轉(zhuǎn)爐低灰耗脫磷生產(chǎn)實(shí)踐

張 垚，劉善喜，武寶仲

（河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼公司第二鋼軋廠，唐山063000）

1 引言

石灰是煉鋼用主要造渣材料，具有脫P(yáng)、脫S能力，也是用量最多的造渣材料。其成本占渣料成本的70%以上，因此，降低石灰消耗對實(shí)現(xiàn)過程造渣的低成本運(yùn)行具有重要意義。唐鋼第二鋼軋廠由于爐容比較小，出鋼溫度偏高，一次倒?fàn)t磷合格率偏低，石灰消耗較高，通過分析脫磷的關(guān)鍵因素，并針對生產(chǎn)實(shí)際提出了優(yōu)化方案，達(dá)到了降低石灰消耗的目的。

2 理論分析

脫磷反應(yīng)主要發(fā)生在冶煉前期，開吹鐵水中Si、Mn 先后氧化進(jìn)入渣中，渣中 ω（CaO）很低，隨后Fe氧化后的產(chǎn)物FeO滲入CaO晶格中，CaO隨之溶解，渣中 ω（CaO）提高。但是，隨著 ω（CaO）的增加，初渣中的SiO2和CaO將在其顆粒表面生成高熔點(diǎn)（2130℃）的化合物2CaO·SiO2。C2S結(jié)構(gòu)致密，形成一定厚度后即阻止了FeO向石灰顆粒內(nèi)部滲透，石灰溶解速度大大降低，不利于轉(zhuǎn)爐去磷。

脫磷的另一工藝要因就是前期適宜溫度（1440～1520℃）的控制，溫度過高不利于前期脫磷，溫度過低不利于前期脫磷渣的形成，而且會由于前期FeO富集，溫度達(dá)C-O反應(yīng)所需溫度時造成劇烈噴濺，造成不必要的鋼鐵料損失；終點(diǎn)溫度過高時出鋼過程回磷現(xiàn)象較嚴(yán)重，造成P超標(biāo)鋼水回爐，終點(diǎn)溫度過低補(bǔ)吹處理也會帶來成本的損失。

3 工藝優(yōu)化與效果

3.1 促進(jìn)前期成渣

（1）采用小粒度（30～50 mm）活性石灰，其具有氣孔率高（40%以上），體積密度小（約為1.7～2.0 g/cm3），比表面積大（0.5～1.3 cm2/g），易熔化，反應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，可以促進(jìn)前期脫磷渣快速形成。

（2）留渣操作：①對Si＜0.50%的鐵水，采取單渣留渣操作。②對Si≥0.50%的鐵水，采取雙渣留渣操作。將上一爐堿度高、溫度高，并有一定FeO含量的爐渣留到下一爐，有利于一定堿度的初期渣盡早形成，提高前期脫磷效果。

（3）根據(jù)ERP傳遞鐵水成分、溫度和下爐所煉鋼種，提前計算出石灰和冷料加入量。頭批料石灰嚴(yán)格按照加入總量2/3控制，在開吹前加入；二批料按少量多批原則在吹煉中期（開吹3 min）后加入。

實(shí)施以上技術(shù)措施后，前期脫磷效率大大提高，石灰消耗顯著降低，由2012年的40 kg/t降低至35 kg/t。表1給出了優(yōu)化前后渣成分變化，圖1為優(yōu)化前后一次倒?fàn)t磷情況。

表1 優(yōu)化前后初渣、終渣情況對比

圖1 優(yōu)化前后一次倒?fàn)tP含量對比

3.2 降低出鋼溫度

（1）嚴(yán)格執(zhí)行合金料煤氣烘烤制度，烘烤溫度要求大于450℃，并且要求開吹3 min后過合金料，保證紅料比例大于2/3，減少熱量損失。

（2）鋼包全程加蓋運(yùn)行周轉(zhuǎn)，減少了熱量從包口損失，鋼包內(nèi)襯溫度比加蓋前提高了200℃，出鋼溫度降低了15℃左右。圖2給出了鋼包全程加蓋前后鋼包內(nèi)襯的溫度變化趨勢，表2為加蓋前后空包平均溫度對比。

