复吹转炉深脱磷技术在国内的应用与进展

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1、冶金之家网站复吹转炉深脱磷技术在国内的应用与进展朱英雄1，钟良才1，萧忠敏2(1．东北大学钢铁冶金研究所，辽宁沈阳110004；2．武汉钢铁(集团)公司研究院，湖北武汉430080)摘要：国内钢厂采用复吹转炉深脱磷主要工艺有单渣法(冶炼低碳钢)、单炉新双渣法、两炉双联法。采用的前期脱磷工艺参数是：适当降低供氧强度、大幅度提高底吹供气强度、适当延长脱磷期时间、熔池温度控制在磷、碳氧化反应转化温度之下、控制适当的炉渣碱度和T．Fe含量，复吹转炉的脱磷效果明显。冶炼低碳钢时，终点钢水ω(P)可控制到0．0048％～0．0080％，冶炼中、高碳钢时，终点钢

2、水ω(P)可控制到0．01％的水平，达到深脱磷的目的。关键词：复吹转炉；深脱磷；单渣法；单炉新双渣法；两炉双联法脱磷、脱硫是炼钢工艺的重要任务。采用铁水预处理脱硫或者钢水炉外精炼脱硫技术后，脱硫不再成为难题，能够满足任何钢种对硫含量的要求。尽管采用铁水预处理或者复吹转炉传统工艺进行脱磷，但都未能达到最优化操作工艺和低能耗、稳定的深脱磷目标。21世纪以来，我国开展了复吹转炉深脱磷工艺路线研究与应用，在不同吨位、不同钢种、新建厂与老厂等复吹转炉上，采用单渣法、双渣法、双渣留渣法、单炉新双渣法、两炉双联法等全面深入开展深脱磷工艺技术的研究与应用，取得了很

3、大的进展。本文总结和分析了近几年来国内相关钢厂根据各自的生产条件，采用单渣法、单炉新双渣法、两炉双联法深脱磷工艺技术和应用简况，供有关钢厂采用复吹转炉冶炼低磷和超低磷钢时参考、借鉴。1深脱磷的基础理论分析众所周知，复吹转炉传统脱磷工艺主要依靠高碱度、高氧化性、大渣量的炉渣进行脱磷。但是要想深脱磷，首先必须按照铁水中硅、锰、磷、碳等元素的先后氧化顺序，创造条件使铁水中的磷能够被大量氧化进入炉渣，才能达到深脱磷目标。在冶炼过程中，复吹转炉熔池中磷与硅、锰以及碳等同时发生氧化反应，但是硅、锰、碳等氧化反应对磷的氧化反应均有不同程度的限制作用。冶炼前期低温

4、阶段，铁水中硅、锰氧化的自由能绝对值△Gθ分别高于磷的70％和30％左右[1]；铁水中硅、锰的质量分数，一般分别高于磷的4和3倍左右。无论是对氧亲和能力，还是含量，硅、锰两元素都比磷大很多，因此，在冶炼前期低温的环境里，铁水中磷的氧化受到硅、锰氧化的限制。只有铁水中硅被氧化到例(Si)≤0．1％时，即转炉吹氧约4min后，磷才有机会开始被大量氧化[2]。但是，由于硅、锰等氧化放热使熔池温度很快升高，当升高到超过磷、碳氧化的转化温度以后，脱磷反应又被碳的氧化反应限制。其原因是随着温度升高，铁液中碳的氧化自由能△Gθ绝对值比磷逐渐增大；特别是当硅、锰氧

5、化结束时，熔池ω(C)≈3．0％～3．5％，高于ω(P)的29～34倍之多，无论对氧的亲和能力，还是含量多少，碳元素都比磷大很多。因此，在冶炼中、后期钢中磷的氧化反应完全被碳的氧化反应所抑制，甚至还有被还原的可能。由上述理论分析可知，在复吹转炉吹炼前期的低温阶段有利于脱磷氧化反应的热力学条件下，脱磷反应受到硅、锰氧化反应的影响，磷的氧化量仅占30％～40％。在熔池温度升高的中、后期阶段不利脱磷氧化的热力学条件下，又受到碳的氧化反应的影响，磷的氧化几乎停止[3]。由此可见，在复吹转炉传统的脱磷冶炼工艺过程中，很难把铁水中磷含量脱到极低的水平。只有按照

6、元素氧化先后的规律，抓住冶炼前期硅、锰元素氧化完毕与中期碳元素氧化开始前之间的契机，优化脱磷各项工艺参数，使铁水中磷大量的被氧化进入炉渣中，为深脱磷创造条件；在同一个冶金容器—冶金之家网站复吹转炉熔池里，在温度这一热力学条件上，脱磷与脱碳是相互矛盾的。如果创造条件将二者氧化反应按照先后顺序进行，或者分别在不同的冶金容器进行处理，即分而炼之，排除或减少干扰脱磷氧化反应的因素，就能够达到深脱磷的目的。2目前国内深脱磷工艺路线研究与应用在20世纪末期，曾经采用铁水罐和鱼雷罐等设备进行脱硅、脱磷的铁水预处理工艺以及复吹转炉采用传统的双渣法或双渣留渣法等冶炼

7、工艺进行脱磷操作，在实际应用中均取得了一定的效果。但是由于铁水预处理设备容量小、冶金反应动力学条件差、生产效率低、消耗高、环境污染以及脱磷效果还未达到深脱磷目标，无法满足低成本、大批量的生产低磷含量的洁净钢种的要求，逐渐被新的深脱磷工艺取代。21世纪以来，国内冶金工作者经过学习、研究、开发初步形成复吹转炉深脱磷工艺。目前，国内钢厂复吹转炉采用深脱磷工艺有：冶炼低碳钢的单渣法、单炉新双渣法、两炉双联法。2．1冶炼低碳钢的单渣法深脱磷工艺采用单渣法深脱磷工艺主要是冶炼低碳钢为主，以鞍钢180t复吹转炉[4]为代表的脱磷工艺，要求冶炼终点钢水ω(P)≤0

8、．008％。其单渣法深脱磷工艺参数如表1所示。从表1可知，该厂180t复吹转炉采用单渣法深脱磷工艺的特点是：1)延长冶炼前