150 t轉(zhuǎn)爐雙渣深脫磷工藝研究與實(shí)踐

田云生　郭永謙　李志廣　徐剛

(安陽鋼鐵股份有限公司)

聯(lián)系人：田云生，助理工程師，河南.安陽(455004)，安陽鋼鐵股份有限公司第二煉軋廠技術(shù)質(zhì)量科；　收稿日期：2015—7—15

150 t轉(zhuǎn)爐雙渣深脫磷工藝研究與實(shí)踐

田云生郭永謙李志廣徐剛

(安陽鋼鐵股份有限公司)

聯(lián)系人：田云生，助理工程師，河南.安陽(455004)，安陽鋼鐵股份有限公司第二煉軋廠技術(shù)質(zhì)量科；收稿日期：2015—7—15

摘要通過對(duì)150 t轉(zhuǎn)爐雙渣深脫磷的生產(chǎn)試驗(yàn)，分析了一倒、二倒工藝控制對(duì)脫磷的影響，結(jié)果表明控制倒?fàn)t溫度、熔渣堿度、渣中ω(FeO)、半鋼磷含量等可提高脫磷率，生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果表明轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水磷含量平均為0.006%，成品磷含量平均控制在0.008%。

關(guān)鍵詞雙渣法轉(zhuǎn)爐脫磷

STUDY AND PRACTICE ON DOUBLE-SLAG STEELMAKING PROCESS FOR DEPHOSPHORIZATION IN 150 T CONVERTER

Tian YunshengGuo YongqianLi ZhiguangXu Gang

(Anyang Iron and Steel Co. Ltd.)

ABSTRACTThrough the industrial trials in double-slag steelmaking process for dephosphorization in150 t top and bottom blowing converter, the influences of the control of first and second turning-down process on dephosphorization are analyzed. The results show that the dephosphorization rate can be improved by furnace temperature control, slag basicity, slag in w (FeO), semi steel phosphorus content, the average content of P in molten steel in the ending of converter process is 0.006%, the average content of P in finished steel products could be controlled about 0.008%.

KEYWORDSdouble-slag processconverterdephosphorization.

0前言

一般情況下，磷是鋼中有害元素。通常，磷能降低鋼的韌性，使鋼產(chǎn)生“冷脆”，在低溫下，磷越高，鋼的沖擊韌性降低就越大[1-2]。隨著工業(yè)的發(fā)展，用戶對(duì)鋼鐵原材料的要求越來越高，如一些航空、原子能、耐腐蝕管線用鋼要求P含量低于0.005%，因此轉(zhuǎn)爐的脫磷任務(wù)也日趨加重。轉(zhuǎn)爐單渣法脫磷技術(shù)在生產(chǎn)成本、冶煉周期、生產(chǎn)順行及勞動(dòng)強(qiáng)度等方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，但只能將磷脫到0.010%左右。而轉(zhuǎn)爐雙渣法脫磷技術(shù)是相對(duì)于單渣法而發(fā)展的，即在轉(zhuǎn)爐吹煉過程中進(jìn)行一次倒?fàn)t放渣(簡(jiǎn)稱一倒)，然后再投入新料造新渣，吹煉結(jié)束前再進(jìn)行第二次倒?fàn)t放渣(簡(jiǎn)稱二倒)[3]。本文即針對(duì)某鋼廠150 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐的雙渣法深脫磷工藝進(jìn)行研究與實(shí)踐。

1轉(zhuǎn)爐設(shè)備與鐵水條件

該廠共有3座公稱容量150 t的頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，采用五孔拉瓦爾氧槍噴頭，配備副槍測(cè)溫取樣系統(tǒng)，設(shè)定供氧強(qiáng)度為3.8 m3/(min·t)，平均冶煉周期35 min。

