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1、廖鹏，侯泽吐，秦哲，张兴中，仇圣桃（钢铁研究总院连铸技术国家工稈研究中心，先进钢铁流稈及材料国家重点实验室，北京100081）摘要：通过现场试验，研究了在同一转炉内进行前期脱磷倒渣后，中后期少渣脱碳以冶炼 超低磷钢的工艺，即复吹转炉双渣吹炼脱磷工艺。结果表明：在铁水磷质量分数为0.11% 0.14%条件下，半钢和终点渣碱度控制在2.02.3和3.63.8, TFc质量分数控制在14%16% 和16%18%,半钢倒渣量40%60%,可以使转炉终点磷质量分数控制在0.007%以下。 关键词：复吹转炉；脱磷率；磷分配比；炉渣成分磷对于绝大多数钢种来说是有害元素,磷偏聚在晶界上会降低钢的低温韧性和引起
2、冋火 脆性，磷还降低钢的力学性能、可焊性、抗裂纹性、不锈钢的抗腐蚀性。目前，由于世界 各国国防、交通、石油和汽车等行业的发展和技术的进步，对钢铁材料的使用性能要求越来 越苛刻，对钢中磷含量提岀更高要求。一些低温用钢、海洋用钢、抗氢致裂纹钢（用作长期 野外作业的重轨，天然气、石油输送管道以及石油精炼设备等）要求w（P）小于0.01%或 0.005%叫顶底复吹转炉冶炼技术是提高产品质最、扩大品种、降低成本、减少喷溅和提高 炼钢生产能力的重要手段之一囚。其中，复吹转炉双渣吹炼脱磷法是在铁水预处理过程中， 利用复吹转炉吹炼前期低温的有利条件实现充分脱磷，半钢倒掉40%60%脱磷渣后进行少 渣吹炼，并出
3、钢胡脱碳渣作为下一炉前期脱磷渣，以提高脱磷效果。这样在不增加冶炼设备 的条件下，不仅使转炉热效率提高，而且降低生产成木，提高生产效率。本文根据新钢（低温保碳出钢）现场试验结果，通过计算脱磷率和磷在渣/钢间分配比，研 究它们与温度、炉渣组成、半钢w（C）/u（P）比值的关系，确定了复吹转炉脱磷期控制温度范 围，以及前期脱磷和后期脱碳过程相关的工艺参数。1研究方法及试验结果1.1研究方法在新钢120t顶底复吹转炉上，采用复吹转炉双渣吹炼脱磷法讲行试验。造渣料主要包括 石灰、烧结矿、门云石。前期氧枪供氧流童为1500018000rrr7h, I】作氧FR0.801.05MPa, 相对枪位1.501.
4、90m；中后期氧枪供氧流量为2000023000n?/h,工作氧压0.801.05MPa, 相对枪位1.401.70m；底吹供气流量140160m3/h,底吹供气压力1.00l.lOMPa。原料铁 水的化学成分（质量分数）及平均温度见表1,废钢比约为15%o I铁水限分及厚均91度lallr I Aernsr trmprrlrv andof hH mcUl $Mn/ %1 2丄0 270381.2试验结果试验总共20炉，表2列出了其中5炉半钢及终点钢、渣成分和脱磷效果，以及20炉试验的 相应平均值。由平均值可知，脱磷期脱磷率49.83%,磷分配比为17.60；脱碳期脱磷率85.71%, 磷分配
5、比为154.05；整个转炉炼钢过程平均总脱磷率92.57%。I ahlr 2 EHrct of dephiphnn/ailhBn in I be mollm %lrrlCaOMigAlfhPiI (b X 分配比图|温度对半钢脱审效果的彩响Fig. I EfTwt of lmi|MTaturc (b) 2 分配比.992块点洱度对脱确效果的影响Fi. 2 Effect of lemperaturr on I he effect of dephosphorization in lhe mollrn sled为了获得较好的脱磷效果，半钢温度应该控制在14001440C较为合理，终点温度控制 在15
6、801600C较为合理。而李建新等通过理论计算，得出当半钢温度小于1320C时， AG0,转炉熔池中P优先于C氧化，认为此时可以在C大量氧化前，并且温度没有升高 的时候，倒炉排脱磷渣时机最好。导致理论计算和新钢现场试验结果的旁异的原因是：脱磷 是强放热反应，升高温度脱磷，平衡常数KP值减少，会使磷分配比降低，对磷从金属向炉 渣的转移不利；但炉内铁水温度还要满足渣料熔化的要求，低温难于获得碱度高、流动性好 的均匀渣，温度升高降低了炉渣的黏度，加速了石灰的熔解，从而有利于磷从金属向炉渣的 转移。炼钢过稈是一个复杂的综合过稈，温度过低不仅对脱碳段的升温和终点温度控制不利, 而且影响脱磷期碱度和脱磷动
