劉鑫光
(唐山不銹鋼有限責(zé)任公司煉鋼分廠轉(zhuǎn)爐作業(yè)區(qū),河北 唐山 063100)
摘要:高廢鋼比冶煉條件下,為有效解決轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼液磷含量偏高問題,結(jié)合鋼廠設(shè)備條件與原料,現(xiàn)階段以單渣法、雙聯(lián)法等為轉(zhuǎn)爐脫磷的主要方法,這兩種方法冶煉鋼種多是低磷、超低磷等。現(xiàn)使用 65 t 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐,深入研究了高廢鋼比冶煉條件下的轉(zhuǎn)爐脫磷技術(shù),達(dá)到了合理控制終點(diǎn)鋼液磷含量的目的,希望本次研究對今后工業(yè)生產(chǎn)有一定可借鑒之處。
關(guān)鍵詞:高廢鋼比;冶煉;轉(zhuǎn)爐脫磷
雙聯(lián)法與雙渣法通常對磷含量要求并不高,如果磷在鋼液中含量為 0.010% ~ 0.025%,脫磷時(shí)使用單渣法。現(xiàn)階段為利用更多的廢鋼,減少鋼鐵料的損耗,獲得更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,當(dāng)鐵水量供應(yīng)匱乏情況下,需要兌入更多的廢鋼,一般廢鋼控制比加入量保持在8.4% ~ 20.4%,高廢鋼比將阻礙冶煉生產(chǎn),比較突出的原因就是使得終點(diǎn)鋼液磷含量過高,進(jìn)而使得鋼材性能變?nèi)酰荒苓_(dá)至客戶對鋼材性能的需求[1-2] 。為減少這種不利影響,滿足鋼種所需的磷含量,筆者結(jié)合自身對此的相關(guān)認(rèn)識進(jìn)行分析,以期推動企業(yè)順利生產(chǎn)。
1 鋼液磷含量影響因素——鐵水條件
1.1 終點(diǎn)鋼液磷含量影響因素——入爐鐵水溫度
如果試驗(yàn)爐次入爐鐵水溫度保持在1 266 ~ 1 361℃時(shí),入爐鐵水溫度升高,終點(diǎn)鋼液磷含量反而會降低。例如,鐵水由 1 266℃變?yōu)?1 361℃,而終點(diǎn)鋼液磷含量則由 0.035% 降低到 0.013%。原因在于,轉(zhuǎn)爐冶煉時(shí)加入的廢鋼比、入爐鐵水溫度與鐵水 Si 含量提供主要的熱量來源,兩爐次相對的 Si 含量變化與加入的廢鋼比呈反比關(guān)系,對應(yīng)的廢鋼比分別為 15.10%、17.85%。
從中可見,高廢鋼比情況下鐵水溫度過高,有助于脫磷,入爐鐵水溫度增高,冶煉時(shí)添加的輔料造渣快速,化渣效果好,便于脫磷。所以,為讓終點(diǎn)鋼液磷含量在 0.015% 范圍內(nèi),需要將重點(diǎn)溫度控制在1 300 ~ 1 360℃。
1.2 終點(diǎn)鋼液磷含量影響因素——入爐鐵水磷含量
試驗(yàn)爐次入爐磷含量分布在 0.102% ~ 0.122%,許多終點(diǎn)鋼液磷含量往往維持在 0.015% ~ 0.025%。
許多爐次入爐鐵水磷含量維持在0.111 4%~0.112 0%,從中可見,入爐鐵水具有比較穩(wěn)定的磷含量。以入爐鐵水磷含量為依據(jù)不難發(fā)現(xiàn),當(dāng)入爐磷含量偏低,冶煉過程脫磷則承受更小的壓力,終點(diǎn)鋼便含有較低的液磷。
從真實(shí)情況看,終點(diǎn)鋼液磷含量和入爐鐵水磷間無線性關(guān)系可言,換言之,當(dāng)入爐鐵水磷含量趨于較為平穩(wěn)時(shí),終點(diǎn)鋼液磷含量和鐵水磷含量間的關(guān)系并不突出。在冶煉中,鐵水條件與過程吹煉條件等往往影響終點(diǎn)鋼液磷含量的高與低,其中,冶煉中溫度與造渣效果的控制是主要因素。
1.3 終點(diǎn)鋼液磷含量影響因素——入爐鐵水 Si 含量
