轉(zhuǎn)爐高磷鐵水的冶煉

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1、轉(zhuǎn)爐高磷鐵水的冶煉劉春森唐山德龍煉鋼廠摘要：隨著市場形勢的惡化，高爐大量廉價高磷礦的使用和燒結(jié)配加鋼渣粉等一系列降本措施的應(yīng)用，使我廠鐵水磷含量不斷升高，鐵水最高磷含量達(dá)到0.160%，傳統(tǒng)冶煉工藝已經(jīng)無法滿足現(xiàn)有鋼種的脫磷要求，通過采用留渣雙渣法解決了轉(zhuǎn)爐高磷鐵水的冶煉問題，達(dá)到了轉(zhuǎn)爐高效脫磷的目的，但采用留渣雙渣進(jìn)行脫磷會對生產(chǎn)節(jié)奏造成一定的影響。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐煉鋼；高效脫磷；留渣雙渣1前言2013隨著鋼鐵市場形勢的惡化，成本最低化成為每個企業(yè)亟需解決的問題。唐山德龍毗鄰京唐港，具有臨港優(yōu)勢，原料以外礦為主，但目前使用的主流外礦普遍磷含量偏高，造成高爐鐵水磷偏高，平均

2、在0.120%左右。如果燒結(jié)要配加鋼渣粉，則鐵水磷含量還會繼續(xù)提高，據(jù)以往經(jīng)驗，最高可到0.160%左右。轉(zhuǎn)爐脫磷負(fù)擔(dān)重，不僅制約到下一步繼續(xù)開發(fā)低磷鋼種，也阻礙了燒結(jié)配加鋼渣粉降成本的途徑。鑒于以上兩點，唐山德龍?zhí)岣咿D(zhuǎn)爐脫磷效率的研究，無論對于繼續(xù)開發(fā)低磷鋼，還是放開鐵水磷含量，降低鐵前成本，具有重要意義。2傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐冶煉工藝2.1單渣法就是在冶煉過程中只造一次渣，中途不倒渣、不扒渣、直到終點出鋼。當(dāng)鐵水Si、P、S含量較低時，或者鋼種對P、S要求不嚴(yán)格，以及冶煉低碳鋼種時，均可以采用單渣操作。單渣操作工藝比較簡單，吹煉時間短，易于實現(xiàn)自動控制。2.2雙渣法雙渣法是在冶

3、煉過程中到兩次渣，第一次倒渣后繼續(xù)冶煉再次造渣，第二次倒渣后才出鋼。雙渣法主要是在冶煉高硅鐵水時應(yīng)用，目的是為了減少噴濺的發(fā)生。雙渣法能夠冶煉硅比較高的鐵水但是增加鋼鐵料消耗。2.3留渣法留渣法是將上一爐的終點渣部分或全部留給下一爐使用，此方法的有優(yōu)點是能夠降低白灰消耗，實現(xiàn)少渣冶煉。留渣法的缺點是兌鐵過程容易噴濺造成安全隱患。以上三種冶煉方法在我廠均有采用，在冶煉Q195時采用用單渣法操作平均的脫磷率為82.88%左右。雙渣法主要是在鐵水硅大于0.50%時應(yīng)用；留渣則主要針對鐵水硅小于0.20%時，為了提高前期的開渣速度，提高脫磷率。傳統(tǒng)的冶煉工藝在冶煉磷小于0.12

4、0%時基本能夠滿足我廠現(xiàn)有鋼種的要求，但隨著高爐大量使用高磷礦和配加鋼渣粉，造成鐵水磷含量波動較大，磷最高能夠達(dá)到0.160%左右，此時對于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐冶煉工藝就很難達(dá)到現(xiàn)有鋼種的脫磷要求。如何在現(xiàn)有條件下實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐的高效脫磷，結(jié)合留渣和雙渣兩種工藝的特點，提出“留渣雙渣法”工藝。3脫磷反應(yīng)機(jī)理在留渣雙渣法中的應(yīng)用3.1轉(zhuǎn)爐脫磷的反應(yīng)機(jī)理3.1.1脫磷的熱力學(xué)原理(1)：脫磷反應(yīng)為：3（CaO）+2[P]+5(FeO)=(3CaO·P2O5)+5Fe…………（1）lgK=40067/T-15.06……………………………………………………（2）式中，K為平衡常數(shù)；T為反應(yīng)溫度

5、從式（1）中可以看出，適當(dāng)提高爐渣中的CaO、FeO含量，能夠促進(jìn)脫磷反應(yīng)的進(jìn)行。從式（2）中可以看出，隨著反應(yīng)溫度的升高，平衡常數(shù)降低，不利于脫磷反應(yīng)的進(jìn)行。3.1.2脫磷反應(yīng)的動力學(xué)條件：轉(zhuǎn)爐冶煉過程脫磷反應(yīng)基本是在鋼渣界面上進(jìn)行，脫磷速率主要受渣鋼兩側(cè)的傳質(zhì)速率控制。因此，充分的攪拌是促進(jìn)脫磷反應(yīng)的動力學(xué)條件。同時良好的流動性有利于提高渣鋼接觸面積，促進(jìn)脫磷反應(yīng)的進(jìn)行。3.2留渣雙渣法留渣雙渣流程如圖1所示。圖1留渣雙渣流程圖留渣雙渣工藝(見圖1)的基本原理是利用了吹煉前期溫度低，有利于脫磷的熱力學(xué)條件，較低的堿度達(dá)到較高脫磷效率的目的，在脫磷渣脫磷能力接近飽和時

6、將低堿度脫磷渣倒出，大幅度降低爐內(nèi)磷負(fù)荷水平；倒渣結(jié)束后重新加料造脫碳渣，此時因為爐內(nèi)磷負(fù)荷已經(jīng)較低，即便脫碳期不利于脫磷，磷在渣鋼間分配比較低，依然可以實現(xiàn)終點磷含量較低的目的。由于脫磷期結(jié)束倒出了大部分爐渣，爐內(nèi)SiO2含量大幅度降低，脫碳期只需加入較少的渣料即可達(dá)到較高的堿度，因脫碳期爐內(nèi)溫度升高，不利于脫磷，脫碳期的高堿度脫碳渣在低溫階段還具有較高的脫磷效率，因此，將出鋼后的脫碳渣通過濺渣等手段固化，留在爐內(nèi)，作為下一爐次的脫磷渣，利用脫磷期的低溫條件，重新具備較高脫磷能力，減少前期渣料加入量。如此反復(fù)循環(huán)，可以實現(xiàn)在渣料成本不會大幅度升高的前提下，實現(xiàn)較高的脫

7、磷效率。3.3爐渣雙渣法工藝難點留渣雙渣工藝將整個轉(zhuǎn)爐冶煉分為三個階段，第一個階段為脫磷階段；第二階段為脫碳階段。第三階段為固化爐渣階段。鋼水中的磷的變化(2)如圖2所示，它是以隨著吹煉時間先下降然后升高再下降最后穩(wěn)定在一個范圍內(nèi)，所以雙渣留渣的難點是在脫磷階段如何實現(xiàn)高效脫磷。圖2鋼水中的磷、溫度與吹煉時間變化曲線通過查閱文獻(xiàn)(4)最佳脫磷溫度為1350℃-1420℃，前期的堿度控制在1.5左右，F(xiàn)eO控制在9%-15%。但是通過實驗我廠的數(shù)據(jù)統(tǒng)計與其他廠存在一定的差距。實驗全部在冶煉Q195過程進(jìn)行。4留渣雙渣法實驗及數(shù)據(jù)分析4.1脫