转炉留渣脱磷工艺实践

转炉留渣脱磷工艺实践

胡海波

宁波钢铁有限公司炼钢厂

摘要：留渣操作就是将炼钢转炉上一炉所形成的高温、高碱度、含有一定量FeO的终渣全部或部分留在炉内，实践证明，实施留渣操作，转炉车间的造渣料消耗得到大幅降低，高拉碳比例得到了提高，转炉冶炼终点碳的升高，从而使诸多转炉技术经济指标得到优化，钢铁料消耗有所降低、合金料成本得到降低、脱氧剂成本得到降低、炉况得到好转耐材消耗降低，同时也提高了钢水质量。通过实施留渣操作转炉冶炼吨钢成本得到降低。转炉留渣操作，从而达到了降低转炉冶炼成本的目的。

关键词：转炉；脱磷；留渣

磷是大多数钢种的有害元素，易造成钢材冷脆。随着用户对钢材性能要求越来越高，各行业对钢材的磷质量分数和洁净度要求更加严格，大量优质钢要求磷质量分数低于０．０１５％，一些超低磷钢要求磷质量分数低于０．００５％。大部分优质钢由电炉进行生产，相比电炉冶炼，转炉生产高碳低磷钢具有低成本、高效的优点，如何提高转炉脱磷效率和转炉高拉碳合格率成为转炉产品结构调整的关键。

1实验原理

转炉生产普碳品种原来采用的是不留渣单渣模式，此种冶炼模式操作简单，技术成熟，目前被广泛采用，但存在钢铁料消耗以及辅料成本相对较高的缺点，采用留渣单渣法能够很好解决单渣法冶炼普碳品种的不足，但是留渣单渣法主要存在兑铁喷溅安全隐患，以及终点渣循环利用磷富集影响过程脱磷等难点。为了能有效解决留渣单渣法工艺难点，攻关组进行了理论测算和针对性的试验。

2转炉留渣脱磷工艺措施

2.1炉渣循环利用次数的影响

转炉终渣P含量较高，循环利用过程中转炉中P负荷越来越高，脱P越来越困难，循环利用炉次较多时，不但造成渣量过大，冶炼过程容易出现喷溅，还会使辅料消耗大大增加，因此选择合适的炉渣循环利用次数尤为关键。为选择合适的炉渣循环利用次数，进行了小规模试验，试验中得出了天钢铁水条件下，炉渣循环利用次数与渣量之间的关系，从而得出合适的炉渣循环利用次数为6-7炉。

脱P反应能否充分进行，反应过程中动力学条件很重要，而转炉冶炼过程中提供动力学条件的除氧枪外，转炉底吹作用也很重要。天钢底吹透气砖为环缝式透气砖，并配有保护技术和堵塞复通技术，保证透气砖的透气效果，即保证良好的搅拌效果，给脱P反应提供有利的动力学条件。

从脱P反应的分析得出，脱P的最佳时间是在低温区，高温区反而会制约脱P反应的进行，甚至出现逆向反应，因此，在低温区选择较大底吹流量模式，而高温区选择较小底吹流量模式。

吹炼前期大氢气流量底吹模式进行搅拌，氢气流量选用1320NL/min，保证良好的渣一液接触效果；吹炼中期，由于C-0反应剧烈，产生大量CO气泡，CO气泡对钢液有很好的搅拌作用，此时选用稍小氢气流量即能满足脱P动力学条件，氢气流量为360NL/min；而吹炼后期脱P效果较差，此时往往伴随着“返P”反应的发生，为减少该反应的发生氢气流量应尽量调小，综合考虑钢水的均匀性，冶炼后期氢气流量选用200NL/mim。