如果將鐵水 Si 含量調(diào)控在 0.72% ~ 0.98%,終點(diǎn)鋼液磷含量與入爐鐵水 Si 含量呈正比,如鐵水 Si含量 0.074%、終點(diǎn)鋼液磷含量 0.022%,則鐵水 Si 含量 0.098% 時(shí),終點(diǎn)鋼液磷含量為 0.026%。原因在于,Si 含量較高,添加更多的渣料,使得冶煉熱量匱乏,阻礙化渣,不易脫磷,且冶煉時(shí),為降低生產(chǎn)成本,將成本因素考慮在內(nèi),高鐵水 Si 條件下,相比理論加入量,實(shí)際造渣料加入量較少,對脫磷無益[4] 。
如果鐵水 Si 含量保持在 0.40% ~ 0.67%,終點(diǎn)鋼液磷含量與入爐鐵水 Si 含量呈反比,如果將鐵水 Si 含量控制在 0.054%,至少會讓終點(diǎn)鋼液磷含量維持在0.009%。原因在于,鐵水含有較高的 Si 含量,冶煉時(shí)供給更多的熱量,且添加的渣料較大,有助于脫磷。總之,為讓終點(diǎn)鋼液磷含量在 0.010% 范圍內(nèi),最好把鐵水 Si 含量調(diào)控在 0.55% ~ 0.65%。
2 鋼液磷含量影響因素——終點(diǎn)條件
2.1 終點(diǎn)鋼液磷含量影響因素——終渣堿度
理論終點(diǎn)鋼液磷含量與終渣堿度呈反比。當(dāng)終渣堿度不超過 2.6 時(shí),終點(diǎn)鋼液磷含量明顯受到終渣堿度的影響。當(dāng)終點(diǎn)磷含量調(diào)整到 0.015% 之內(nèi),終點(diǎn)溫度為 1 600℃時(shí),終渣堿度控制在 2.4 以上;當(dāng)終點(diǎn)溫度為 1 640℃時(shí),終渣堿度控制在 2.8 以上;當(dāng)終渣堿度為 2.65 時(shí),相應(yīng)的終點(diǎn)鋼液磷含量為0.009%。原因在于,如果終渣堿度在 3.0 以下,則需更多的爐渣堿度,與常規(guī)冶煉工藝相比,造渣輔料中的石灰石與石灰等則會添加更多,產(chǎn)生非常多的渣量,且熔池提供充足的熱量,保障了良好的化渣效果,便于轉(zhuǎn)爐脫磷;終點(diǎn)溫度為 1 680℃時(shí),終渣堿度控制在 3.4 以上[3] 。實(shí)際終點(diǎn)鋼液磷含量與渣堿度呈反比,如果終渣堿度為 2.07,相應(yīng)的終點(diǎn)鋼液磷含量為0.035%。所以,為讓終點(diǎn)鋼液磷含量不超過 0.015%,調(diào)控終點(diǎn)堿度,使之大于 2.6。
2.2 終點(diǎn)溫度對終點(diǎn)鋼液磷含量的影響
終點(diǎn)鋼液磷含量與終點(diǎn)溫度呈反比,如果終點(diǎn)鋼液溫度維持在 1 627℃時(shí),至少可讓終點(diǎn)鋼液磷含量達(dá)至0.009%。所以,為讓終點(diǎn)鋼液磷含量在0.015%范圍內(nèi),調(diào)控終點(diǎn)溫度,使其小于 1 660℃。終點(diǎn)鋼液磷含量與終點(diǎn)溫度呈正比。在溫度控制不變條件下,終點(diǎn)鋼液磷含量與堿度的增加呈反比。為讓終點(diǎn)鋼液磷含量在 0.010% 范圍內(nèi),堿度 2.5,需要的溫度為1 620℃;堿度 3.0,需要的溫度為 1 660℃;需要的溫度1 620℃;堿度3.5,需要的溫度為1 700℃。所以,為達(dá)到終點(diǎn)出鋼條件的要求,在保持終點(diǎn)溫度不變的情況下,可通過提升爐渣堿度來獲得較好的脫磷效果。
2.3 終點(diǎn)鋼液磷含量影響因素——終渣 MnO 含量
如果 MnO 含量升高,MnO 含量與爐渣內(nèi)部 FeO的活度系數(shù)呈反比,P2O5 活度系數(shù)變大,且無疑稀釋了爐渣中 CaO 濃度與 TFe 濃度,這對脫磷反應(yīng)是不利的。所以,為讓終點(diǎn)鋼液磷含量在 0.015% 內(nèi),則爐渣MnO 含量需要調(diào)控在 2.5% ~ 4.0%。當(dāng)終渣 MnO 含量增高時(shí),終點(diǎn)鋼液磷含量首先是降低的,然后是增加的。
如果終渣 MgO 含量被調(diào)控在 3,至少會讓終點(diǎn)鋼液磷含量在0.009%內(nèi)。原因在于,如果MnO含量在3.2內(nèi),因?yàn)?MnO 屬于氧化物的一種,有著較低的低熔點(diǎn),同時(shí)結(jié)合爐渣內(nèi)部 SiO2 等單一氧化物生成復(fù)雜氧化物,這種物質(zhì)具有較低的熔點(diǎn),使得爐渣熔點(diǎn)變低,轉(zhuǎn)爐煉鋼時(shí),便于進(jìn)行化渣,營造良好的爐渣流動環(huán)境,讓渣鋼反應(yīng)更好地進(jìn)行,高效脫磷。
