轉(zhuǎn)爐脫磷及深脫磷

轉(zhuǎn)爐脫磷工藝近年來，隨著我國鋼材的發(fā)展，對低磷鋼的生產(chǎn)要求越來越高，對高級別鋼特別是低磷鋼的需求大大增加，這些產(chǎn)品對鋼中磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)提出了很高的要求，大多要求磷含量低于0.015%；低溫用鋼管、特殊深沖鋼、鍍錫板要求鋼中磷低于0.010%；—些航空、原子能、耐腐蝕管線用鋼要求磷低于0.005%，所以超低磷鋼將成為以后發(fā)展的主要方向。下面是關(guān)于國內(nèi)外對超低磷鋼的生產(chǎn)研究。以及現(xiàn)場的一些主要工藝過程。一國際上對超低磷鋼的研究日本發(fā)明的轉(zhuǎn)爐脫磷工藝主要方法有：JFE的LD-NRP法，住友金屬的SRP法，神戶制鋼的H爐，新日鐵的LD-ORP法和MURC法。其操作方式住友有兩種，第一種是采用兩座轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)作業(yè)，一座是脫磷，另一座接受來自脫磷爐的低磷鐵水脫碳，即“雙聯(lián)法”典型的雙聯(lián)法工藝流程為：高爐鐵水一鐵水預(yù)處理一轉(zhuǎn)爐脫磷一轉(zhuǎn)爐脫碳一二次精煉一連鑄;第二種是在同一座轉(zhuǎn)爐上進(jìn)行鐵水脫磷和脫碳，類似傳統(tǒng)的“雙渣法”德國發(fā)明的轉(zhuǎn)爐脫磷工藝：TBM工藝（蒂森底吹技術(shù)）目前雙聯(lián)法是生產(chǎn)超低磷鋼的最先進(jìn)轉(zhuǎn)爐煉鋼法，其主要優(yōu)勢是:爐內(nèi)自由空間大，允許強(qiáng)烈攪拌鋼水，頂吹供氧，高強(qiáng)度底吹，不需要預(yù)脫硅，廢鋼比較高，爐渣堿度比較低，渣量低，處理后鐵水溫度較高（1350）,脫磷效率明顯提高。1轉(zhuǎn)爐脫磷新工藝1.1JFE福山制鐵所福山制鐵所，有兩個煉鋼廠（第二煉鋼廠和第三煉鋼廠）。該制鐵所是日本粗鋼產(chǎn)量最好的廠家。第三煉鋼廠有2座320T的頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，采用LD-NRP工藝（雙聯(lián)法），一座轉(zhuǎn)爐脫磷，另一座轉(zhuǎn)爐脫碳，轉(zhuǎn)爐脫磷能力為450萬t/a。該廠1999年開始全量鐵水轉(zhuǎn)爐脫磷預(yù)處理。轉(zhuǎn)爐脫磷指標(biāo)：吹煉時間為10分鐘，廢鋼比為7%?10%；氧氣流量為30000立方米/h,底吹氣體為3000立方米/h；石灰消耗為10?15kg/t。轉(zhuǎn)爐脫碳指標(biāo)：爐齡低于脫磷轉(zhuǎn)爐，轉(zhuǎn)爐在爐役前期用于脫碳，爐役后期用于脫磷，爐齡約7000爐；石灰消耗5?6kg/t。第二煉鋼廠有3座250t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐；采用傳統(tǒng)'三脫'工藝（NRP）,“三脫”處理能力420玩噸/年。該廠統(tǒng)計的生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，鐵水罐內(nèi)脫磷處理周期長，產(chǎn)能低；LD—NRP技術(shù)與常規(guī)冶煉技術(shù)相比，每噸鋼的成本降低5美元左右。此外，JFE京濱煉鋼廠的兩座330t轉(zhuǎn)爐也采用雙聯(lián)法煉鋼。1?2住友金屬鹿島制鐵所住友金屬鹿島制鐵所有兩個煉鐵廠，第一煉鐵廠3座250t轉(zhuǎn)爐，采用該公司發(fā)明的SRP法（雙聯(lián)法）煉鋼，第二煉鋼廠2座250t轉(zhuǎn)爐，采用常規(guī)冶煉工藝。第一煉鋼廠一座轉(zhuǎn)爐脫磷，另兩座轉(zhuǎn)爐脫碳（二吹一），脫磷鐵水富余25%，運(yùn)送給第二煉鋼廠。脫磷轉(zhuǎn)爐指標(biāo)：吹煉時間為8min；冶煉周期為22Min;廢鋼比為10%（加輕廢鋼）；出鐵溫度為1350；渣量為40kg/t。脫碳轉(zhuǎn)爐指標(biāo)：吹煉時間為14min；冶煉周期為30Min;錳礦用量為15kg/t（Mn回收率：30%?40%）；渣量為20kg/t（以干渣方式回收）。1.3住友金屬和歌山制鐵所住友金屬和歌山制鐵所粗鋼產(chǎn)能390萬噸。