超低磷钢生产技术

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1、超低磷钢生产技术首钢技术研究院田志红tianzhihong@mail.shougang.com.cn目录磷的来源与危害三种脱磷工艺：铁水预处理、转炉、炉外脱磷转炉去磷技术的应用：双渣法、脱磷炉去磷。超低磷钢的生产技术钢中磷的来源及对性能的影响高炉冶炼是不能脱磷的，矿石、焦炭、石灰中的磷几乎全部进入生铁；炼钢过程中加入的废钢、造渣料，脱氧合金化时加入的铁合金，以及包衬等耐火材料中都含有一定量的磷。►磷在钢中是溶于铁素体中，磷在钢液中的稳定存在形式是Fe2P，Fe3P，结晶过程易偏析。►磷能显著降低钢的韧性，尤其是回火韧性和低温

2、冲击韧性，即提高钢的冷脆性。►磷在钢水凝固过程中的偏析比较严重，容易使钢的局部组织异常，造成机械性能不均匀，磷还会引起腐蚀疲劳和焊接开裂。►细化晶粒，提高钢的屈服强度和抗拉强度。在低碳钢中，通过快速凝固技术和热机械处理工艺能够有效的改善强度和塑性间的平衡，可以使钢的强度提高1.5倍。►增强钢的抗大气腐蚀能力；►提高电工钢的磁性；►改善钢材切削加工性能；►减少热轧板的粘结等。超纯净钢中磷的发展水平有些钢种对磷含量有较高的要求，例如生产汽车用表面硬化优质合金钢、深冲钢、镀锡板、超低碳钢或IF钢、轴承钢、高级别管线钢、低温用钢以及

3、海洋用钢等对钢中磷含量都有很高的要求。从纯净钢概念提出以来，磷作为其中的一个重要组成部分，这些钢种对磷含量的要求越来越高。1989年[12]，新日铁名古屋厂对薄板提出[P]≤20ppm的要求，超低磷钢目标成分为：[P]≤20ppm、[S]≤30ppm、[C]≤30ppm。不同时期高级别管线钢和超低碳IF钢中磷的水平铁水预处理脱磷常用铁水预处理脱磷渣系氧化脱磷剂组成：氧化剂、固定剂和促进剂。氧化剂：将金属液的磷氧化进入炉渣中，主要是采用氧气和稳定性较强的非金属氧化物Fe2O3、FeO、MnO2等。固定剂：与磷的氧化物生成稳定的

4、化合物，可降低活度并防止回磷，常用的有CaO、BaO、Na2O等。促进剂：促进剂：有CaF2、CaCl2、CaCO3等，可改善反应的动力学条件。石灰基渣:石灰来源广，价格低，并与硫及磷的氧化物有很强的结合能力，是钢铁冶金中广为应用的造渣材料。代表性的研究及应用结果如下页表所示。石灰基脱磷剂组成及脱磷效果苏打基渣：脱磷能力很强，有比石灰系渣系大得多的磷容量，且可以同时取得高脱硫率。Na2CO3具有氧化剂和固定剂的双重作用，熔点低、熔化后流动性好，单独使用就能有效的脱磷。但处理过程中污染严重，对耐火材料的侵蚀严重，处理过程中铁水

5、温降大，价格高。Na2CO3和SiO2混合熔融成为偏硅酸钠类盐类，如Na2O·2SiO2、2Na2O·3SiO2、Na2O·SiO2等，再将这些物质与Fe2O3等氧化物按一定比例混合后加入到铁液面上进行脱磷，这样脱磷反应比较平稳，钠的气化挥发大大减少。使用Na2O·SiO2＋20%Fe2O3进行铁水脱磷，1600℃条件下，可将铁水中磷由0.1%脱到0.01%，而且反应时间很短。苏打渣和石灰渣系相互渗透，可互为补充。向苏打渣中加入CaO即可发挥苏打同时脱P、S的能力，防止回磷的能力，又能降低Na2O的挥发损失；向石灰渣中加入少

6、量Na2O可以增加铁水脱磷能力；Na2O有利于降低CaO渣的熔点，改善渣的流动性，增加渣的磷容量。铁水预处理脱磷工艺在铁水包或鱼雷车中进行铁水脱磷预处理新日铁的ORP生产工艺住友金属的SARP工艺铁水包或鱼雷车内脱磷预处理的特点:该种方法直接铁水包或鱼类车内进行，无需换包操作。但是脱磷过程中铁水的温降较大，通常需要吹氧来补充温降，补偿温降时喷溅比较严重，而且铁水包或鱼雷车的容积小，反应较慢，效率低。用转炉进行铁水脱磷预处理的工艺日本神户制钢神户的H炉，新日铁的LD-ORP、住友的SRP、NKK福山厂的少渣冶炼技术、首钢京唐公

7、司的“全三脱冶炼工艺”炼钢技术等。神户制钢H炉处理工艺流程住友金属的SRP（SimpleRefiningProcess）工艺两台复吹转炉中的一台作为脱磷炉，另一台作为脱碳炉。脱碳炉产生的炉渣可作为脱磷炉的脱磷剂，从而减少石灰的消耗，达到稳定而快速的精炼效果，少渣吹炼条件下提高了锰的收得率。首钢京唐公司“全三脱炼钢”工艺转炉内脱磷预处理的特点（1）与混铁车内或铁水包中进行的铁水预处理相比，在转炉内进行脱磷预处理的优点是转炉的容积大、反应速度快、效率高。可节省造渣剂的用量，吹氧量较大时也不易发生严重的喷溅现象，有利于生产超低磷钢

8、，尤其是中、高碳的超低磷钢。（2）在转炉内进行铁水预处理时脱磷剂有喷粉加入和直接加入两种方式。神户制钢的H炉和新日铁的LD－ORP炉是用喷粉法加入，其特点是反应速度快、效率高，缺点是需增设喷粉设备。NKK福山厂、住友金属的SRP和首钢京唐公司的“全三脱炼钢”工艺直接将脱磷剂加入炉内，利用较