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1、转炉终点钢水残锰含量及其影响因素分析杨传信 1、李鹏超 1，2、薛正良2、卢昭军 2、刘强2、李平 21.临沂华盛江泉管业，山东，临沂276017； 2武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室，湖北，武汉 430081摘 要：通过对转炉终点生产数据和铁水成分的统计分析，研究了影响转炉 终点钢水残锰含量的因素及其变化规律。研究说明，转炉终点碳含量和铁水 硅含量对转炉终点钢水残锰含量及其收得率影响最大；提高转炉终渣碱度和 终渣 FeO 含量对转炉终点钢水残锰含量及锰收得率产生不利影响。铁水初始 锰含量升高有利于提高转炉终点钢水残锰含量，但锰的收得率反而下降；转 炉终点钢水温度对锰收得
2、率的影响不明显。关键词：转炉，终点残锰，终点控制The Residual Manganese Content in Molten Steel of End-point ofBOF Operation and its influencing factorsYANG Chuanxin1,LI Pengchao1,2, XUE Zhengliang2, LU Zhaojun2, LIU Qiang2, LI Ping11. Linyi Huasheng Jiangquan Pipes Co., Ltd., Linyi 276017; 2. Key Laboratory for Ferrous Met
3、allurgy and Resources Utilization of Ministry of Education, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081ABSTRACT: Through the statistical analysis to the production data of end-point of BOF and the contents of molten iron, the factors affected end-point residual content of manganese of B
4、OF and its law have been researched, which has illustrated that the end point carbon content of BOF and initial silicon content of molten iron are the key factors for end-point residual content of manganese and its yield rate. Its disadva nt agfeotraising the basicity and FeO content of end slag of
5、BOF to end-point residual content of manganese and its yield rate. Raising the manganese content of molten iron could increase the residual manganese content at end-point of BOF, but decrease its yield rate. The end temperature of molten steel in BOF is unessential to the yield rate of manganese.KEY
6、 WORDS：BOF, end-point residual content of manganese, end-point control提高转炉钢水终点残锰含量是降低炼钢生产成本的重要手段，近年来国内许多钢厂开展 了在转炉中加锰矿的“锰矿直接合金化”工业试验研究14，旨在提高转炉终点残锰含量， 降低炉后合金化用锰铁单耗。临沂华盛江泉管业于2008年9月建成投产后，用120t顶底复 吹转炉-120tLF精炼炉-八机八流合金钢连铸机生产20#优质碳素管坯钢，年产钢坯160万吨， 棒材140万吨。500m3高炉投产以来，铁水锰含量波动在0.300.65%2%。为了使铁水中 的锰在转炉终点钢水中尽
7、可能多地保留下来，通过对转炉终点钢、渣成分分析和与铁水成分 的比照，用统计分析的方法研究了相关工艺参数与转炉终点钢水残锰含量之间的关系，探讨 影响转炉终点钢水残锰含量和锰收得率的因素，为转炉提高终点钢水残锰，进一步降低炼钢生产成本提供指导。1. 冶炼工艺临 沂 华 盛 江泉 管 业 炼 钢厂 采 用 BOF-LF-CC 工 艺 生 产 20# 优 质 碳素 管坯 钢 C0.170.23%、Si 77%、Mn 0.350.653535%，120t 转炉平均装入铁水 120t + 生铁 15T+废钢 10t,采用单渣高拉碳工艺吹炼，石灰及白云石加入量5060kg/t,吹氧12min左右倒炉取样，
8、终点控制目标：R=3.54.0、C=0.12%0.17%、P、Sv0.025%、温度 1640C1680C。保证 红包出钢，出钢时必须加挡渣球，当钢水出来1/5后，顺序加入硅锰、高碳锰铁、脱氧剂， 出钢3/44/5时堵挡渣塞，转炉下渣厚度控制在50mm以下，炉后加完合成精炼渣后送LF 站对钢水精炼。2. 转炉吹炼过程中锰的氧化与复原热力学分析开吹初期，铁水中的锰按反应式1,被氧气氧化进入炉渣，使渣中MnO含量升高， 并促进早期化渣。Mn + 1/2O 2 = (MnO)AGO = 405250 + 125.41Tj/mol1,吹炼中期，随着熔池温度升高，钢水脱碳反应加速，前期被氧化进入渣中的M