煉鋼生產(chǎn)采用SRP法，100%鐵水經(jīng)轉(zhuǎn)爐脫磷。該廠脫磷轉(zhuǎn)爐與脫碳轉(zhuǎn)爐設(shè)在不同跨，脫磷轉(zhuǎn)爐和脫碳轉(zhuǎn)爐的吹煉時間9?12min,轉(zhuǎn)爐煉鋼的冶煉周期在20min以內(nèi)。一個轉(zhuǎn)爐煉鋼車間供鋼水給三臺連鑄機(jī)，是目前世界上煉鋼生產(chǎn)節(jié)奏最快的鋼廠。SRP法優(yōu)點(diǎn)是：（1） 可采用較高磷含量的低價鐵礦石煉鐵，鐵水磷含量放寬至0.10%?0.15%,降低了礦石采購成本；（2） 煉鋼時，可以使用錳礦石取代MnFe合金；（3） 與高拉速連鑄機(jī)相匹配，加快了大型轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)節(jié)奏；（4） 脫碳爐渣可返回用于脫磷轉(zhuǎn)爐，煉鋼渣量顯著降低；（5） 脫磷爐渣不經(jīng)蒸汽穩(wěn)定化處理，可直接鋪路；降低了爐渣處理成本；（6） 建立起高效率，低成本，大批量生產(chǎn)潔凈鋼的平臺，顯著改善IF鋼板抗二次加工脆化和熱軋鋼板低溫沖擊韌性等性能；（7） 工序緊湊。1?4神戶制鋼由于神戶制鋼生產(chǎn)的高碳鋼比例較大，轉(zhuǎn)爐的脫磷負(fù)荷大，鐵水脫磷，脫硫預(yù)處理用H爐（專用轉(zhuǎn)爐），處理過程分兩步：首先在高爐出鐵溝用噴吹法對鐵水進(jìn)行脫硅處理，用撇渣器去除脫硅渣后，將鐵水在兌入H爐進(jìn)行脫磷，脫硫。脫磷時，噴吹石灰系渣料，同時頂吹氧氣；脫磷后，在噴入蘇打粉系渣料脫硫。經(jīng)預(yù)處理的鐵水再裝入另一座轉(zhuǎn)爐進(jìn)行脫碳。用H爐進(jìn)行鐵水脫磷，脫硫處理具有如下特征：（1） H爐內(nèi)空間大，進(jìn)行鐵水預(yù)處理時，爐內(nèi)反應(yīng)效率高，反應(yīng)速度快，可在較短的時間內(nèi)連續(xù)完成脫磷，脫硫處理；（2） 可用塊狀生石灰和轉(zhuǎn)爐渣代替部分脫磷渣；（3） 脫磷過程中添加部分錳礦，可提高脫磷效率，且增加了鐵水中的猛含量。1?5新日鐵八幡制鐵所新日鐵八幡制鐵所有兩個煉鋼廠，第一煉鋼廠2座170t轉(zhuǎn)爐，采用傳統(tǒng)的三脫工藝；第二煉鋼廠2座350t轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)采用新日鐵名古屋制鐵所發(fā)明的LD—ORP工藝（雙聯(lián)法）見下圖：轉(zhuǎn)爐A轉(zhuǎn)爐A轉(zhuǎn)爐B圖1新日鐵名古屋制鐵所發(fā)明的LD-ORPT.藝Fig.1LD—ORPprocessatNagoyaSteelWorksinNipponSteel1?6新日鐵君津制鐵所新日鐵君津制鐵所有2個煉鋼廠，第一煉鋼廠和第二煉鋼廠均采用KR法脫硫（Sv=0.002%）。第一煉鋼廠有3座230t復(fù)吹轉(zhuǎn)爐；第二煉鋼廠有2座300t復(fù)吹轉(zhuǎn)爐,采用LD—ORP法和MURC（雙渣法）法兩種工藝煉鋼。LD—ORP法渣量少，可生產(chǎn)高純凈鋼。脫磷轉(zhuǎn)爐弱供氧，大渣量，堿度2.5?3.0,溫度為1320?1350,純脫磷時間約為9?10min,冶煉周期約20min,廢鋼比通常為9%，為了提咼產(chǎn)量，目前廢鋼比已達(dá)到11%~14%，經(jīng)脫磷后鋼水（Pv=0.002%）兌入脫碳轉(zhuǎn)爐，總收得率92%以上。轉(zhuǎn)爐的復(fù)吹壽命約4000爐。脫碳轉(zhuǎn)爐強(qiáng)供氧，少渣量，冶煉周期為28~30min，脫碳轉(zhuǎn)爐不吃廢鋼。從脫磷至脫碳結(jié)束的總冶煉周期約為50Min.恰好與連鑄機(jī)的澆灌周期50~60min相匹配。