高廢鋼比冶煉條件下的轉爐脫磷技術分析

劉鑫光

（唐山不銹鋼有限責任公司煉鋼分廠轉爐作業區，河北 唐山 063100）

雙聯法與雙渣法通常對磷含量要求并不高，如果磷在鋼液中含量為0.010%～0.025%，脫磷時使用單渣法。現階段為利用更多的廢鋼，減少鋼鐵料的損耗，獲得更大的經濟價值，當鐵水量供應匱乏情況下，需要兌入更多的廢鋼，一般廢鋼控制比加入量保持在8.4%～20.4%，高廢鋼比將阻礙冶煉生產，比較突出的原因就是使得終點鋼液磷含量過高，進而使得鋼材性能變弱，不能達至客戶對鋼材性能的需求[1-2]。為減少這種不利影響，滿足鋼種所需的磷含量，筆者結合自身對此的相關認識進行分析，以期推動企業順利生產。

1 鋼液磷含量影響因素——鐵水條件

1.1 終點鋼液磷含量影響因素——入爐鐵水溫度

如果試驗爐次入爐鐵水溫度保持在1 266～1 361℃時，入爐鐵水溫度升高，終點鋼液磷含量反而會降低。例如，鐵水由1 266℃變為1 361℃，而終點鋼液磷含量則由0.035%降低到0.013%。原因在于，轉爐冶煉時加入的廢鋼比、入爐鐵水溫度與鐵水Si含量提供主要的熱量來源，兩爐次相對的Si含量變化與加入的廢鋼比呈反比關系，對應的廢鋼比分別為15.10%、17.85%。

從中可見，高廢鋼比情況下鐵水溫度過高，有助于脫磷，入爐鐵水溫度增高，冶煉時添加的輔料造渣快速，化渣效果好，便于脫磷。所以，為讓終點鋼液磷含量在0.015%范圍內，需要將重點溫度控制在1 300～1 360℃。

1.2 終點鋼液磷含量影響因素——入爐鐵水磷含量

試驗爐次入爐磷含量分布在0.102%～0.122%，許多終點鋼液磷含量往往維持在0.015%～0.025%。許多爐次入爐鐵水磷含量維持在0.111 4%～0.112 0%，從中可見，入爐鐵水具有比較穩定的磷含量。以入爐鐵水磷含量為依據不難發現，當入爐磷含量偏低，冶煉過程脫磷則承受更小的壓力，終點鋼便含有較低的液磷。

從真實情況看，終點鋼液磷含量和入爐鐵水磷間無線性關系可言，換言之，當入爐鐵水磷含量趨于較為平穩時，終點鋼液磷含量和鐵水磷含量間的關系并不突出。在冶煉中，鐵水條件與過程吹煉條件等往往影響終點鋼液磷含量的高與低，其中，冶煉中溫度與造渣效果的控制是主要因素。

1.3 終點鋼液磷含量影響因素——入爐鐵水Si含量

如果將鐵水Si含量調控在0.72%～0.98%，終點鋼液磷含量與入爐鐵水Si含量呈正比，如鐵水Si含量0.074%、終點鋼液磷含量0.022%，則鐵水Si含量0.098%時，終點鋼液磷含量為0.026%。原因在于，Si含量較高，添加更多的渣料，使得冶煉熱量匱乏，阻礙化渣，不易脫磷，且冶煉時，為降低生產成本，將成本因素考慮在內，高鐵水Si條件下，相比理論加入量，實際造渣料加入量較少，對脫磷無益[4]。如果鐵水Si含量保持在0.40%～0.67%，終點鋼液磷含量與入爐鐵水Si含量呈反比，如果將鐵水Si含量控制在0.054%，至少會讓終點鋼液磷含量維持在0.009%。原因在于，鐵水含有較高的Si含量，冶煉時供給更多的熱量，且添加的渣料較大，有助于脫磷。總之，為讓終點鋼液磷含量在0.010%范圍內，最好把鐵水Si含量調控在0.55%～0.65%。

2 鋼液磷含量影響因素——終點條件

2.1 終點鋼液磷含量影響因素——終渣堿度

理論終點鋼液磷含量與終渣堿度呈反比。當終渣堿度不超過2.6時，終點鋼液磷含量明顯受到終渣堿度的影響。當終點磷含量調整到0.015%之內，終點溫度為1 600℃時，終渣堿度控制在2.4以上；當終點溫度為1 640℃時，終渣堿度控制在2.8以上；當終渣堿度為2.65時，相應的終點鋼液磷含量為0.009%。原因在于，如果終渣堿度在3.0以下，則需更多的爐渣堿度，與常規冶煉工藝相比，造渣輔料中的石灰石與石灰等則會添加更多，產生非常多的渣量，且熔池提供充足的熱量，保障了良好的化渣效果，便于轉爐脫磷；終點溫度為1 680℃時，終渣堿度控制在3.4以上[3]。實際終點鋼液磷含量與渣堿度呈反比，如果終渣堿度為2.07，相應的終點鋼液磷含量為0.035%。所以，為讓終點鋼液磷含量不超過0.015%，調控終點堿度，使之大于2.6。

