復(fù)吹轉(zhuǎn)爐雙渣吹煉脫磷試驗(yàn).doc

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1、冶金之家網(wǎng)站復(fù)吹轉(zhuǎn)爐雙渣吹煉脫磷試驗(yàn)廖鵬，侯澤旺，秦哲，張興中，仇圣桃(鋼鐵研究總院連鑄技術(shù)國家工程研究中心，先進(jìn)鋼鐵流程及材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100081)摘要：通過現(xiàn)場試驗(yàn)，研究了在同一轉(zhuǎn)爐內(nèi)進(jìn)行前期脫磷倒渣后，中后期少渣脫碳以冶煉超低磷鋼的工藝，即復(fù)吹轉(zhuǎn)爐雙渣吹煉脫磷工藝。結(jié)果表明：在鐵水磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.11%～0.14%條件下，半鋼和終點(diǎn)渣堿度控制在2.0～2.3和3.6～3.8，TFe質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在14%～16%和16%～18%，半鋼倒渣量40%～60%，可以使轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.007%以下。

2、關(guān)鍵詞：復(fù)吹轉(zhuǎn)爐；脫磷率；磷分配比；爐渣成分磷對于絕大多數(shù)鋼種來說是有害元素，磷偏聚在晶界上會降低鋼的低溫韌性和引起回火脆性，磷還降低鋼的力學(xué)性能、可焊性、抗裂紋性、不銹鋼的抗腐蝕性[1]。目前，由于世界各國國防、交通、石油和汽車等行業(yè)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，對鋼鐵材料的使用性能要求越來越苛刻，對鋼中磷含量提出更高要求。一些低溫用鋼、海洋用鋼、抗氫致裂紋鋼(用作長期野外作業(yè)的重軌，天然氣、石油輸送管道以及石油精煉設(shè)備等)要求w(P)小于0.01%或0.005%[2]。頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉技術(shù)是提高產(chǎn)品質(zhì)量、擴(kuò)大品種、降低成本

3、、減少噴濺和提高煉鋼生產(chǎn)能力的重要手段之一[3]。其中，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐雙渣吹煉脫磷法是在鐵水預(yù)處理過程中，利用復(fù)吹轉(zhuǎn)爐吹煉前期低溫的有利條件實(shí)現(xiàn)充分脫磷，半鋼倒掉40%～60%脫磷渣后進(jìn)行少渣吹煉，并出鋼留脫碳渣作為下一爐前期脫磷渣，以提高脫磷效果。這樣在不增加冶煉設(shè)備的條件下，不僅使轉(zhuǎn)爐熱效率提高，而且降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率[4]。本文根據(jù)新鋼(低溫保碳出鋼)現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果，通過計(jì)算脫磷率和磷在渣/鋼間分配比，研究它們與溫度、爐渣組成、半鋼w(C)/w(P)比值的關(guān)系，確定了復(fù)吹轉(zhuǎn)爐脫磷期控制溫度范圍，以及前期脫磷和后

4、期脫碳過程相關(guān)的工藝參數(shù)。1研究方法及試驗(yàn)結(jié)果1.1研究方法在新鋼120t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐上，采用復(fù)吹轉(zhuǎn)爐雙渣吹煉脫磷法進(jìn)行試驗(yàn)。造渣料主要包括石灰、燒結(jié)礦、白云石。前期氧槍供氧流量為15000～18000m3/h，工作氧壓0.80～1.05MPa，相對槍位1.50～1.90m；中后期氧槍供氧流量為20000～23000m3/h，工作氧壓0.80～1.05MPa，相對槍位1.40～1.70m；底吹供氣流量140～160m3/h，底吹供氣壓力1.00～1.10MPa。原料鐵水的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))及平均溫度見表1，廢鋼比約

5、為15%。1.2試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)總共20爐，表2列出了其中5爐半鋼及終點(diǎn)鋼、渣成分和脫磷效果，以及20爐試驗(yàn)的相應(yīng)平均值。由平均值可知，脫磷期脫磷率49.83%，磷分配比為17.60；脫碳期脫磷率85.71%，磷分配比為154.05；整個轉(zhuǎn)爐煉鋼過程平均總脫磷率92.57%。冶金之家網(wǎng)站2分析與討論2.1溫度對脫磷效果的影響圖1和圖2分別表示半鋼和冶煉終點(diǎn)溫度對脫磷效果的影響。由圖1可知，隨溫度升高，半鋼脫磷率和磷分配比先增大后減小。其中，最大脫磷率為68.50%，對應(yīng)溫度1421℃，磷分配比最大為39.17，對應(yīng)溫度1

6、432℃。由圖2可知，隨溫度升高，終點(diǎn)脫磷率逐漸減小，磷分配比先增大后減小。其中，磷分配比最大為346.38，對應(yīng)溫度1590℃。冶金之家網(wǎng)站為了獲得較好的脫磷效果，半鋼溫度應(yīng)該控制在1400～1440℃較為合理，終點(diǎn)溫度控制在1580～1600℃較為合理。而李建新等[4]通過理論計(jì)算，得出當(dāng)半鋼溫度小于1320℃時，ΔG<0，轉(zhuǎn)爐熔池中[P]優(yōu)先于[C]氧化，認(rèn)為此時可以在[C]大量氧化前，并且溫度沒有升高的時候，倒?fàn)t排脫磷渣時機(jī)最好。導(dǎo)致理論計(jì)算和新鋼現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果的差異的原因是：脫磷是強(qiáng)放熱反應(yīng)，升高溫度脫磷，平

7、衡常數(shù)KP值減少，會使磷分配比降低，對磷從金屬向爐渣的轉(zhuǎn)移不利；但爐內(nèi)鐵水溫度還要滿足渣料熔化的要求，低溫難于獲得堿度高、流動性好的均勻渣，溫度升高降低了爐渣的黏度，加速了石灰的熔解，從而有利于磷從金屬向爐渣的轉(zhuǎn)移。煉鋼過程是一個復(fù)雜的綜合過程，溫度過低不僅對脫碳段的升溫和終點(diǎn)溫度控制不利，而且影響脫磷期堿度和脫磷動力學(xué)條件的提高。因此，現(xiàn)場實(shí)際脫磷要選擇一個比理論計(jì)算值偏高的、合適的溫度范圍，同時保證熔池溫度平穩(wěn)上升。由此可見，冶煉初期要根據(jù)鐵水溫度采用不同的操作制度。鐵水溫度低，要采用低槍位操作以提高熔池溫度，加

8、速石灰的熔解，迅速形成初期渣，充分利用前期爐渣(FeOn)高、爐溫低的優(yōu)勢，快速脫磷。若鐵水溫度過高，冶煉初期要適當(dāng)采用高槍位操作，并加入部分礦石，抑制爐溫的快速升高，同時也有利于石灰的溶解，延長冶煉在低溫區(qū)(1400～1440℃)的運(yùn)行時間。前期脫磷后，倒掉40%～60%高SiO2、高P2O5的爐渣，在中后期脫碳階段，造高堿度爐渣，以保持前期