日本大型鋼鐵廠轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法生產(chǎn)指標(biāo)參見下表表1日本鋼鐵廠轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法生產(chǎn)實(shí)績對比Tab.1ComparisonwiththeproductionstatusoftheduplexmeltingprocessinJapanesesteelplantsProductionplantDephosphorizationblowingtime/minTemperatureafterdephosphorization/°CPhosphorouscontentafterdephospliorization/%Decarburizationsmeltingperiod/minDecarburizationblowingtime/minSumitomoMetalsWakayamaSteelWorks10-121300?135()0.01209SuniilomoMetalsKashiniaSteelWorks81350—3014NipponSteelKirnitsuSteelWorksNo.2steelmakingplant9?1()132()?135()0.()2()3012JFEKeihinSteelWorks12135()0.01——JFEFukuyamaSteelWorks8~1()135()0.01225?2711-131.7新日鐵室蘭制鐵所和大分制鐵所新日鐵室蘭制鐵所（2座270tLD—OB轉(zhuǎn)爐）和大分制鐵所（3座370t復(fù)吹轉(zhuǎn)爐）受設(shè)備和產(chǎn)品的限制，難于采用“雙聯(lián)法”工藝，為此全部采用了新日鐵開發(fā)的MURC工藝，在同一轉(zhuǎn)爐上進(jìn)行鐵水脫磷和脫碳吹煉，類似傳統(tǒng)煉鋼的“雙渣法“。采用MURC工藝，在同一座轉(zhuǎn)爐上可連續(xù)脫硅脫磷除渣和脫碳。工藝過程是：鐵水在轉(zhuǎn)爐中的脫硅脫磷后倒?fàn)t排渣，保留鐵水，脫磷渣一般倒出50%；然后造脫渣進(jìn)行脫碳，脫碳后出鋼，脫碳渣可直接留在爐內(nèi)用于下一爐脫磷吹煉；MURC工藝冶煉周期約33?35min,見下圖ChargingDeLSiJ/LPJDe-slaggingDeLCJTappingSlagSolidification(Blowl)IV/(Blow2)4l)e[C]slagHotRecycletonextcharge圖2新Fl鐵大分制鐵所的MURC工藝示意圖Fig.2TheoutlineofMURCprocessiniotaworksofNipponSteel采用這種工藝，通常鐵水和脫碳渣物流方向相反，廢鋼比多，堿度低低溫(約1350)操作，可達(dá)到高效脫磷，爐渣熱循環(huán)，減少煉鋼渣量和石灰用量。MURC法中間扒渣是其最突出的特點(diǎn)。如果扒渣不穩(wěn)定，含磷渣排出少，將影響脫磷效果和脫碳的正常運(yùn)行。因此，MURC法的關(guān)鍵是中間扒脫磷渣的操作穩(wěn)定。在脫磷吹煉末期，會出現(xiàn)一定量的泡沫渣，可有效的利用渣的泡沫化進(jìn)行扒渣。渣的泡沫化是中間扒渣的關(guān)鍵，應(yīng)注意控制脫磷吹煉渣的成分和堿度。1?8德國的TBM脫磷工藝TBM是由蒂森一克虜博煉鋼廠轉(zhuǎn)爐煉鋼的一種冶煉工藝，該技術(shù)除了具有傳統(tǒng)底吹的冶金效果之外，還具有顯著的底吹深脫磷功能。它主要是通過獨(dú)特的環(huán)形布置的底槍提高供氣強(qiáng)度，為脫磷提供良好的動力學(xué)條件，從而提高轉(zhuǎn)爐脫磷率。同時也使轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳.氧反應(yīng)更接近平衡，從而降低了鋼中氧含量。TBM技術(shù)是一個噴氣模型系統(tǒng)，其有如下優(yōu)點(diǎn)：非常高的氣體噴吹速度，完善的攪拌效果，壓力損失低，對濺渣操作沒有不良影響。爐底噴嘴的數(shù)量、尺寸及布置方式根據(jù)每一個轉(zhuǎn)爐具體的容量和形狀確定。總的氣體流量將均勻地分布到每一個供氣管線上，在每條供氣管線上均安裝有流量計和調(diào)節(jié)閥，用以精確調(diào)整底吹氣體的壓力和流量。二我國國內(nèi)對超低磷鋼的研究以及這方面的探索中國包鋼與北京鋼鐵研究總院進(jìn)行了中磷鐵水轉(zhuǎn)爐內(nèi)脫磷試驗(yàn)。寶鋼開發(fā)的BRP技術(shù)已獲2005年中國冶金科技成果一等獎，并成功地應(yīng)用于一煉鋼二煉鋼和不銹鋼分廠。鞍鋼也對轉(zhuǎn)爐脫磷新工藝進(jìn)行了大量的研究，并申請了多項(xiàng)專利。2.1寶鋼BRP技術(shù)寶鋼2002年開始進(jìn)行轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法脫磷(BRP)技術(shù)研究。