魏豐雷
（山東鋼鐵集團日照有限公司，山東 日照 276800）
摘 要：隨著鋼鐵冶金生產技術的快速發展，用戶對鋼質量的要求也在不斷提高。如何改善煉鋼工藝條件、降低轉爐煉鋼的生產成本成為各鋼廠面臨的重大課題。通過試驗，確定了最適合山鋼集團預處理中磷鐵水的工藝條件和參數，使鐵水質量達到了煉鋼生產的要求，從而切實推動了中磷鐵礦的大規模開發利用，提高了煉鐵水平，降低了生產成本。
關 鍵 詞：鐵水；脫磷；研究
近年來，隨著鋼鐵冶金生產技術的快速發展，用戶對鋼質量的要求也在不斷提高［１－３］。如，對于低溫用鋼、海洋用鋼和抗氫致裂紋鋼等高級優質鋼，要求鋼ｗ（Ｐ）＜０．０１％或ｗ（Ｐ）＜０．００５％。隨著鋼鐵產能的急劇擴張，不僅礦石的品位有下降趨勢，礦石中的雜質也呈升高趨勢，為改善煉鋼工藝條件，降低轉爐煉鋼的生產成本，要求進行鐵水脫磷預處理［４－５］。
為增強鐵水脫磷的效果，提高鐵水質量，本文開展鐵水脫磷工藝技術研究，以中磷鐵水為研究對象進行脫磷預處理，確定最科學的預處理中磷鐵水的工藝條件和參數，使鐵水質量達到煉鋼生產要求，從而切實推動磷鐵礦的大規模開發和利用。
１ 試驗方案
１．１ 試驗裝置
試驗裝置為５００ｋｇ級感應爐。感應爐具有快速加熱功能，并配有頂吹氧槍和底吹供氣系統。煙氣采用干法除塵，處理過程中可以隨時進行測溫和取樣，并觀察熔池反應情況。出鋼采用傾動方式并直接模鑄。試驗可以模擬轉爐冶煉的全過程。
１．２ 試驗過程
本試驗以ｗ（Ｐ）＝０．３０％的中磷鐵水為研究對象進行脫磷預處理。通過試驗，研究脫磷過程中鐵水各成分的變化對脫磷率的影響，爐渣堿度對脫磷率的影響，并比較中磷鐵水與低磷鐵水的脫磷規律。
試驗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。
試驗用脫磷劑采用ＣａＯ、Ｆｅ３Ｏ４和ＣａＦ２配制。試驗方案見表２。中磷鐵水試驗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，爐底吹入氮氣后開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，同時加入預先混合好的脫磷劑。每３ｍｉｎ取一次樣，根據結果計算脫磷率。
２ 試驗結果與分析
低磷鐵水預處理時間為９ｍｉｎ，中磷鐵水預處理時間為１２ｍｉｎ，結果見表３。由表３可知，第７組～第９組中磷鐵水脫磷率較為穩定。最高脫磷率達到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 中磷鐵水預處理過程鐵水成分變化
脫磷過程中減少碳氧化是脫磷預處理工藝的核心問題。脫磷過程中碳和磷的變化規律如圖１所示。為了比較中磷鐵水脫磷過程中碳、磷含量的變化規律，在圖中同時繪出低磷鐵水碳、磷成分的變化情況。
從圖１中可以發現，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碳的趨勢增強，更多的氧去脫磷，碳得到了保護。中磷鐵水脫磷預處理過程中這一特點以前未被認識。
２．２ 爐渣堿度同脫磷率的關系
爐渣堿度同脫磷率的關系如圖２所示，圖２中爐渣堿度是指ＣａＯ的質量與（ＳｉＯ２＋Ｐ２Ｏ５）的質量的比值。對于中、低磷鐵水，當堿度＜３．５時，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。爐渣堿度同ｌｇＬＰ的關系如圖３所示，對于中、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，當造渣模式相同時，中磷鐵水能夠獲得低磷鐵水同樣高的分配比，在渣量適當增加的情況下，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應的渣量相關。
３ 結語
通過中磷鐵水脫磷預處理中試試驗得到如下結論。
１）中磷鐵水在脫磷過程中磷的變化規律較為一致，采用轉爐脫磷預處理工藝時，對于含磷量約為０．３％的鐵水，中磷鐵水的脫磷率較為穩定，處理時間為１２ｍｉｎ，最高脫磷率達到９５．００％，最低脫磷率為５６．３３％，平均脫磷率達到了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、磷變化規律同低磷鐵水爐次一致，即隨著處理時間的增加，脫碳率與脫磷率均同步上升；脫碳量相同時，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
［１］王金星，段喜海，楊坤，等．含釩鐵水脫磷預處理工藝的研究及應用［Ｊ］．河北冶金，２０１５（８）：５－７．
［２］薄荷，董建君，任倩倩，等．石灰活性和微觀結構對鐵水脫磷的影響［Ｊ］．特殊鋼，２０１６（５）：１０－１３．
［３］軒心宇，施哲，漆鑫，等．基于ＣａＯ－ＳｉＯ２－ＦｅＯ－Ｎａ２ＯＡｌ２Ｏ３渣系的中高磷鐵水脫磷試驗研究［Ｊ］．礦冶，２０１５（２）：５１－５４．
［４］張偉，劉衛星，田鐵磊，等．脫磷劑對高磷鋼渣氣化脫磷率影響的研究［Ｊ］．燒結球團，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踐［Ｊ］．工程科學學報，２０１６（Ｓ１）：169-174.