120t转炉高拉碳低磷控制工艺

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1、冶金之家网站120t转炉高拉碳低磷控制工艺彭家清，吴锦圆，郭峰(江苏永联钢铁集团有限公司，江苏张家港215600)摘要：根据江苏永钢集团有限公司第三炼钢厂生产的实际情况，在分析了复吹转炉脱磷的热力学与动力学条件的基础上，利用吹炼前期低温的有利条件实现钢—渣充分脱磷、高碳出铜，以实现复吹转炉高效脱磷。出钢磷质量分数在0．010％以内，出钢碳质量分数由原来的平均0．08％左右提高0．40％左右。关键词：转炉；高碳出钢；脱磷采用新的工艺之前，永钢100t转炉普遍采用增碳法来确保磷的控制，终点碳很低。这使得终渣(FeO)含量升高，导致渣量增大，

2、给冶炼操作带来不利影响，渣中(FeO)升高，引起金属收得率降低，转炉耐材熔损，造成脱氧后钢水再氧化，影响钢水质量；出钢后加入大量的增碳剂会造成成品碳分散度大、成分不均匀、吸收率不稳定；这就需要良好的脱氧、增大搅拌强度和搅拌时间，这不仅延长了冶炼时间、增大了温降，也给后道工序带来麻烦，使炼钢成本提高。据统计，120t转炉冶炼中、高碳钢终点碳在0．10～0．20％为50％，<0．10％占30％，>0．20％仅为20％，平均终点碳为0．08％。增碳剂的加入量平均为600kg／炉。为此决定摸索出新的高碳钢高拉碳低磷控制模式。1理论分析及研究高拉

3、碳技术关键在于“保碳脱磷”，在高碳的情况下，钢渣的氧化性较低，脱磷需要的工艺条件不具备，如何保证低温条件下快速化渣、脱磷，这是控制技术的难点。根据冶金热力学理论[1]，转炉冶炼的高拉碳工艺与低磷钢控制工艺存在一定矛盾。脱磷需要钢—渣间具备很强的氧化势，而转炉在中、高碳出钢时，由于碳氧平衡热力学规律的制约，钢水和炉渣的氧化性相对比较低，很难达到生产低磷钢水所需要的钢—渣间磷的分配系数(希望磷的分配系数控制在100以上)，为此对脱磷反应进行了系统分析。1．1脱磷反应热力学分析磷在钢液中能无限溶解，而其氧化物P2O5在钢中的溶解度很小，因此要

4、去除钢中的磷，首先必须使磷氧化，并使氧化产物能够进入炉渣。其次把磷的氧化物固定在炉渣中，不让它再分解返回到钢液内。按分子理论，脱磷反应是在钢—渣界面进行的，主要是由以下几个步骤组成的：5(FeO)=5[O]+5[Fe]2[P]+5[O]=(P2O5)(P2O5)+4(CaO)=(4CaO·P2O5)2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO·P2O5)+5[Fe]]gK=lg(a4CaO·P2O5)／{[％P]2·a5FeO×a4CaO)=(％4CaO·P2O5×r4CaO·P2O5／{[％P]2×f[％FeO]×rFeO×(％C

5、aO)×r4CaO}=40067／T－15．06(1)式中K——脱磷反应的化学平衡常数；T——钢水温度。可见，要提高炉渣的脱磷能力，必须适当的低温、高碱度、高(FeO)含量，影响这些因素的有关工艺参数的改变，也就改变了钢中磷的分配。2脱磷反应的影响因素2．1温度的影响根据脱磷反应式可知[2]：W[P]=W(P2O5)／KP×W5(FeO)×W5(CaO)lgKP=40067／T－15．06(2)由(2)公式可知：温度升高使K值下降，最终导致钢中[P]冶金之家网站增加。利用(2)式，可以计算出不同温度下脱磷反应的化学平衡常数。假定转炉冶炼

6、终渣的化学成分不变，则可以计算出钢水终点磷含量与温度的对应关系，如图1。温度升高，K值显著减小，因此，低温对脱磷有利。但是，温度对脱磷反应的影响应从两方面来考虑：一方面由于脱磷反应是放热反应，高温不利于脱磷，而且高温促使脱碳速度增加，使渣中(FeO)显著降低，也不利于磷的氧化。另一方面，熔池温度适当提高，能使石灰熔化速度加快，炉渣粘度降低，既增加了渣中自由氧化钙的数量，又提高了炉渣中各组分的扩散速度，这就能强化钢一渣界面反应，还可加速磷自金属向炉渣的转移，这种影响有时可能超过KP值降低对脱磷的不利影响。理论研究表明，最有效的脱磷有一个最

7、佳的温度范围(1450～1500℃)。这就要求冶炼初期，要根据铁水温度采用不同的操作制度。铁水温度低(1250℃以下)，要采用低枪位操作以提高熔池温度，加速石灰的熔解，迅速形成初期渣，充分利用前期炉渣FeO高、炉温低的优势，快速脱磷。若铁水温度特别高(大于1350℃)，冶炼初期要适当采用高枪位操作，并加入部分矿石，抑制炉温的快速升高，同时也有利于石灰的溶解，延长冶炼在低温区(1500℃以下)的运行时间。实践证明，尽管冶炼终点温度高，会降低磷在钢—渣中的分配比，但脱磷的关键仍然是冶炼过程渣特别是终渣的控制。也就是说温度的影响不如(FeO)

8、和(CaO)显著。2．2炉渣影响1)成渣原理。由于顶吹转炉的吹炼时间很短，快速成渣就成为顶吹转炉炼钢的核心问题之一。炉渣不仅要满足炼钢的要求，而且应该对炉衬的侵蚀最小。因此，在吹炼过程中炉渣必须遵循“早化、