為了滿足BRP工藝技術(shù)要求，寶鋼對一煉鋼的300t轉(zhuǎn)爐頂，底吹系統(tǒng)進(jìn)行了改造。BRP是寶鋼擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，申請專利7項(xiàng)，技術(shù)秘密14項(xiàng)。技術(shù)及科研投入達(dá)4133.73萬元。2002?2005年項(xiàng)目總經(jīng)濟(jì)效益約為6億元。BRP工藝生產(chǎn)的主要是低磷和超低磷鋼，包括管線鋼，IF鋼，簾線鋼，石油鉆桿鋼等，脫磷爐停吹時，磷含量平均在0.015%以下，最低達(dá)到0.003%，鋼坯磷含量低于0.006%,進(jìn)行少渣吹煉時，脫磷和脫碳后的總渣量低于60kg/t。BRP工藝對于拓展品種，提高鋼水品質(zhì)以及實(shí)現(xiàn)效益最大化有重要作用。2.2首鋼脫磷工藝近年來，首鋼為了提高自身產(chǎn)品在市場中的競爭力，投資近兩億元，在第三煉鋼廠興建了LF精煉爐和VD真空脫氣設(shè)備，并改造了一臺130mmX130mm八流小方坯連鑄機(jī)，使該廠具備了優(yōu)質(zhì)長材坯料生產(chǎn)條件。在開發(fā)和生產(chǎn)82B、77B、72A等高碳品種的過程中，針對鋼中磷含量要求嚴(yán)格的問題，進(jìn)行了轉(zhuǎn)爐脫磷冶煉工藝研究，很好應(yīng)用了轉(zhuǎn)爐雙渣操作和終點(diǎn)低拉增碳相結(jié)合的冶煉工藝，降低了鋼水磷含量，提高了鋼的潔凈度和產(chǎn)品質(zhì)量。首鋼第三煉鋼廠目前的轉(zhuǎn)爐冶煉控制情況，并針對商碳鋼中磷含量高的問題，提出了轉(zhuǎn)爐雙渣操作與冶煉終點(diǎn)低拉增碳相結(jié)合的脫磷冶煉控制工藝,以提高鋼水的潔凈度和產(chǎn)品質(zhì)量。2.3首鋼遷安鋼鐵廠的使用副槍轉(zhuǎn)爐脫磷工藝近年來，隨著科技的進(jìn)步，對鋼材的純凈度要求越來越嚴(yán)格。大多優(yōu)質(zhì)鋼種都要求磷含量低于0.015%；特殊深沖鋼、鍍錫板要求鋼中磷低于0.010%；—些航空、耐腐蝕管線用鋼要求磷低于0.005%。因?yàn)殇撝械牧卓山档弯摰臎_擊韌性，尤其是低溫沖擊韌性，磷的枝晶偏析使板材產(chǎn)生帶狀組織，造成鋼板的各向異性。所以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼，不僅對爐外精煉工藝要求較高，對轉(zhuǎn)爐冶煉要求也十分嚴(yán)格，研究開發(fā)、冶煉低磷鋼水是許多鋼廠急需解決的難題。首鋼遷鋼原轉(zhuǎn)爐脫磷率僅為75%左右，自采用副槍系統(tǒng)后，脫磷效果明顯改善，脫磷率提高至85%以上。根據(jù)副槍模型數(shù)據(jù)、加料情況、鋼樣和渣樣化驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合聲納化渣圖，分析了首鋼遷鋼轉(zhuǎn)爐脫磷率提高的原因，為今后進(jìn)一步優(yōu)化脫磷工藝提供依據(jù)。2.4本鋼轉(zhuǎn)爐脫磷工藝的研究隨著本鋼生產(chǎn)工藝及設(shè)備的不斷改進(jìn)與完善，一些特殊鋼種（薄板鋼種、深沖鋼等）相繼投入生產(chǎn)。這些鋼種對鋼的純凈度要求越來越高，尤其對鋼中的［P］含量的要求也越來越低，最低值在0.0085以下。針對我廠的生產(chǎn)工藝條件，如何穩(wěn)定有效的控制［P］含量，滿足鋼種的要求，有必要對轉(zhuǎn)爐脫磷工藝進(jìn)行研究。利用副槍在吹煉過程中進(jìn)行取樣、測溫，根據(jù)所取試樣的化學(xué)成分、吹煉工藝參數(shù)對煉鋼過程的脫磷進(jìn)行了分析，了解脫磷的時機(jī)、特點(diǎn)以及影響脫磷的因素。并以此改善不同鐵水條件下的操作工藝，以達(dá)到有效、穩(wěn)定的脫磷。利用副槍在吹煉過程取樣測溫的方法研究本鋼轉(zhuǎn)爐脫磷的工藝特點(diǎn)。根據(jù)脫磷的工藝特點(diǎn)，針對不同的鐵水條件，我們通過優(yōu)化工藝操作，達(dá)到穩(wěn)定、有效的脫磷，滿足鋼種要求。