第１９卷第４期 ２０１３年８月 宽厚板 ＷＩＤＥ ＡＮＤ ＨＥＡＶＹ ＰＬＡ ＩＥ Ｖｏ１．１９．Ｎｏ．４ Ａｕｇｕｓｔ ２０１３‘１３・ 转炉冶炼高磷铁水的生产实践 鲍启伟朱道良 （舞阳钢铁有限责任公司） 摘要针对舞钢铁水含量高、转炉脱磷难度大、脱磷原辅料消耗高、冶炼成本增加的难题，以冶金理论为 指导，结合生产实践，通过科学配料、装料及工艺改进，有效提高了转炉脱磷效率，降低了辅料的消耗以及冶炼 成本，保证了舞钢品种钢的冶炼生产。 关键词高磷铁水转炉脱磷 ＢＯＦ Ｓｔｅｅｌｍａｋｉｎｇ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｗｉｔｈ Ｈｉｇｈ Ｐ Ｃｏｎｔｅｎｔ Ｈ０ｔ Ｍｅｔａｌ Ｂａｏ Ｑｉｗｅｉ ａｎｄ Ｚｈｕ Ｄａｏｌｉａｎｇ （ＷｕｙａｎｇＩｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｌ ａＣｏ．Ｌｔｄ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｈｉ ｇｈ Ｐ ｃｏｎｔｅｎｔ，ｈｉｇｈ ｄｅｐｈｏｓｐｈｏｆｉｚａｆｉｏｎ ｄｉｆｆｉｃｕｈｙ ｉｎ ＢＯＦ，ｈｉ．ｇｈ ａｕｘｉｌｉａｒｙ ｍａｔｅｒｉａｌ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔｅｅｌｍａｋｉｎｇ ｃｏｓｔ ｉｎｃｒｅａｓｅ，Ｗｕｇａｎｇ ｈａｓ ｔａｋｅｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ ｓｃｉｅｎｔｉｉｆｃａｌｌｙ ｐｒｅｐａｒｅ ｔｈｅ ｆｕｍａｃｅ ｃｈ￣ｓｅ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌｍａｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ．Ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｗｕｇａｎｇ ｈｉｇｈ ｅｎｄ ｓｔｅｅｌ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｅｎｓｕｒｅｄ ｄｕｅ ｔｏ ｈｉｇｈｅｒ ｄｅｐｈｏｓｐｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．１ｏｗｅｒ ａｕｘｉｉａｒｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｌｏｎ ａｎｄ ｓｔｅｅｌｍａｋ－ ｉｎｇ ｃｏｓｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｈｉｇｈ Ｐ ｃｏｎｔｅｎｔ ｈｏｔ ｍｅｔａｌ，ＢＯＦ，Ｄｅｐｈｏｓｐｈｏｆｉｚａｔｉｏｎ ０前言 表１转炉铁水成分ｗｔ／％ 舞钢作为国内宽厚钢板研发、生产企业，始终 坚持走高、精、尖路线，多项成果填补国内、国际空 白。伴随高质量的是高成本和高投入，这一发展 模式已经不再适应当前的钢铁市场。为了有效降 低成本，舞钢投资新建了转炉冶炼设备，并于 ２０１２年９月热试成功。但投产初期，因铁水磷含 理装置，所使用的铁水磷含量高，且硅、铬含量不 稳定，严重制约着转炉冶炼的脱磷效果和吹炼终 点成分控制。 量高，增加了转炉炼钢生产成本。本文即针对转 炉使用高磷铁水的现状研究了高效脱磷的生产工 艺，以期获得经济的冶炼效果。 １生产概况 转炉炼钢工艺流程为：高炉铁水 １２０ ｔ转炉 一ＬＦ炉一ＶＤ炉＿＋板坯连铸机。 