劉鑫光
（唐山不銹鋼有限責任公司煉鋼分廠轉爐作業區，河北 唐山 063100）
摘要：高廢鋼比冶煉條件下，為有效解決轉爐終點鋼液磷含量偏高問題，結合鋼廠設備條件與原料，現階段以單渣法、雙聯法等為轉爐脫磷的主要方法，這兩種方法冶煉鋼種多是低磷、超低磷等。現使用 65 t 頂底復吹轉爐，深入研究了高廢鋼比冶煉條件下的轉爐脫磷技術，達到了合理控制終點鋼液磷含量的目的，希望本次研究對今后工業生產有一定可借鑒之處。
關鍵詞：高廢鋼比；冶煉；轉爐脫磷
雙聯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%，脫磷時使用單渣法。現階段為利用更多的廢鋼，減少鋼鐵料的損耗，獲得更大的經濟價值，當鐵水量供應匱乏情況下，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，比較突出的原因就是使得終點鋼液磷含量過高，進而使得鋼材性能變弱，不能達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，筆者結合自身對此的相關認識進行分析，以期推動企業順利生產。
1 鋼液磷含量影響因素——鐵水條件
1.1 終點鋼液磷含量影響因素——入爐鐵水溫度
如果試驗爐次入爐鐵水溫度保持在1 266 ～ 1 361℃時，入爐鐵水溫度升高，終點鋼液磷含量反而會降低。例如，鐵水由 1 266℃變為 1 361℃，而終點鋼液磷含量則由 0.035% 降低到 0.013%。原因在于，轉爐冶煉時加入的廢鋼比、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系，對應的廢鋼比分別為 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，冶煉時添加的輔料造渣快速，化渣效果好，便于脫磷。所以，為讓終點鋼液磷含量在 0.015% 范圍內，需要將重點溫度控制在1 300 ～ 1 360℃。
1.2 終點鋼液磷含量影響因素——入爐鐵水磷含量
試驗爐次入爐磷含量分布在 0.102% ～ 0.122%，許多終點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定的磷含量。以入爐鐵水磷含量為依據不難發現，當入爐磷含量偏低，冶煉過程脫磷則承受更小的壓力，終點鋼便含有較低的液磷。
從真實情況看，終點鋼液磷含量和入爐鐵水磷間無線性關系可言，換言之，當入爐鐵水磷含量趨于較為平穩時，終點鋼液磷含量和鐵水磷含量間的關系并不突出。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 含量調控在 0.72% ～ 0.98%，終點鋼液磷含量與入爐鐵水 Si 含量呈正比，如鐵水 Si含量 0.074%、終點鋼液磷含量 0.022%，則鐵水 Si 含量 0.098% 時，終點鋼液磷含量為 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，為降低生產成本，將成本因素考慮在內，高鐵水 Si 條件下，相比理論加入量，實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，為讓終點鋼液磷含量在 0.010% 范圍內，最好把鐵水 Si 含量調控在 0.55% ～ 0.65%。
2 鋼液磷含量影響因素——終點條件
2.1 終點鋼液磷含量影響因素——終渣堿度
理論終點鋼液磷含量與終渣堿度呈反比。當終渣堿度不超過 2.6 時，終點鋼液磷含量明顯受到終渣堿度的影響。當終點磷含量調整到 0.015% 之內，終點溫度為 1 600℃時，終渣堿度控制在 2.4 以上；當終點溫度為 1 640℃時，終渣堿度控制在 2.8 以上；當終渣堿度為 2.65 時，相應的終點鋼液磷含量為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，便于轉爐脫磷；終點溫度為 1 680℃時，終渣堿度控制在 3.4 以上[3] 。實際終點鋼液磷含量與渣堿度呈反比，如果終渣堿度為 2.07，相應的終點鋼液磷含量為0.035%。所以，為讓終點鋼液磷含量不超過 0.015%，調控終點堿度，使之大于 2.6。
