魏豐雷
（山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司，山東 日照 276800）
摘 要：隨著鋼鐵冶金生產(chǎn)技術(shù)的快速發(fā)展，用戶對(duì)鋼質(zhì)量的要求也在不斷提高。如何改善煉鋼工藝條件、降低轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)成本成為各鋼廠面臨的重大課題。通過試驗(yàn)，確定了最適合山鋼集團(tuán)預(yù)處理中磷鐵水的工藝條件和參數(shù)，使鐵水質(zhì)量達(dá)到了煉鋼生產(chǎn)的要求，從而切實(shí)推動(dòng)了中磷鐵礦的大規(guī)模開發(fā)利用，提高了煉鐵水平，降低了生產(chǎn)成本。
關(guān) 鍵 詞：鐵水；脫磷；研究
近年來，隨著鋼鐵冶金生產(chǎn)技術(shù)的快速發(fā)展，用戶對(duì)鋼質(zhì)量的要求也在不斷提高［１－３］。如，對(duì)于低溫用鋼、海洋用鋼和抗氫致裂紋鋼等高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，要求鋼ｗ（Ｐ）＜０．０１％或ｗ（Ｐ）＜０．００５％。隨著鋼鐵產(chǎn)能的急劇擴(kuò)張，不僅礦石的品位有下降趨勢，礦石中的雜質(zhì)也呈升高趨勢，為改善煉鋼工藝條件，降低轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)成本，要求進(jìn)行鐵水脫磷預(yù)處理［４－５］。
為增強(qiáng)鐵水脫磷的效果，提高鐵水質(zhì)量，本文開展鐵水脫磷工藝技術(shù)研究，以中磷鐵水為研究對(duì)象進(jìn)行脫磷預(yù)處理，確定最科學(xué)的預(yù)處理中磷鐵水的工藝條件和參數(shù)，使鐵水質(zhì)量達(dá)到煉鋼生產(chǎn)要求，從而切實(shí)推動(dòng)磷鐵礦的大規(guī)模開發(fā)和利用。
１ 試驗(yàn)方案
１．１ 試驗(yàn)裝置
試驗(yàn)裝置為５００ｋｇ級(jí)感應(yīng)爐。感應(yīng)爐具有快速加熱功能，并配有頂吹氧槍和底吹供氣系統(tǒng)。煙氣采用干法除塵，處理過程中可以隨時(shí)進(jìn)行測溫和取樣，并觀察熔池反應(yīng)情況。出鋼采用傾動(dòng)方式并直接模鑄。試驗(yàn)可以模擬轉(zhuǎn)爐冶煉的全過程。
１．２ 試驗(yàn)過程
本試驗(yàn)以ｗ（Ｐ）＝０．３０％的中磷鐵水為研究對(duì)象進(jìn)行脫磷預(yù)處理。通過試驗(yàn)，研究脫磷過程中鐵水各成分的變化對(duì)脫磷率的影響，爐渣堿度對(duì)脫磷率的影響，并比較中磷鐵水與低磷鐵水的脫磷規(guī)律。
試驗(yàn)用鐵水采用生鐵及磷鐵配制，低磷和中磷鐵水成分分別見表１。
試驗(yàn)用脫磷劑采用ＣａＯ、Ｆｅ３Ｏ４和ＣａＦ２配制。試驗(yàn)方案見表２。中磷鐵水試驗(yàn)方案主要是提高石灰比例，以維持脫磷必須的高堿度，總渣量也因此提高。
首先將配好的生鐵塊稱重，然后加入爐內(nèi)，爐底吹入氮?dú)夂箝_始送電加熱熔化生鐵，生鐵熔清后測溫取樣。溫度升至（１３５０±１０）℃降槍吹氧，同時(shí)加入預(yù)先混合好的脫磷劑。每３ｍｉｎ取一次樣，根據(jù)結(jié)果計(jì)算脫磷率。
２ 試驗(yàn)結(jié)果與分析
低磷鐵水預(yù)處理時(shí)間為９ｍｉｎ，中磷鐵水預(yù)處理時(shí)間為１２ｍｉｎ，結(jié)果見表３。由表３可知，第７組～第９組中磷鐵水脫磷率較為穩(wěn)定。最高脫磷率達(dá)到９５．００％，最低脫磷率為５６．３３％，平均脫磷率為９．２４％，處理后的鐵水ｗ（Ｐ）＝０．０６％。
