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.