2.5鞍鋼氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐脫磷工藝與實(shí)踐近年來，用戶對高級別鋼特別是低磷鋼的需求大大增加，這些產(chǎn)品對鋼中磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)提出了很高的要求，大多要求磷含量低于0.015%；低溫用鋼管、特殊深沖鋼、鍍錫板要求鋼中磷低于0.010%；一些航空、原子能、耐腐蝕管線用鋼要求磷低于0.005%。為達(dá)到深脫磷的目的，當(dāng)前國內(nèi)外先進(jìn)鋼廠，均采用鐵水“三脫”轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法脫磷等先進(jìn)工藝。先進(jìn)工藝的采用是建立在先進(jìn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，而鞍鋼作為一個老企業(yè)，尚有部分轉(zhuǎn)爐僅有頂吹功能，且還不具備全部鐵水預(yù)脫磷的能力，因而探索頂吹轉(zhuǎn)爐的脫磷規(guī)律，優(yōu)化脫磷工藝，對于降低成本、提高企業(yè)自主創(chuàng)新能力和產(chǎn)品的市場競爭力有著重要的意義。鞍鋼一煉鋼loot氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐進(jìn)行了單渣法和雙渣法脫磷的過程分析和工藝實(shí)踐，在反應(yīng)熱力學(xué)和動力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計了有針對性的試驗(yàn)。根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，利用統(tǒng)計和回歸分析工具，逐一分析了轉(zhuǎn)爐裝料、造渣、供氧、溫度制度等工藝參數(shù)對脫磷反應(yīng)的影響，提煉出影響脫磷效率的主要因素，總結(jié)出不同工藝下轉(zhuǎn)爐出鋼磷、脫磷率等與各參數(shù)的定量關(guān)系，為優(yōu)化頂吹轉(zhuǎn)爐脫磷工藝提供了理論及實(shí)踐依據(jù)。三下面我們介紹我國以及國際的2種脫磷工藝：1轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法主要技術(shù)特點(diǎn)1.1轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法的冶煉工藝特點(diǎn)轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法煉鋼工藝，即采用一座轉(zhuǎn)爐進(jìn)行鐵水脫磷，另一座轉(zhuǎn)爐脫碳和提溫，兩座轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)組織生產(chǎn)，以達(dá)到有效改善鋼的質(zhì)量和縮短冶煉周期的目的。轉(zhuǎn)爐采用雙聯(lián)法冶煉工藝主要有以下特點(diǎn)：1.1.1良好的氧化性氣氛在脫磷轉(zhuǎn)爐中，主要采用氧化法進(jìn)行脫磷，其主要反應(yīng)為：2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO?P2O5)+5[Fe]2[P]+5(FeO)+3(CaO)=(3CaO?P2O5)+5[Fe]脫磷轉(zhuǎn)爐中，快速的化渣形成大量的(FeO),同時促進(jìn)了Ca0在渣中的溶解，形成了大量的[0],渣鋼界面處的氧化性能強(qiáng)，鋼渣都具有較高的氧化性，強(qiáng)烈的氧化性氛圍促進(jìn)了脫磷的順利快速進(jìn)行。1.1.2轉(zhuǎn)爐功能單一化可縮短冶煉周期由于轉(zhuǎn)爐功能趨于專一化，使得每爐鋼水冶煉時間有效縮短，萊鋼煉鋼廠脫磷轉(zhuǎn)爐吹氧時間7?9min，冶煉周期26〃一30min,脫碳轉(zhuǎn)爐吹氧時間9?12min,冶煉周期28?32min,與傳統(tǒng)冶煉方式相比，轉(zhuǎn)爐冶煉時間縮短8?10min。1.1.3渣量少于普通轉(zhuǎn)爐因?qū)鹘y(tǒng)轉(zhuǎn)爐工藝分為脫磷和脫碳。脫磷渣不進(jìn)入脫碳爐，因而不用擔(dān)心鋼水回磷，脫碳爐可以采用較少的渣量進(jìn)行冶煉。萊鋼煉鋼廠脫磷轉(zhuǎn)爐渣量約為30?50kg/t,脫碳轉(zhuǎn)爐渣量約為15?30kg/t。1.1.4爐渣堿度低一般高堿度、高氧化鐵的爐渣能使磷呈現(xiàn)強(qiáng)烈的氧化趨勢，表現(xiàn)為P205含量高，促進(jìn)P205與CaO結(jié)合成穩(wěn)定的磷酸鈣。如圖1所示，當(dāng)渣堿度高于2.0后，隨著渣堿度的提高，磷分配率明顯上升。增加Ca。可以降低P2O5的活度系數(shù)，提高磷在渣鐵間的分配比。