鐵水條件見表1。

表1　鐵水條件

由表1可知，鐵水成分及溫度波動(dòng)范圍較大，對(duì)后期轉(zhuǎn)爐冶煉穩(wěn)定性可能產(chǎn)生一定影響，須優(yōu)化工藝參數(shù)以實(shí)現(xiàn)低磷目標(biāo)。

2深脫磷工藝控制

2.1一倒工藝控制

2.1.1一倒溫度對(duì)脫磷率的影響

脫磷反應(yīng)是放熱反應(yīng)。因此較低的溫度有利于脫磷反應(yīng)的進(jìn)行。在溫度T<1400 ℃時(shí)，脫磷率隨著溫度的升高而降低；但當(dāng)溫度T≥1400 ℃時(shí)，脫磷率隨著溫度的升高反而升高。這種現(xiàn)象的主要原因是在目前150 t頂吹轉(zhuǎn)爐設(shè)備條件下，前期化渣只能依賴供氧情況來保證，若供氧狀況不佳。達(dá)不到理想的升溫和化渣效果，就無法保證脫磷反應(yīng)的熱力學(xué)條件，因而不利于脫磷反應(yīng)的正常進(jìn)行?？梢?，在溫度T<1400 ℃時(shí)，熱力學(xué)條件是脫磷的主要矛盾。但當(dāng)溫度T≥1400 ℃時(shí)，脫磷的主要矛盾為動(dòng)力學(xué)條件。150 t轉(zhuǎn)爐的操作實(shí)踐表明，一倒溫度應(yīng)控制在1350 ℃～1400 ℃之間。

2.1.2一倒吹氧時(shí)間對(duì)脫磷率的影響

綜合考慮脫磷反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)條件、整個(gè)生產(chǎn)節(jié)奏等，在Si、Mn氧化期即將結(jié)束，C、O反應(yīng)開始前，快速倒出一半以上的爐渣，即在吹氧5 min左右進(jìn)行第一次倒?fàn)t放渣，脫磷效果好，平均為60%，最高達(dá)80%。

2.1.3一倒熔渣堿度對(duì)脫磷率的影響

一倒熔渣堿度對(duì)脫磷率的影響見圖1。

圖1　半鋼堿度對(duì)脫磷率的影響

從圖1可以看出，半鋼熔渣堿度R控制在0.9～2.5，脫磷率平均達(dá)到50%以上，最高達(dá)到70%。堿度R增加，石灰消耗增加，由于未預(yù)熱的石灰塊大量加入，使初始形成的液態(tài)爐渣冷卻，在石灰表面形成一層爐渣的冷凝外殼，而這層渣殼加熱并熔化是需要一定時(shí)間；同時(shí)若生成高熔點(diǎn)的固態(tài)化合物硅酸二鈣，包圍在石灰塊的周圍，積聚成一定厚度的致密殼層，阻止已形成的渣中氧化鐵繼續(xù)向石灰內(nèi)部的滲透，降低石灰塊溶解的速度。這些因素均不利于前期盡快化渣，導(dǎo)致脫磷率反而下降，因此，半鋼熔渣堿度R應(yīng)該控制在1.5～2.0較為合理。

2.1.4一倒渣中ω(FeO)對(duì)脫磷率的影響

渣中高ω(FeO)有利于脫磷，如圖2所示。半鋼渣中ω(FeO)控制在11%～19%時(shí)，一倒脫磷率平均在50%以上，同時(shí)在半鋼吹煉后期，采用低槍位強(qiáng)攪拌方式，也可以提高脫磷動(dòng)力學(xué)條件，因此，應(yīng)提高熔渣ω(FeO)≥15%。

圖2　半鋼熔渣中ω(FeO)對(duì)脫磷率的影響

綜合來看，采取熔渣ω(FeO)≥15%、控制吹氧時(shí)間為5 min左右、控制爐渣堿度R為1.5～2.0及一倒溫度在1350 ℃～1400 ℃之間等措施能有效提高一倒脫磷率。