（3）加快鋼包周轉(zhuǎn)速度，減少空包等待時間，重要措施是縮短鋼包熱修時間；優(yōu)化鋼包運(yùn)行工藝，縮短鋼包空包由連鑄平臺到澆鋼熱修場地時間，減少鋼包襯熱損失。圖3給出了磚包全程加蓋后鋼水的溫降速率與鋼包等待時間的關(guān)系，可以看出20 min≤鋼包等待時間≤40 min時，0.5℃/min≤鋼水溫降速率≤1.0℃/min，40 min＜鋼包等待時間＜60 min時，1.0℃/min＜鋼水溫降速率＜1.5℃/min,鋼包等待時間超過80 min，鋼水溫降速率大于2.0℃/min。正常情況下，控制空包等待時間小于40 min，鋼水溫降速率控制在1.0℃/min以下，鋼水鎮(zhèn)靜至5#、6#連鑄機(jī)開澆約 15 min，溫降約 10～15℃，鋼水等待開澆過程可減少溫度損失7.5℃。

圖2 鋼包全程加蓋前后鋼包內(nèi)襯的溫度變化趨勢

表2 加蓋前后空包平均溫度對比

圖3 空包等待時間與鋼水溫降速率關(guān)系

3.3 減少回磷量

成品鋼中的磷含量一般高于冶煉終點(diǎn)的磷含量，這種現(xiàn)象稱為回磷。其原因：一是由于合金化過程帶入的磷，二是鋼水的回磷。冶煉終點(diǎn)一般認(rèn)為脫磷反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡，但是在出鋼過程中向鋼包內(nèi)加入脫氧劑將使鋼中的氧以及渣中FeO發(fā)生變化并且有所下降，脫氧產(chǎn)物SiO2、Al2O3等進(jìn)入爐渣，使?fàn)t渣堿度降低，從而打破了脫磷反應(yīng)的平衡狀態(tài)，有利于（P2O5）的分解和還原，磷又有部分被還原回鋼液中[1]。減少鋼水回磷的幾點(diǎn)措施如下：

（1）加強(qiáng)出鋼口維護(hù)，保證出鋼流圓整，常規(guī)鋼種出鋼時間必須大于1.6 min，減少出鋼帶渣量。

（2）適當(dāng)增大擋渣球密度，提高擋渣成功率。圖4為改進(jìn)前后的擋渣球密度對比。擋渣成功率由以前的85%提高到了90%以上。

圖4 改進(jìn)前后的擋渣球密度對比

（3）擋渣失敗爐次及時補(bǔ)加石灰粒50～100 kg/爐，稠化渣子，減少回磷量。

4 結(jié)論

（1）小粒度活性石灰配合留渣操作可提高前期脫磷效果，石灰消耗可以控制在35 kg/t以下。

（2）通過合金料烘烤，鋼包全程加蓋運(yùn)行周轉(zhuǎn)和控制空包等待時間小于40 min，出鋼溫度比原來降低了25℃左右。

（3）加強(qiáng)出鋼口維護(hù)，保證出鋼時間大于1.6 min，使用4 g/cm3擋渣球，可以使擋渣成功率由以前的85%提高到了90%以上，減少了出鋼回磷量。

[1]沈克強(qiáng).轉(zhuǎn)爐造渣操作及其對脫磷的影響 [J].冶金叢刊，2010（1）：5-7.

[2]王雅貞，李承祚.轉(zhuǎn)爐煉鋼問答[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2007：74-144.

[3]黃希轱.鋼鐵冶金原理[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1990：36-74.

[4]任茂勇.轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷影響因素的分析 [J].天津冶金，2012（40）：1-3.