1.02.0 3.0 4.0 5,01.02.0 3.0 4.0 5,0&一0渣堿度圖1磷分配比與溫度、渣堿度的關(guān)系但在轉(zhuǎn)爐脫磷吹煉過程中，為了保證終點(diǎn)有較高的碳，溫度一般不能超過1430°C，而在這樣的溫度下，液態(tài)渣的堿度不可能高。同時片面追求高堿度,則渣中固相比例上升，反而影響了脫磷的效果，所以對于脫磷過程的爐渣堿度要合理控制。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，萊鋼煉鋼廠將堿度控制在2.4?2.8,有較好的脫磷效果。1.1.5脫磷轉(zhuǎn)爐裝入制度由于鐵水溫度波動大，針對不同條件下的鐵水溫度，制定了不同的裝人制度，同時為提前進(jìn)行廢鋼的調(diào)整，為轉(zhuǎn)爐提供便利條件，當(dāng)鐵水進(jìn)入脫硫區(qū)域時，即將鐵水溫度報至廢鋼區(qū)域，由廢鋼作業(yè)區(qū)人員根據(jù)不同的鐵水溫度相應(yīng)進(jìn)行廢鋼量的調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)鐵水與廢鋼同步調(diào)整。根據(jù)脫磷熱力學(xué)條件，鐵水脫磷的溫度為1350---1430C范圍較好。從冶煉操作實(shí)績來看，當(dāng)鐵水溫度控制在1250?1330C時，采用92%的鐵水比較為合理，吹煉終點(diǎn)平均溫度為1388C，平均硼(C)=2.68%，為脫碳轉(zhuǎn)爐提供了較好的原料條件，見表2。表2鉄水冶煉前后溫度、碳成分對比項(xiàng)冃入爐溫初始終點(diǎn)溫終點(diǎn)度廠C玻(C)/%度代叨(C)/%范聞值1250-1332<()1-4651361—14132.42—299平均值1287.64.391387,82.681.1.6脫磷轉(zhuǎn)爐造渣制度根據(jù)磷分配比情況，將脫磷轉(zhuǎn)爐終渣堿度控制在2.4?2.8,可保證良好的脫磷效果。為防止鐵水脫磷過程產(chǎn)生噴濺，升溫過快等異常情況，要求頭批料加入石灰2/3,燒結(jié)礦全部的1/2,后期根據(jù)情況逐步加入石灰及燒結(jié)礦進(jìn)行調(diào)整。燒結(jié)礦的大量加入可以有效提高(FeO),在短時間內(nèi)促進(jìn)了化渣，同時確保了熔池溫度的緩慢上升。1.1.7脫磷轉(zhuǎn)爐槍位及氧壓控制為取得較好的化渣效果，開吹后轉(zhuǎn)爐按正常槍位控制，快速造渣。為防止(FeO)大量富集,造成噴濺現(xiàn)象，頭批料相對較多，以減緩溫度的上升。過程冶煉為了防止溫度上升過快,采取提高槍位的方法減緩反應(yīng)速度，根據(jù)爐內(nèi)反應(yīng)情況，適當(dāng)調(diào)整槍位及氧壓。后期再根據(jù)化渣情況進(jìn)一步調(diào)整。整個冶煉過程氧壓控制在0.80?0.85MPa。1.1.8脫磷轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制冶煉至終點(diǎn)時，根據(jù)測定溫度進(jìn)行調(diào)整，確保終點(diǎn)溫度控制在1360〃-1410°C，終點(diǎn)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為2.68%，終點(diǎn)P質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均達(dá)到0.009%(見表2、表3),為脫碳轉(zhuǎn)爐提供便利條件。出鋼過程采用擋渣塞及擋渣棒進(jìn)行擋渣，終渣全部倒人渣盆，重新篩選后再次人爐回收利用。表3鐵水冶煉前后磷、硫?qū)Ρ软?xiàng)目一初始磷終點(diǎn)耀 初始硫終點(diǎn)硫范圍值()?073- 1020.(M15-0.0140.000-0.(X)20005?