２．１ 中磷鐵水預(yù)處理過程鐵水成分變化
脫磷過程中減少碳氧化是脫磷預(yù)處理工藝的核心問題。脫磷過程中碳和磷的變化規(guī)律如圖１所示。為了比較中磷鐵水脫磷過程中碳、磷含量的變化規(guī)律，在圖中同時(shí)繪出低磷鐵水碳、磷成分的變化情況。
從圖１中可以發(fā)現(xiàn)，不論鐵水磷含量高低，脫磷過程都伴隨著碳含量的降低，雖然中磷鐵水磷含量遠(yuǎn)大于低磷鐵水，但其脫磷過程中碳的損失量幾乎是相同的，即隨著磷含量的增加，氧化脫磷過程中磷保護(hù)碳的趨勢增強(qiáng)，更多的氧去脫磷，碳得到了保護(hù)。中磷鐵水脫磷預(yù)處理過程中這一特點(diǎn)以前未被認(rèn)識(shí)。
２．２ 爐渣堿度同脫磷率的關(guān)系
爐渣堿度同脫磷率的關(guān)系如圖２所示，圖２中爐渣堿度是指ＣａＯ的質(zhì)量與（ＳｉＯ２＋Ｐ２Ｏ５）的質(zhì)量的比值。對(duì)于中、低磷鐵水，當(dāng)堿度＜３．５時(shí)，隨著爐渣堿度的提高，脫磷率增加；反之，中磷鐵水脫磷率維持在９０％以上，而低磷鐵水的脫磷率則呈下降趨勢。
２．３ 影響ｌｇＬＰ的因素
渣－鐵間磷的分配比（ＬＰ）反映了爐渣的脫磷能力，分配比越高，爐渣的脫磷能力越強(qiáng)。爐渣堿度同ｌｇＬＰ的關(guān)系如圖３所示，對(duì)于中、低磷鐵水，隨著爐渣堿度的提高，渣－鐵間磷的分配比增加；而低磷鐵水在堿度＞３．５后，磷的分配比降低，說明爐渣脫磷能力下降，可能是由于低磷鐵水的渣量不足所致。
由此可知，當(dāng)造渣模式相同時(shí)，中磷鐵水能夠獲得低磷鐵水同樣高的分配比，在渣量適當(dāng)增加的情況下，相同堿度的爐渣處理中磷鐵水能夠獲得與低磷鐵水同樣的脫磷效果。渣－鐵間磷的分配比與堿度及對(duì)應(yīng)的渣量相關(guān)。
３ 結(jié)語
通過中磷鐵水脫磷預(yù)處理中試試驗(yàn)得到如下結(jié)論。
１）中磷鐵水在脫磷過程中磷的變化規(guī)律較為一致，采用轉(zhuǎn)爐脫磷預(yù)處理工藝時(shí)，對(duì)于含磷量約為０．３％的鐵水，中磷鐵水的脫磷率較為穩(wěn)定，處理時(shí)間為１２ｍｉｎ，最高脫磷率達(dá)到９５．００％，最低脫磷率為５６．３３％，平均脫磷率達(dá)到了７９．２４％，處理后的鐵水磷含量為０．０６％。
２）中磷鐵水脫磷過程中，碳、磷變化規(guī)律同低磷鐵水爐次一致，即隨著處理時(shí)間的增加，脫碳率與脫磷率均同步上升；脫碳量相同時(shí)，中磷鐵水能夠獲得低磷鐵水相同的脫磷效果。
３）中磷鐵水能夠獲得低磷鐵水同樣高的分配比，在渣量適當(dāng)增加的情況下，相同堿度的爐渣處理中磷鐵水能夠獲得與低磷鐵水同樣的脫磷效果。
參 考 文 獻(xiàn)
［１］王金星，段喜海，楊坤，等．含釩鐵水脫磷預(yù)處理工藝的研究及應(yīng)用［Ｊ］．河北冶金，２０１５（８）：５－７．
［２］薄荷，董建君，任倩倩，等．石灰活性和微觀結(jié)構(gòu)對(duì)鐵水脫磷的影響［Ｊ］．特殊鋼，２０１６（５）：１０－１３．
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［４］張偉，劉衛(wèi)星，田鐵磊，等．脫磷劑對(duì)高磷鋼渣氣化脫磷率影響的研究［Ｊ］．燒結(jié)球團(tuán)，２０１４（１）：４７－５０，５９．
［５］杜玉濤，董大西，朱榮，等．特殊鋼石灰石煉鋼脫磷工藝研究及實(shí)踐［Ｊ］．工程科學(xué)學(xué)報(bào)，２０１６（Ｓ１）：169-174.