通、石油和汽车等行业的发展和技术的进步，对钢铁材料的使用性能要求越来越苛刻，对钢中磷含量提出更高要求。一些低温用钢、海洋用钢、抗氢致裂纹钢(用作长期野外作业的重轨，天然气、石油输送管道以及石油精炼设备等)要求w(P)小于0.01%或0.005%[2]。顶底复吹转炉冶炼技术是提高产品质量、扩大品种、降低成本、减少喷溅和提高炼钢生产能力的重要手段之一[3]。其中，复吹转炉双渣吹炼脱磷法是在铁水预处理过程中，利用复吹转炉吹炼前期低温的有利条件实现充分脱磷，半钢倒掉40%～60%脱磷渣后进行少渣吹炼，并出钢留脱碳渣作为下一炉前期脱磷渣，以提高脱磷效果。这样在不增加冶炼设备的条件下，不仅使转炉热效率提高，而且降低生产成本，提高生产效率[4]。 本文根据新钢(低温保碳出钢)现场试验结果，通过计算脱磷率和磷在渣/钢间分配比，研究它们与温度、炉渣组成、半钢w(C)/w(P)比值的关系，确定了复吹转炉脱磷期控制温度范围，以及前期脱磷和后期脱碳过程相关的工艺参数。 1 研究方法及试验结果 1.1 研究方法 在新钢120t顶底复吹转炉上，采用复吹转炉双渣吹炼脱磷法进行试验。造渣料主要包括石灰、烧结矿、白云石。前期氧枪供氧流量为15000～18000m3/h，工作氧压0.80～1.05MPa，相对枪位1.50～1.90m中后期氧枪供氧流量为20000～23000m3/h，工作氧压0.80～1.05MPa，相对枪位1.40～1.70m底吹供气流量140～160m3/h，底吹供气压力1.00～1.10MPa。原料铁水的化学成分(质量分数)及平均温度见表1，废钢比约为15%。 1.2 试验结果 试验总共20炉，表2列出了其中5炉半钢及终点钢、渣成分和脱磷效果，以及20炉试验的相应平均值。由平均值可知，脱磷期脱磷率49.83%，磷分配比为17.60脱碳期脱磷率85.71%，磷分配比为154.05整个转炉炼钢过程平均总脱磷率92.57%。 2 分析与讨论 2.1 温度对脱磷效果的影响 图1和图2分别表示半钢和冶炼终点温度对脱磷效果的影响。由图1可知，随温度升高，半钢脱磷率和磷分配比先增大后减小。其中，最大脱磷率为68.50%，对应温度1421℃，磷分配比最大为39.17，对应温度1432℃。由图2可知，随温度升高，终点脱磷率逐渐减小，磷分配比先增大后减小。其中，磷分配比最大为346.38，对应温度1590℃。 为了获得较好的脱磷效果，半钢温度应该控制在1400～1440℃较为合理，终点温度控制在1580～1600℃较为合理。而李建新等[4]通过理论计算，得出当半钢温度小于1320℃时，ΔG0，转炉熔池中[P]优先于[C]氧化，认为此时可以在[C]大量氧化前，并且温度没有升高的时候，倒炉排脱磷渣时机最好。导致理论计算和新钢现场试验结果的差异的原因是：脱磷是强放热反应，升高温度脱磷，平衡常数KP值减少，会使磷分配比降低，对磷从金属向炉渣的转移不利但炉内铁水温度还要满足渣料熔化的要求，低温难于获得碱度高、流动性好的均匀渣，温度升高降低了炉渣的黏度，加速了石灰的熔解，从而有利于磷从金属向炉渣的转移。炼钢过程是一个复杂的综合过程，温度过低不仅对脱碳段的升温和终点温度控制不利，而且影响脱磷期碱度和脱磷动力学条件的提高。因此，现场实际脱磷要选择一个比理论计算值偏高的、合适的温度范围，同时保证熔池温度平稳上升。 由此可见，冶炼初期要根据铁水温度采用不同的操作制度。铁水温度低，要采用低枪位操作以提高熔池温度，加速石灰的熔解，迅速形成初期渣，充分利用前期炉渣(FeOn)高、炉温低的优势，快速脱磷。若铁水温度过高，冶炼初期要适当采用高枪位操作，并加入部分矿石，抑制炉温的快速升高，同时也有利于石灰的溶解，延长冶炼在低温区(1400～1440℃)的运行时间。 前期脱磷后，倒掉40%～60%高SiO2、高P2O5的炉渣，在中后期脱碳阶段，造高碱度炉渣，以保持前期的