(KJ7平均值0.()81(X009 ().1).Wb2TBM脫磷工藝2?1T酬強(qiáng)攪拌工藝原理及內(nèi)容TBM強(qiáng)攪拌工藝原理控制轉(zhuǎn)爐吹煉的困難主要是反應(yīng)速度太快，脫碳高峰期產(chǎn)生大量C0氣泡，劇烈攪動熔池，渣鋼充分乳化，使渣中(FeO)迅速降低，基本不具備成渣和脫除鋼中硫、磷的條件。因此，吹煉前期迅速形成流動性良好的高堿度爐渣和吹煉后期保證渣鋼反應(yīng)接近平衡，是提高轉(zhuǎn)爐冶煉強(qiáng)度的重要環(huán)節(jié)。采用TBM工藝，可以實(shí)現(xiàn)在吹煉前期，加強(qiáng)熔池攪拌，促進(jìn)石灰熔解，提高成渣速度；在吹煉末期，提高熔池攪拌強(qiáng)度，促進(jìn)渣鋼反應(yīng)平衡。TBM強(qiáng)攪拌工藝主要內(nèi)容提高底吹攪拌強(qiáng)度：目前，國內(nèi)傳統(tǒng)復(fù)吹轉(zhuǎn)爐一般采用弱攪拌工藝，底吹供氣強(qiáng)度波動在0.03?0.08m3/t.min的范圍。為了提高前期成渣速度，實(shí)現(xiàn)前期脫磷，抑制噴濺和保證終點(diǎn)渣鋼反應(yīng)平衡，TBM底吹供氣強(qiáng)度提高到0.08--0.20m3/t.min的范圍。通過對轉(zhuǎn)爐成渣過程的巖相分析證明,初期渣(W5IIlin)堿度由1.77降至1.39,渣中(FeO)由11.3%下降到5.25%，形成與CaO相結(jié)合的低熔點(diǎn)橄欖石(CMS)主相，爐渣熔化均勻。改變底吹供氣模式：傳統(tǒng)復(fù)吹轉(zhuǎn)爐一般采用“前期低中期最低一后期高”的供氣模式，為了提高初渣成渣速度，TBM采用“前期高一中期低后期逐步升高”的供氣模式，提高復(fù)吹的冶金效果。至吹煉前期(9min)，使渣中(FeO)升高至10.16%，堿度達(dá)到1.6,促使渣中CMS相轉(zhuǎn)變?yōu)镃2S含量約40與C3MS2共存，并出現(xiàn)RO相。中期渣，堿度升高到最高點(diǎn)4.23,渣中(FeO)降至7.14%，爐渣已基本熔化，以C2S為主相。終渣(FeO)回升至16.45%，堿度達(dá)到3.38,物相以C3S為主，平均可達(dá)到60，爐渣具備良好的脫磷、脫硫熱力學(xué)條件。實(shí)現(xiàn)平衡吹煉：TBM采用提高供氣強(qiáng)度和改變復(fù)吹供氣模式，有利于轉(zhuǎn)爐吹煉過程中實(shí)現(xiàn)平衡吹煉。轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中存在著熔池反應(yīng)(如c—。、C-—Mn反應(yīng)等)和鋼渣反應(yīng)(如脫硫、脫磷反應(yīng))兩種反應(yīng)過程。實(shí)現(xiàn)熔池反應(yīng)平衡，一般要求底吹攪拌強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到0.08?O.12m3/t.min；實(shí)現(xiàn)渣鋼反應(yīng)趨于平衡，底攪強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到0.15"-"0.30m3/t.min的水平。2.2.TBM的底吹供氣制度TBM的底吹供氣制度是根據(jù)氧步即供氧時間階段來設(shè)定的，氣體種類是根據(jù)鋼種對氮含量的要求設(shè)定的，以20#鋼為例，具體供氣制度(見表1)從爐底供給溶池的氣體，通過元件噴出后以氣泡的形式上浮，抽引鋼水隨之向卜流動,從而使溶池得到攪拌。其目的就是改善溶池混合狀態(tài)，增強(qiáng)物質(zhì)傳遞速度，促進(jìn)鋼.渣反應(yīng)