7、力学条件的提高。因此，现场实际脱磷要选择一个比理论计算 值偏高的、合适的温度范围，同时保证熔池温度平稳上升。市此可见，冶炼初期要根据铁水温度采用不同的操作制度。铁水温度低，要采川低枪位 操作以提高熔池温度，加速石灰的熔解，迅速形成初期渣，充分利用前期炉渣(FeOn)高、炉 温低的优势，快速脱磷。若铁水温度过高，冶炼初期要适当采用高枪位操作，并加入部分矿 石，抑制炉温的快速升高，同时也有利于石灰的溶解，延长冶炼在低温区(14001440C)的 运行时间。前期脱磷后，倒掉40%60%高SO、高PO的炉渣，在中示期脱碳阶段，造高碱度炉 渣，以保持前期的脱磷成果，但也要求转炉熔池温度升高，炉渣流动性变
8、好的同时，高温返 磷会影响终点脱磷效果。因此，终点温度也要控制在-个合适的温度范亂 脱碳处理麻的渣 胡在炉内，作溅渣护炉使用，也可在下一炉脱磷处理时作为脱磷渣使用，利用其高碱度、高 氧化性和物理热，加速前期化渣，提高前期脱磷率。2.2炉渣氧化性对脱磷效果的影响脱磷过稈中P与O结合生成P2O5后，与石灰中的CaO作用生成3CaOP2O5或 4Ca0P205o炉渣高氧化性有利于脱磷，(FcOJ在脱磷过稈中起双重作用，一方面是作为磷 的氧化剂起氧化磷的作用，(FeOJ含量高可以促使铁水中的P更好地与固定剂结合；另一方 血充当把(P2O5)结合成(3FQP2O5)的基础化合物的作用。此外，(FeOJ升
9、高会促进氧化钙在 渣中的溶解，但过高的(FeOJ会造成铁损失率高。图3和图4分别表示半钢渣和终点渣中TFc含量对脱磷效果的影响。由图3可知，当半钢 渣中TFe质量分数在8%19%,随TFe含量的增大，脱磷率和磷分配比均呈增加趋势。其 中,最大脱磷率为68.50%,对应TFe质量分数为13.81%，磷分配比最大为39.17,对应TFe 质最分数为18.89%0 rfl图4可知，当终点渣中TFe质量分数在12%24%,随TFe含最的增 大,脱磷率和磷分配比近似呈增加趋势。其中，最大脱磷率为93.48%,对应TFe质量分数 为20.19%,磷分配比最大为346.38,对应TFe质量分数为20.19%
10、。20TFc)e(n股Q”，(i g分配比.图J半创渣中含对肢皆效果的影响Kijt 3 Effect of lYc h|)hn in Ihv MmiskTlhsphorizatin in the molten Meel炉渣TFe |主要成分为(FeO),脱磷反应中O的高低实际上是由熔渣中(FeO)的活度决 定的。随肴炉渣(FeO)含最的增加，(FeO)的活度增大，有利于脱磷。炉渣(FeO)含量越高， 磷在渣/钢间的分配比越大。可见，要提高磷分配比，即提高熔渣的脱磷能力，必须提高熔 渣(FcO)的活度。在转炉冶炼前期低温、低碱度条件下，(FcO)的活度系数变化不大，增加渣 中(FeO)的浓度是增
11、大(FeO)的活度的主要手段。另外，(FeO)含量高可以增加熔渣的流动性, 对改善脱磷的动力学条件也是有利的。但(FeO)含量过高，将稀释(CaO)的脱磷作用，在生产 实际中，渣中(FeO)含量还必须满足其他条件，如不造成大的喷溅等。考虑中后期脱碳处理 后，提高终点渣的氧化性以减少钢水冋磷，以及终点渣留在炉内，在下一炉脱磷处理时作为 脱磷渣使用，因而可以适当提高终点渣中TFe含量。因此，为了获得较好的脱磷效果，半 钢渣中TFc质量分数保持在12%16%,转炉终点渣中TFe质量分数保持在16%20%。 2.3炉渣碱度对脱磷效果的影响图5和图6分别表示半钢渣和终点渣碱度对脱磷效果的影响。市图5可知，当半钢潰碱度 在1.72.7,随碱度的增大，脱磷率和磷分配比均呈增大的趋势。其中，最大脱磷率为68.50%, 对应碱度2.02,磷分配比最大为39.17,刘应碱度2.61。由图6可知，当终点渣碱度在2.24