针对铁水中磷含量高与钢种低磷含量要求之 间的矛盾，舞钢从ＬＦ炉钢包脱磷工艺着手，开展 了钢水深脱磷试验研究。 ２影响铁水脱磷的因素 舞钢新建１２０ ｔ顶底复吹转炉，冶炼品种繁 多，约６０％钢种要求Ｐ≤Ｏ．０１５％，约１０％要求Ｐ ≤Ｏ．０１０％，部分临氢钢甚至要求Ｐ≤０．００６％。 转炉使用铁水的化学成分见表１。 由表１可以看出，因舞钢没有炉前铁水预处 铁水脱磷反应首先是磷与渣中氧化铁发生氧 化反应，见公式（１）。 ２［Ｐ］＋５（ＦｅＯ）＝（Ｐ２０５）＋５Ｆｅ （１） ・ｌ４・ 宽厚板 第ｌ９卷 生成的（Ｐ２０，）与渣中的（ＣａＯ）发生反应，产 生稳定化合物，见公式（２）。 （Ｐ２０５）＋４（ｃａｏ）＝（４ｃ，ｏ。Ｉ，ｉ０５） （２） 冶炼中磷的氧化去除反应．见公式（３）和（４） ２［Ｐ］＋５（ＦｅＯ）＋４（ＣａＯ）＝（４ＣａＯ・Ｐ２０５）＋ＳＦｅ （３） ＝丁 一 （４） ａｌｐ］’口（Ｍ）。ａ（ＣｓＯ） 根据Ｃｈｉｐｍａｎ的研究…，温度与 的关系 见公式（５）。 ｌｇ ＝４４ ７００／Ｔ—ｌ８．２６ （５） 由此可见，提高（ｒｅＯ）、（ＣａＯ）的浓度以及降 低（４ＣａＯ・Ｐ２０５）浓度有利于脱磷，低温亦有利于 反应向正方向进行，有利于降低终点［Ｐ］含量。 理论认为【２】，碱度Ｒ＝２—３．５时，（Ｆｅｏ）≥２０％。 温度在ｌ ４５０—１ ５ＯＯ℃时对脱［Ｐ］有利。 ３转炉脱磷实践 ３．１转炉脱磷工艺控制 由于铁水中磷含量高，为了高效脱除铁水中 的磷，主要从人炉料配比、成渣控制、吹氧位控 制、底吹系统控制、留渣法操作和ＬＦ炉外精炼深 脱磷工艺，实现了转炉低磷钢的经济生产。 ３．１．１炉料配比 由公式（４）、（５）可知，低温有利于脱磷反应 的进行。为了有效控制熔池温度，主要通过增加 转炉炉料中的生铁块配比，即生铁块３５ ｔ＋铁水 １０５ ｔ，有效延长１ ４５０—１ ５５０℃低温段时间，一次 倒炉温度控制在１ ５８０℃以内，出钢温度１ ６ＯＯ一 １ ６２０℃，大包温度控制在ｌ ５５０—１ ５８０℃。将温 度控制在较低范围内，一方面能最大限度脱除铁 水中的磷，另一方面能有效避免高温回磷。 ３．１．２成渣路线控制 ’转炉脱磷过程即石灰、轻烧白云石与铁水中 的［Ｓｉ］、［Ｍｎ］和［Ｆｅ］氧化生成（ＳｉＯ：）、（ＦｅＯ）等 复合炉渣并通过钢一渣接触去除铁水中磷的过 程。吹炼前期主要是铁水中ｓｉ被氧化生成 （ＳｉＯ２），纯（ＳｉＯ２）的熔点为ｌ ７２８ ａ【＝，纯（ＣａＯ）熔 点为２ ５７０℃，二者都是高熔点物质，但只要二者 比例适当，渣中再增加其他组元。渣系的熔点则更 低，最低可达ｌ ４３６℃。有关资料显示［２】，熔渣成 分对石灰的熔点影响很大，其中增加（ｒｅＯ）含量 至２０％时能有效降低炉渣的熔点。 通过生产实践，舞钢将转炉首批渣料的加入 时间推迟在点火正常后２ ｍｉｎ左右，并降低首批 料中石灰的比例，增加轻烧白云石和（ ）含量 约５０％的化渣料用量，有效促进了前期化渣和低 温预脱磷。在吹炼中期，根据化渣和喷溅情况小 批量加入渣料。 ３．１．３吹氧位控制 由于转炉入炉配料中生铁块比例大，吹炼前 期炉内温度低，不利于渣料的熔化，如果冒然降低 位升温，又会带来粘甚至氧烧穿漏水的 不利后果，因此使用变流变位吹氧，前期使用 １ ６５０一ｌ ７５０ １２１１２１高位，２５ ０００ １２１３／ｈ的高氧气 流量化渣，增加渣中（ＦｅＯ）含量，待炉渣化透。压 低位，同时降低氧气流量至２３ ０００ １２１ ／ｈ，保证 了全程良好化渣。吹炼后期压拉碳升温，主吹 终点温度控制在ｌ ５８０℃以内，一次倒炉去除部 分炉渣，根据钢水样的化学成分分析，选择补吹氧 量和补吹过程渣料的加入量。 ３．１．４底吹系统控制 由公式（３）可知大渣量有利于脱磷，但大渣 量必然带来高消耗，不适合当前的市场环境。操 作上可以通过提高钢一渣有效接触面来保证在较 低石灰消耗的同时提高脱磷效率。 转炉的人炉生铁块配人量大，炉底料不易熔 化彻底，极易堵塞底吹管道。为此对转炉底吹流 量进行了优化，增加吹炼前期及后期、补吹时间段 的流量，一方面避免吹氩管砖的堵塞，另一方面增 加熔池的搅拌强度，增加钢一渣有效接触面，从而 提高脱磷效率。 ３．１．５留渣操作工艺 根据生产实践，在相同原辅料装人量情况下， 将钢水中磷含量从０．３％降至０．０２％，留渣操作 的石灰消耗量为每炉６ ｔ，不留渣操作的石灰消耗 量为每炉７．５ ｔ，两者相差１．５ ｔ。按出钢量１２５ ｔ 计算，留渣操作能降低吨钢石灰消耗ｌ２ ｋｇ。另 第４期 鲍启伟等：转炉冶炼高磷铁水的生产实践 。１５・ 外，留渣中含有大量（ＦｅＯ），有利于前期化渣脱 磷。同时留渣在装料、兑铁水过程中能明显减轻 的残余磷，然后扒除氧化渣，造新还原渣。 ＬＦ炉外脱磷工艺是转炉脱磷的补充，能缓解 对炉子大面的冲击和冲刷，起到保护炉衬的作用。 ３．１．６ ＬＦ炉外脱磷工艺 高磷铁水冶炼低磷钢的难度，保证了舞钢精品钢 战略的有效实施。 ＬＦ炉外脱磷是舞钢为生产超低磷钢种研发 的一种新工艺。通过ＬＦ炉外脱磷，能将钢水中 的磷含量脱除至０．００４％以下，保证成品磷含量 另外，控制出钢下渣量是避免精炼回磷的有 效手段。通过后期稠渣、出钢“下渣自动检测＋ 双滑板控制”，可将下渣量控制在１５０ ｋｇ以内，精 控制在０．００６％以内。ＬＦ炉外脱磷要求钢水有 炼回磷量有效控制在０．００４％以内。 较高的氧化性以及转炉出钢不加合金、脱氧剂等， ３．２生产数据 出钢后钢水包座人ＬＦ位，加人石灰、萤石，在送 ２０１２年ｌ０月到２０１３年２月期间舞钢转炉炼 电过程中造稀薄渣，通过大氩气搅拌脱除钢水中 钢主要控制指标见表２。 裹２转炉炼钢主要控制指标 由表２可以看出，在铁水质量未得到根本性 ５结论 好转的情况下，转炉综合经济数据有一定幅度提 （１）通过增加首批料中轻烧白云石、含氧化 升，特别是脱磷石灰用量持续减少，ＬＦ脱磷率明 铁化渣料数量和留渣操作，起到提前化渣和预脱 显下降，证明转炉脱磷效率有所提高。 磷的作用。 通过以上工艺实施，当铁水磷含量为０．２５％ （２）增加底吹强度、留渣操作，在降低石灰消 时，吹炼终点磷可以控制在０．０１５％以内，转炉脱 耗量的同时，改善了脱磷效果，转炉脱磷率可达到 磷效率达到９４％，同时取得较为经济的原辅料消 ９４％。 耗指标。 （３）降低熔池温度和进行ＬＦ钢包脱磷虽能 ４存在的问题及解决办法 有效提高转炉脱磷效率，但会延长精炼周期、增加 铁水磷含量高，生铁块加入量大，为了有效脱 精炼成本，操作时需要进行综合考虑。 磷而降低了熔池温度，随之带来炉底带料不熔化 参考文献 的问题。在留渣操作时，如果铁水兑人量少，生铁 １谢集祥，刘成文，尹振芝．转炉冶炼低磷低硅钢控制技术［Ａ］． 装入量大，铁水不能淹没留渣和生铁，极易造成点 ２００ｒ７年中国钢铁年会论文集：７５－７８． ２王宝华，韩宇，孔超，等．高磷半钢冶炼低磷钢工艺生产实 火不良。为此舞钢还采取了以下两个预防措施： 践［Ａ］．２０１２年河北省炼钢一连铸生产技术与学术交流会论 （１）对于炉底带料炉次先兑铁水后装生铁， 文集：２９６—３００． 有效避免生铁在炉底不熔化现象。 （２）留渣量要适当，须根据生铁和铁水量判 鲍启伟，男，２０００年毕业于武汉科技大学钢铁冶金专业， 工程师。 断留渣量，同时在装料完毕后前后摇动炉体，保证 开吹氧流能到达铁水。 收稿日期：２０１３—０６—１８