2.2降低前期脱磷渣碱度

倒渣是双渣法冶炼的重要一环，能否倒出足量的脱磷渣是双渣法冶炼的关键。在实际双渣法操作中，容易出现前期渣化不好，钢渣流动性差，脱磷渣从炉口倒出困难，双渣法操作效果差。脱磷渣倒出的难易主要取决于钢渣的流动性，通过对前期脱磷渣进行渣样分析，前期脱磷渣碱度为２．０左右。当脱磷阶段炉渣ＦｅＯ质量分数控制为９％～１５％、碱度控制为０．８２～１．５０时，炉渣黏度较低，钢水流动性较好；当炉渣碱度超过１．５０时，炉渣黏度急剧提高，流动性变差。因此，将脱磷渣的碱度控制在１．５０左右，既保证了炉渣良好的脱磷效果，又能保证前期脱磷渣良好的流动性。

2.3提高底吹强度

底吹搅拌是脱磷动力学条件之一，其搅拌强度应根据不同的吹氧期和渣中ＦｅＯ变化而适当调节，以达到脱磷最大化效果的原则。铁水磷质量分数过高对前期脱磷率有较高的要求，底吹的强搅拌使炉渣熔化更均匀，流动性更好，钢－渣反应更加充分。１２０ｔ转炉采用前期中期弱搅拌后期强搅拌的底吹模式。为了提高前期成渣速度，提高前期脱磷效率，将前期底吹强度提高到０．０５ｍ３／（ｍｉｎ•ｔ）。

2.4进行留渣操作

转炉终渣具有碱度高、炉渣温度高和渣中ＦｅＯ质量分数高的特点，这些因素都有利于冶炼前期炉渣的快速形成和脱磷反应的快速进行，可以通过留渣进行循环利用。在实行留渣操作时，由于所留的终渣中含有较高的碱度和ＭｇＯ，能有效降低石灰消耗，也减少了调渣剂（轻烧白云石）的消耗。终渣中的铁得以回收，减少了金属料的消耗，降低了钢铁料消耗；同时，对于提高炉龄有一定的好处。由于终渣固化技术的成熟，有效地消除了留渣兑铁时的喷溅，留渣操作的安全性得到了保证。１２０ｔ转炉实行留渣操作后，前期石灰和轻烧白云石加入量减少，石灰熔化速度加快，能配加部分石灰石造渣，进一步减少双渣法的石灰消耗，每吨钢石灰消耗降低８ｋｇ。

2.5使用无氟化渣剂

萤石作为化渣剂，会侵蚀炉衬、包衬，减少耐火材料使用寿命［８］，化渣时产生大量的氟离子，对生态环境造成污染；同时，萤石化渣时效较短。因此，１２０ｔ转炉已停用萤石。为了保证过程炉渣的调整，无氟化渣剂的使用十分必要。化渣剂中含有氧化铝、氧化铁和氧化钠，可以在转炉吹炼过程中起到降温、提高炉渣氧化性、形成低熔点化合物等作用，促进转炉成渣速度和脱磷效率。通过试验使用无氟化渣剂炉次，转炉前期起渣较好，中后期炉渣活跃。同时含有质量分数４８％的ＴＦｅＯ，不需要增加额外成本。

3结论

留渣炼钢工艺可以安全可靠在天钢顶底复吹转炉上用于Q235、20等普通钢种的冶炼生产。采用留渣法可以大幅降低炼钢辅料和钢铁料消耗，比不留渣单渣降低辅料消耗16.25kg/t钢，降低了钢铁料消耗3.18kg/t钢。留渣工艺与不留渣单渣相比留渣单渣工艺脱P率从原来85%提高到88%。转炉调渣剂的加入可以有效降低炉渣的氧化性，从而保证留渣工艺实施的安全。使用配备红外下渣检测的滑板挡渣，挡渣率接近１００％，钢包渣厚降低４０ｍｍ，能有效防止回磷，精炼成白渣时间减少，提高了钢水洁净度。实现出钢磷质量分数小于０．０１０％，转炉终点碳质量分数控制在０．１５％以上。

参考文献：

[1]钟良才，朱英雄，姚永宽，等.转炉高氧化性炉渣溅渣护炉工艺优化及效果[J].炼钢，2015，31（5）：1-6，50.

[2]孙丹．转炉多功能精炼法脱磷期终点磷含量预报模型的研究［Ｄ］．沈阳：东北大学，２００８

[3]尹建妙.转炉留渣操作工艺实践［J］.天津冶金，2014（6）：8-9.