9、nO部分 按式 2,复原重新返回钢液。(MnO) + C = Mn + COAG 0 = 287440 170 .08T J/mol2吹炼后期，随着钢水碳含量下降，钢水和炉渣的氧化性大大增加，钢水中的锰按式3, 和式 4,被重新氧化进入炉渣。Mn + O = (MnO )AG 0 = -288100 + 128.3TJ/mol 3,Mn+(FeO)=(MnO)+FeAG0 = -174314 + 77.49T J/mol4铁水中的锰在转炉吹炼前期被氧化进入渣中，提高了渣中MnO含量，这与向转炉中加 入锰矿进行直接合金化的作用十分相似。转炉吹炼中期渣中MnO的复原和后期钢水中锰的 再氧化规律与
10、Mn 或 MnO 的初始来源无关。因此，研究转炉生产相关工艺参数与转炉终点 钢水残锰含量及其收得率之间的关系，对转炉锰矿直接合金化也具有很好的指导意义。3. 影响转炉终点残锰含量及锰收得率的因素3.1 数据的采集与分组现场采集了2011年8月转炉生产数据302组，剔除不完整数据后得到有效样本数据288 组。将288组有效样本数据先按铁水硅含量范围： 0.200.29%、 0.300.39%、 0.400.49%和0.500.59%进行分组，分别计算出铁水平均Si和Mn含量、转炉终点平均温度及钢水平均 成分C、Mn、P、S和转炉终渣成分，并将转炉终点钢水残锰含量与铁水锰含量之比定 义为锰收得率M
11、计算结果见表1。表1转炉生产数据按铁水Si含量分组耳Mn%有效样本数 Si 平均平均 T(C)C Mn P S CaO MgO SiO2 Al2O3 FeO RSi Mn22351016434144007 1641 16155620.79 3 31.01800164713016452从表1可见，铁水Si含量分布在0.300.39%的有效样本数最多，占有效样本总数的50%。 因此，将铁水Si在0.300.39%的144组数据再按转炉终点钢水C含量范围：0.050.07%、 0.080.10%、0.110.13%、0.140.16%和三0.17%进行分组，分别计算出各组铁水平均Si和 Mn含量、转
12、炉终点平均温度及钢水平均成分C、Mn、P、S、转炉终渣成分和锰收得率耳Mn、，计算结果见表2。表2铁水Si含量00.39%的144个样本按转炉终点C含量分类样本铁水成分（）转炉终点钢水温度及成分、转炉终渣成分、耳Mn数Si MnC 平均C MnPS T(C) CaOMgO SiO2 Al2O3 FeO R、138101646 03450916465207-16429190-163515016293.2铁水Si含量的影响转炉吹炼初期，铁水中的Si迅速氧化成Sio2参与前期造渣，紧接着铁水中的Mn在脱0.080.25 0.300.35 0.40 0.45 0.50 0.55 铁水 Si 含量，%,
13、量含M点终炉转%，率得收 nM(a) (b)图1铁水Si含量对转炉终点Mn含量和Mn收得率的影响Fig.l Effect of silicon content of molten iron on end point manganese content and its yield rate of converter碳前被大量氧化成MnO进入渣中，促进前期化渣。因此，铁水Si含量主要影响转炉渣量, 当铁水Si高时，氧化进入渣中的SiO2增加，在炉渣碱度不变的情况下需要消耗更多石灰， 转炉渣量明显增大，对渣中MnO起到稀释作用，不利于中期锰的复原。图1为按表1数据绘制的铁水Si含量对转炉终点残Mn及
14、Mn收得率影响的关系。由 图1可见，随着铁水Si含量增加，尽管转炉终点Mn含量变化不大，但Mn收得率明显下 降。从表1可以看出，铁水Mn含量是随铁水Si含量升高而增加的。但铁水Mn含量的增 加,仍然会被氧化成MnO进入炉渣，当转炉渣量因铁水Si含量升高而增加时，渣中的MnO 含量并没有得到增加。因此，随铁水 Si 含量升高，转炉渣量增大，锰收得率下降。由图 1 b可见，要想获得30%以上的Mn收得率，铁水Si含量应低于0.35%。转炉终点 C 含量的影响转炉吹炼末期，随着钢水中C含量逐渐下降，钢水和炉渣氧化性逐渐增强，钢水回Mn 反应2逐渐减弱，而钢水脱Mn反应3和4逐渐增强，最终转炉终点Mn
15、含量决 定于上述三个反应的平衡。终点钢水C含量越高，有利于钢水回Mn反应2进行。同时, 随终点钢水C含量提高，钢水氧化性和炉渣氧化性下降，钢水脱Mn反应3和4受 到抑制。因此，转炉终点碳含量对钢水残Mn及其收得率的影响很大。图2为按表2统计数 据给出的在用Si=0.30%0.39%的铁水吹炼的条件下，转炉终点C含量对转炉终点残Mn和 Mn收得率的影响关系。由于铁水Si含量变化范围很小，图2的结果可以认为已经排除了转 炉渣量的影响。从图2可见,转炉残Mn含量和Mn收得率随着终点C含量升高而显著升高, 要想获得30%以上的Mn收得率，转炉终点C应不低于0.10%见图2b。0.060.080.100.120.140.160.18转炉终点 C 含量，%a500000 %，量含 nM 点终炉转0.060.080.100.120.140.160.18转炉终点 C 含量，%b3%，率得收 nM270.10
