转炉脱磷影响因素分析及其工艺应用

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1、转炉脱磷影响因素分析及其工艺应用　　摘要：本文简单阐述了目前我国的转炉脱磷工艺，通过具体分析溶池温度、炉渣碱度、渣量以及FeO含量等影响因素对转炉脱磷的影响与工艺发展概况，为转炉脱磷工艺发展提供了技术参考。　　关键词：转炉脱磷；碱度；温度；FeO含量；炉渣　　中图分类号：TF714文献标识码：A　　磷是钢铁产品中属于有害杂质（特殊情况除外），钢铁产品中的磷元素会使钢的韧性和可塑性大打折扣，使其在低温情况尤其容易冷脆断裂。在大部分优质的钢铁产品中，其对钢中磷含量的要求非常严格，只有这样才能保证其高韧性，防止冷脆断裂的

2、现象发生。随着科学技术水平的提高，现代工业中对低磷钢、超低磷钢的使用需求日渐增长，因此本文就溶池温度、炉渣碱度、渣量以及FeO含量等影响因素分析如何提高转炉脱磷技术，以期为我国转炉脱磷工艺发展提供经验参考。　　1.转炉脱磷工艺概述　　转炉脱磷工艺主要包括：SRP工艺、多功能转炉脱磷工艺、COMI炼钢工艺脱磷工艺以及复吹转炉深脱磷工艺，其中复吹转炉深脱磷工艺又包括两路双联工艺、单渣工艺以及单炉新双渣工艺。6　　在炼铁过程中，原料中的磷几乎全部浸会入铁水中，转炉和炉渣为脱磷提供了良好的脱磷环境。在转炉冶炼过程中，可以通

3、过控制主要脱磷影响因素达到良好的脱磷效果。通常在转炉脱磷初期阶段，溶池温度较低，磷含量较高，热力学条件较好，但是由于此阶段炉渣的流动性较弱、炉渣碱度较低，动力学条件较差，因此需要通过改善动力学条件来配合热力学条件来加速脱磷，即提高炉渣流动性、炉渣碱度等；在转炉脱磷处理后期，钢水磷经过前阶段的脱磷之后，磷含量降低，炉渣流动性较高，具备良好的动力学条件，然而溶池温度较高，热力条件较差，不利于脱磷的进行，此时可以通过提高炉渣的碱度来改善热力学条件。　　2.转炉脱磷影响因素分析　　2.1温度的影响　　通常转炉脱磷中的“温度

4、”专指“溶池温度”，一般情况下，需要从两方面考虑温度对转炉脱磷效果的影响。一方面，当熔池温度较低时，从热力学原理上分析，低温将有助于脱磷反应正常进行，但是当温度过低时，石灰在表面容易形成一层冷凝外壳，并未熔化，并降低化渣速度和炉渣流动速度，碱度降低，最终降低脱磷反应速度；另一方面，熔池温度升高过程中也会对脱磷效果产生影响。当熔池温度升高时，磷的分配比率会降低，脱碳反应的速度加快，炉渣中氧化铁含量随之减少，并且形成硅酸二钙覆盖在石灰表面，其熔点较高会阻碍石灰的进一步熔化，导致出现炉渣的“返干”现象。同时，时温度过高会

5、使转炉熔池反应剧烈，易发生喷溅，使倒渣困难，不利于脱磷。相反的是，当熔池温度升高时，熔渣的碱度和流动性相应提高，动力学条件良好，加速脱磷反映。　　根据生产实践可知，要使脱磷效果达到最佳状态，温度一般需要控制在1300℃～1350℃范围内。因此，高效率的转炉脱磷需要根据溶池不同的温度，来决定使用何种操作机制较为科学。当溶池温度低于1250℃6时，需要通过低枪位吹氧方式来使熔池温度快速达到有效温度，加速石灰熔解以及炉渣的形成，充分利用高炉渣氧化铁含量、低炉温的有利条件，加速转炉脱磷。当钢水温度超过1350℃时，高枪位操

6、作有助于抑制炉温，延长在极限高温下的冶炼运行时间。但是实践证明，终渣的控制才是转炉脱磷的关键环节，FeO含量和炉渣碱度对转炉脱磷效果影响更显著，溶池温度控制对脱磷效果的影响较弱。　　2.2碱度的影响　　五氧化二磷属于酸性氧化物，钢渣中氧化钙、氧化镁、氧化锰、氧化铁等碱性氧化物，一定程度上降低五氧化二磷的活度，其中氧化钙的脱磷能力最强。在炼钢温度下，氧化钙反应生成的磷酸钙稳定性较高，氧化镁次之，而氧化锰和氧化铁则最弱。因此，氧化钙是控制五氧化二磷活性的主要因素，氧化钙浓度的增加，且不与酸性氧化物发生反应，有助于降低磷

7、含量。脱磷效率会随着炉渣碱度的增减而升降，当炉渣碱度升高到3.5数值左右时，脱磷效果处于饱和状态，炉渣碱度的提高对脱磷效率作用不再显著。如果氧化钙含量过多，导致氧化钙颗粒不能完全熔化，炉渣随之增加，炉渣的黏度也大大提升，此时炉渣的流动性减弱，脱磷反应动力学条件变差，最终使脱磷效率降低。因此，在实际操作中，炉渣碱度一般被控制在3.0～3.5数值左右。　　2.3FeO含量的影响　　炉渣中FeO含6量是转炉脱磷技术的主要影响因素之一。FeO既可以作为氧化剂加速磷的氧化，又可以将五氧化二磷结合成较稳定的磷酸盐化合物从而起到

8、脱磷的作用。在冶炼过程中，随着炉渣FeO含量的升高，炉渣氧化性也会增强，炉渣与钢水中磷含量的分配比也会随之增大，此时，CaO在渣中的溶解速度会随着FeO的升高而加快，有助于加快脱磷速度。当FeO含量较低时，石灰不容易被熔化，无法生成稳定的磷酸盐化合物，不利于脱磷的进行。脱碳反应在转炉脱磷的中期会更剧烈，控制不当就会经常出现炉渣“返干”现象，回磷也随之加快，破