2.2 終點溫度對終點鋼液磷含量的影響

終點鋼液磷含量與終點溫度呈反比，如果終點鋼液溫度維持在1 627℃時，至少可讓終點鋼液磷含量達至0.009%。所以，為讓終點鋼液磷含量在0.015%范圍內，調控終點溫度，使其小于1 660℃。終點鋼液磷含量與終點溫度呈正比。在溫度控制不變條件下，終點鋼液磷含量與堿度的增加呈反比。為讓終點鋼液磷含量在0.010%范圍內，堿度2.5，需要的溫度為1 620℃；堿度3.0，需要的溫度為1 660℃；需要的溫度1 620℃；堿度3.5，需要的溫度為1 700℃。所以，為達到終點出鋼條件的要求，在保持終點溫度不變的情況下，可通過提升爐渣堿度來獲得較好的脫磷效果。

2.3 終點鋼液磷含量影響因素——終渣MnO含量

如果MnO含量升高，MnO含量與爐渣內部FeO的活度系數呈反比，P2O5活度系數變大，且無疑稀釋了爐渣中CaO濃度與TFe濃度，這對脫磷反應是不利的。所以，為讓終點鋼液磷含量在0.015%內，則爐渣MnO含量需要調控在2.5%～4.0%。當終渣MnO含量增高時，終點鋼液磷含量首先是降低的，然后是增加的。如果終渣MgO含量被調控在3，至少會讓終點鋼液磷含量在0.009%內。原因在于，如果MnO含量在3.2內，因為MnO屬于氧化物的一種，有著較低的低熔點，同時結合爐渣內部SiO2等單一氧化物生成復雜氧化物，這種物質具有較低的熔點，使得爐渣熔點變低，轉爐煉鋼時，便于進行化渣，營造良好的爐渣流動環境，讓渣鋼反應更好地進行，高效脫磷。

2.4 終點鋼液磷含量影響因素——終渣FeO含量

如果終渣FeO含量超過20%時，終點鋼液磷含量與FeO含量呈反比。原因在于，如果爐渣FeO含量太高，爐渣FeO含量越來越高，經過稀釋，使得爐渣堿度變低，對脫磷無益，FeO含量變高，反而會減弱這種有利作用。但當終渣FeO含量變高時，終點鋼液磷含量首先降低，然后升高。如果終渣FeO含量小于20%，終渣FeO含量為12.49%，相應的終點鋼液磷含量為0.036%；終渣FeO含量為17.7%，相應的終點鋼液磷含量為0.010%。原因在于，如果終渣FeO含量在20%內時，終渣FeO含量與添加的礦石等冷料、化渣效果呈正相關，便于脫磷。

3 結論

在高廢鋼比情況下，本文分析了影響轉爐脫磷的因素，以解決轉爐終點鋼液磷含量過高的問題[5]。現以唐鋼65 t轉爐為對象，對入爐鐵水條件與終點條件進行分析。

（1）脫磷影響因素——入爐鐵水條件：終點鋼液磷含量和入爐鐵水溫度呈反比，當入爐鐵水Si含量變高時，終點鋼液磷含量首先是降低的，接著升高；當入爐鐵水磷含量趨于穩定時，終點鋼液磷含量和鐵水磷含量間的關系并不明顯。為讓終點鋼液磷含量在0.015 0%內，需要把鐵水溫度控制在1 300～1 360℃，Si含量控制在0.55%～0.65%。

（2）脫磷影響因素——終點溫度：終點鋼液磷含量與終點溫度呈反比，如果終點鋼液磷含量被調控在1 627℃，至少會讓終點鋼液磷含量達至0.009%。為讓終點鋼液磷含量在0.015%內，則將終點溫度調控在1 660℃內[5]。

（3）脫磷影響因素——終點爐渣成分：終點鋼液磷含量與終渣堿度呈反比，當終渣FeO和MnO含量增多時，終點鋼液磷含量首先是升高的，然后變高。為讓終點鋼液磷含量在0.015%內，則終點堿度至少應控制在2.6，FeO控制在16%～22%，MnO控制在2.5%～4.0%。

此外，后續有關高廢鋼比冶煉條件下的轉爐脫磷技術還需深入研究，以豐富和完善具體理論內容。

1 周朝剛，李 晶，羅開敏，等.轉爐雙渣法脫磷一次倒渣工藝研究[J].鋼鐵釩鈦，2016，37（4）：119-126.

2 周朝剛，王書桓，王文輝，等.基于高廢鋼比的轉爐脫磷工藝研究[J].鋼鐵釩鈦，2017，38（5）：123-128.

3 杜玉濤，董大西，朱 榮，等.轉爐石灰石雙渣低成本工藝研究與實踐[J].工業加熱，2014，（6）：20-22.

4 張同波．新興鑄管80 t轉爐髙效低成本脫磷工藝研究[D].北京：北京科技大學，2014．

5 周朝剛，王書桓，王文輝，等.基于高廢鋼比的轉爐脫磷工藝研究[J].鋼鐵釩鈦，2017，38（5）：123-128.