2.2 終點溫度對終點鋼液磷含量的影響
終點鋼液磷含量與終點溫度呈反比，如果終點鋼液溫度維持在 1 627℃時，至少可讓終點鋼液磷含量達至0.009%。所以，為讓終點鋼液磷含量在0.015%范圍內，調控終點溫度，使其小于 1 660℃。終點鋼液磷含量與終點溫度呈正比。在溫度控制不變條件下，終點鋼液磷含量與堿度的增加呈反比。為讓終點鋼液磷含量在 0.010% 范圍內，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，為達到終點出鋼條件的要求，在保持終點溫度不變的情況下，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 含量與爐渣內部 FeO的活度系數呈反比，P2O5 活度系數變大，且無疑稀釋了爐渣中 CaO 濃度與 TFe 濃度，這對脫磷反應是不利的。所以，為讓終點鋼液磷含量在 0.015% 內，則爐渣MnO 含量需要調控在 2.5% ～ 4.0%。當終渣 MnO 含量增高時，終點鋼液磷含量首先是降低的，然后是增加的。
如果終渣 MgO 含量被調控在 3，至少會讓終點鋼液磷含量在0.009%內。原因在于，如果MnO含量在3.2內，因為 MnO 屬于氧化物的一種，有著較低的低熔點，同時結合爐渣內部 SiO2 等單一氧化物生成復雜氧化物，這種物質具有較低的熔點，使得爐渣熔點變低，轉爐煉鋼時，便于進行化渣，營造良好的爐渣流動環境，讓渣鋼反應更好地進行，高效脫磷。
2.4 終點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，終點鋼液磷含量與 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，經過稀釋，使得爐渣堿度變低，對脫磷無益，FeO 含量變高，反而會減弱這種有利作用。但當終渣 FeO 含量變高時，終點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%，相應的終點鋼液磷含量為 0.036%；終渣 FeO 含量為 17.7%，相應的終點鋼液磷含量為 0.010%。原因在于，如果終渣 FeO 含量在 20% 內時，終渣 FeO 含量與添加的礦石等冷料、化渣效果呈正相關，便于脫磷。
3 結論
在高廢鋼比情況下，本文分析了影響轉爐脫磷的因素，以解決轉爐終點鋼液磷含量過高的問題[5] 。
現以唐鋼 65 t 轉爐為對象，對入爐鐵水條件與終點條件進行分析。
（1）脫磷影響因素——入爐鐵水條件：終點鋼液磷含量和入爐鐵水溫度呈反比，當入爐鐵水 Si 含量變高時，終點鋼液磷含量首先是降低的，接著升高；當入爐鐵水磷含量趨于穩定時，終點鋼液磷含量和鐵水磷含量間的關系并不明顯。為讓終點鋼液磷含量在 0.015 0% 內，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——終點溫度：終點鋼液磷含量與終點溫度呈反比，如果終點鋼液磷含量被調控在 1 627℃，至少會讓終點鋼液磷含量達至 0.009%。為讓終點鋼液磷含量在 0.015% 內，則將終點溫度調控在 1 660℃內[5] 。
（3）脫磷影響因素——終點爐渣成分：終點鋼液磷含量與終渣堿度呈反比，當終渣 FeO 和 MnO 含量增多時，終點鋼液磷含量首先是升高的，然后變高。為讓終點鋼液磷含量在 0.015% 內，則終點堿度至少應控制在2.6，FeO控制在16%～22%，MnO控制在2.5%～4.0%。此外，后續有關高廢鋼比冶煉條件下的轉爐脫磷技術還需深入研究，以豐富和完善具體理論內容。
參 考 文 獻
[1] 周朝剛，李 晶，羅開敏，等 . 轉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 . 轉爐石灰石雙渣低成本工藝研究與實踐[J].工業加熱，2014，（6）：20-22.
[4] 張同波．新興鑄管 80 t 轉爐髙效低成本脫磷工藝研究 [D]. 北京：北京科技大學，2014．
[5] 周朝剛，王書桓，王文輝，等 . 基于高廢鋼比的轉爐脫磷工藝研究 [J]. 鋼鐵釩鈦，2017，38（5）：123-128.