2.4 終點(diǎn)鋼液磷含量影響因素——終渣 FeO 含量
如果終渣 FeO 含量超過 20% 時(shí),終點(diǎn)鋼液磷含量與 FeO 含量呈反比。原因在于,如果爐渣 FeO 含量太高,爐渣 FeO 含量越來越高,經(jīng)過稀釋,使得爐渣堿度變低,對脫磷無益,F(xiàn)eO 含量變高,反而會減弱這種有利作用。但當(dāng)終渣 FeO 含量變高時(shí),終點(diǎn)鋼液磷含量首先降低,然后升高。如果終渣 FeO含量小于 20%,終渣 FeO 含量為 12.49%,相應(yīng)的終點(diǎn)鋼液磷含量為 0.036%;終渣 FeO 含量為 17.7%,相應(yīng)的終點(diǎn)鋼液磷含量為 0.010%。原因在于,如果終渣 FeO 含量在 20% 內(nèi)時(shí),終渣 FeO 含量與添加的礦石等冷料、化渣效果呈正相關(guān),便于脫磷。
3 結(jié)論
在高廢鋼比情況下,本文分析了影響轉(zhuǎn)爐脫磷的因素,以解決轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼液磷含量過高的問題[5] 。
現(xiàn)以唐鋼 65 t 轉(zhuǎn)爐為對象,對入爐鐵水條件與終點(diǎn)條件進(jìn)行分析。
(1)脫磷影響因素——入爐鐵水條件:終點(diǎn)鋼液磷含量和入爐鐵水溫度呈反比,當(dāng)入爐鐵水 Si 含量變高時(shí),終點(diǎn)鋼液磷含量首先是降低的,接著升高;當(dāng)入爐鐵水磷含量趨于穩(wěn)定時(shí),終點(diǎn)鋼液磷含量和鐵水磷含量間的關(guān)系并不明顯。為讓終點(diǎn)鋼液磷含量在 0.015 0% 內(nèi),需要把鐵水溫度控制在 1 300 ~1 360℃,Si 含量控制在 0.55% ~ 0.65%。
(2)脫磷影響因素——終點(diǎn)溫度:終點(diǎn)鋼液磷含量與終點(diǎn)溫度呈反比,如果終點(diǎn)鋼液磷含量被調(diào)控在 1 627℃,至少會讓終點(diǎn)鋼液磷含量達(dá)至 0.009%。為讓終點(diǎn)鋼液磷含量在 0.015% 內(nèi),則將終點(diǎn)溫度調(diào)控在 1 660℃內(nèi)[5] 。
(3)脫磷影響因素——終點(diǎn)爐渣成分:終點(diǎn)鋼液磷含量與終渣堿度呈反比,當(dāng)終渣 FeO 和 MnO 含量增多時(shí),終點(diǎn)鋼液磷含量首先是升高的,然后變高。為讓終點(diǎn)鋼液磷含量在 0.015% 內(nèi),則終點(diǎn)堿度至少應(yīng)控制在2.6,F(xiàn)eO控制在16%~22%,MnO控制在2.5%~4.0%。此外,后續(xù)有關(guān)高廢鋼比冶煉條件下的轉(zhuǎn)爐脫磷技術(shù)還需深入研究,以豐富和完善具體理論內(nèi)容。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 周朝剛,李 晶,羅開敏,等 . 轉(zhuǎn)爐雙渣法脫磷一次倒渣工藝研究 [J]. 鋼鐵釩鈦,2016,37(4):119-126.
[2] 周朝剛,王書桓,王文輝,等 . 基于高廢鋼比的轉(zhuǎn)爐脫磷工藝研究 [J]. 鋼鐵釩鈦,2017,38(5):123-128.
[3] 杜玉濤,董大西,朱 榮,等 . 轉(zhuǎn)爐石灰石雙渣低成本工藝研究與實(shí)踐[J].工業(yè)加熱,2014,(6):20-22.
[4] 張同波.新興鑄管 80 t 轉(zhuǎn)爐髙效低成本脫磷工藝研究 [D]. 北京:北京科技大學(xué),2014.
[5] 周朝剛,王書桓,王文輝,等 . 基于高廢鋼比的轉(zhuǎn)爐脫磷工藝研究 [J]. 鋼鐵釩鈦,2017,38(5):123-128.