2.2二倒工藝控制

2.2.1半鋼磷含量對(duì)鋼水磷含量的影響

轉(zhuǎn)爐脫碳期渣鋼間磷的分配比比較穩(wěn)定，終點(diǎn)磷含量控制主要決定于半鋼磷含量的控制水平，如圖3所示。

圖3　半鋼磷含量對(duì)鋼水磷含量的影響

從圖3可以看出，穩(wěn)定控制半鋼[P]≤0.030%，即保證半鋼脫磷率≥80%，才能使轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)[P]≤0.006%。

2.2.2終點(diǎn)溫度對(duì)鋼水磷含量的影響

轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度對(duì)與鋼水磷含量的影響如圖4所示。

圖4　轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度對(duì)與鋼水磷含量的影響

從圖4可以看出，隨著轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度的降低，終點(diǎn)鋼水磷含量降低，如需將終點(diǎn)鋼水磷含量控制在0.006%以下，則轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度控制在1580 ℃～1650 ℃為最佳。

2.2.3終渣ω(FeO)對(duì)鋼水磷含量的影響

終渣ω(FeO)對(duì)鋼水磷含量的影響如圖5所示。

圖5　終點(diǎn)氧化鐵與對(duì)鋼水磷含量的影響

從圖5可以看出，鋼水磷含量隨渣中ω(FeO)的升高而降低。為實(shí)現(xiàn)鋼水ω[P]≈0.010%的目標(biāo)，同時(shí)考慮避免鋼水過氧化，終渣ω(FeO)應(yīng)控制在20%左右。

2.2.4終渣堿度R對(duì)鋼水磷含量的影響

終渣堿度R對(duì)鋼水磷含量的影響如圖6所示。

圖6終渣堿度對(duì)鋼水磷含量的影響

從圖6可以看出，轉(zhuǎn)爐終渣堿度R控制在3.0～4.0，鋼水磷含量基本在0.008%以下。

2.2.5留渣量對(duì)雙渣煉鋼的影響工藝研究

轉(zhuǎn)爐出鋼結(jié)束后，可留下部分高堿度的爐渣(2 t～3 t)，供下爐鋼重復(fù)使用。這部分爐渣已經(jīng)完全熔化，在下爐鋼開始冶煉后，可快速成渣，并降低渣料消耗。留渣操作3爐～5爐后，將終渣全部倒凈，重新造渣。

3試驗(yàn)結(jié)果

在150 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐上共進(jìn)行了35爐雙渣法深脫磷生產(chǎn)試驗(yàn)，轉(zhuǎn)爐一倒半鋼磷含量平均為0.036%，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水磷含量平均為0.006%，成品磷含量平均控制在0.008%。

4結(jié)束語

通過150 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐雙渣法深脫磷的工藝研究與實(shí)踐，為穩(wěn)定生產(chǎn)磷含量0.010%以下的鋼種，在現(xiàn)有鐵水條件下，建議采取以下措施：

(1)一倒工藝控制吹氧時(shí)間5 min左右，溫度控制在1350 ℃～1400 ℃，熔渣堿度控制在1.5～2.0，熔渣中ω(FeO)≥15%，可有效提高一倒脫磷率。

(2)二倒溫度控制在1580 ℃～1650 ℃，熔渣堿度控制在3.0～4.0，渣中ω(FeO)在20%左右，并通過留渣操作來實(shí)現(xiàn)快速成渣和降低渣料消耗。

(3)在上述工藝控制下，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水磷含量平均為0.006%，成品磷含量平均控制在0.008%。

5參考文獻(xiàn)

[1]張芳.轉(zhuǎn)爐煉鋼500問[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社2009：3-4.

[2] 王能賢.磷對(duì)鋼沖擊韌性的影響[J].特殊鋼，1993(4)：30-33.

[3] 萬雪峰，曹東，李德剛，等.100 t頂吹轉(zhuǎn)爐雙渣深脫磷工藝研究與實(shí)踐[J].鞍鋼技術(shù)，2011(6)：17-22.