接近平衡。底吹供氣制度的建立，通常是以終渣全鐵、鋼中氧含量和磷含量的降低作為評價復(fù)吹冶金效果的條件之一。新轉(zhuǎn)爐底吹供氣制度見表1。表1底吹供氣制度開吹時間(min)-供氣流量(m3/min)氣體種類開吹 ，16N2116N2610Ar1012Ar1216Ar提槍10Ar取樣10Ar點(diǎn)吹16Ar取樣10Ar*出鋼,10Ar濺渣21N2倒渣21N2等待到開吹7N22.3TBM的冶金效果2.3.1對轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)［C］一［0］平衡的影響120噸轉(zhuǎn)爐采用TBM后，增強(qiáng)了吹煉末期的熔池攪拌強(qiáng)度，可以使鋼液中發(fā)生的【C】-【0］反應(yīng)更接近平衡，減少了冶煉低碳鋼時鋼水的過氧化，提高了鋼水質(zhì)量，圖2是120噸轉(zhuǎn)爐實(shí)際碳氧關(guān)系。對80噸轉(zhuǎn)爐和120噸轉(zhuǎn)爐鋼水終點(diǎn)［0】含量的測定表明，在轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳含量相同的情況下，120噸轉(zhuǎn)爐鋼水中的【0】含量降低.圖2理論碳一氧平衡和實(shí)際碳-氧關(guān)系TBM對轉(zhuǎn)爐終渣(Fe0)的影響由于熔池攪拌加強(qiáng)，使渣一鋼之間的反應(yīng)更趨近于平衡，從而使渣中(FeO)含量有所降低。統(tǒng)計80噸轉(zhuǎn)爐和120噸轉(zhuǎn)爐的終點(diǎn)渣樣各500爐，結(jié)果80噸轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)渣中(FeO)平均含量為16.49%,120噸轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)渣中(FeO)平均含量為15.24%，平均降低1.25%。2.3.3對轉(zhuǎn)爐吹煉操作的影響由于底槍數(shù)量增加，采用環(huán)形布置，進(jìn)一步增加了渣.鋼之間的接觸面積，使碳一氧反應(yīng)更接近平衡，鋼中殘留氧有所下降，使渣中(FeO)降低，進(jìn)而減少了因渣中(FeO)聚集而產(chǎn)生的爆發(fā)性噴濺的可能性，使吹煉更加平穩(wěn)。另外，由于降碳速度的加快，使供氧時間縮短。表2為轉(zhuǎn)爐供氧時間，表2轉(zhuǎn)爐供氧時間轉(zhuǎn)爐噸位底槍數(shù)咼(支)供氧時間(min)總氧累(m3)80415.846501201213.84090葺值82.05602.3.4TBM對脫磷率的影響從熱力學(xué)的觀點(diǎn)看，TBM使渣中(FeO)降低，不利于脫磷反應(yīng)的進(jìn)行，但TBM之后，供氣強(qiáng)度的增大使熔池攪拌加強(qiáng)，大大改善了脫磷反應(yīng)的動力學(xué)條件，提高了熔池的傳質(zhì)速度，使脫磷反應(yīng)更接近于平衡，提高了轉(zhuǎn)爐脫磷率。取同一時期相同鐵水條件下，80噸和120噸轉(zhuǎn)爐一倒脫磷率比較，見表3,表3轉(zhuǎn)爐一倒脫磷率％轉(zhuǎn)爐80噸120噸鐵水[P]一倒鋼水[P]脫磷率鐵水[P],一倒鋼水[P],脫磷率波動值0.080-0.015-0.0604485-0.080-0.003-0.03071-970.1300J30平均值0.1050.03566.70.1050.010905從表3可以看出，120噸轉(zhuǎn)爐的一倒脫磷率較80噸轉(zhuǎn)爐平均提高23.8%。由于脫磷率的提高，120噸轉(zhuǎn)爐的一次命中率平均為80%，比較80噸轉(zhuǎn)爐提高60%。轉(zhuǎn)爐采用底吹深脫磷技術(shù)，加快了熔池內(nèi)鋼、渣反應(yīng)速度，使鋼一渣反應(yīng)更趨于平衡，一倒脫磷率平均提高23.8%；使轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳.氧反應(yīng)更接近平衡，降低了鋼水和爐渣的氧化性，降低了鋼鐵料消耗；減少了后吹次數(shù)，縮短了冶煉時間，使轉(zhuǎn)爐吹煉更加平穩(wěn)四脫磷反應(yīng)機(jī)理對于絕大多數(shù)鋼種來說，磷是有害元素。鋼種磷的含量高會引起“冷脆”即從高溫降到0度以下，鋼的塑性和沖擊韌性降低，并使鋼的焊接性能和冷彎性能變差。磷是降低鋼的表面張力的元素，隨著磷含量的增加，鋼的表面張力降低顯著，從而降低了鋼的抗裂性能。磷是僅次于硫在鋼的連鑄坯中偏析度高的元素，而且在鐵固熔體中擴(kuò)散速率很小，因而磷的偏析很難消除，從而嚴(yán)重影響鋼的性能，所以脫磷是煉鋼過程的重要任務(wù)之一。磷在鋼中以Fe3P或Fe2P形式存在，但通常以[P]來表達(dá)。煉鋼過程的脫磷反應(yīng)是在金屬液與熔渣界面進(jìn)行的，首先是[P]被氧化成(P2O5)，而后與(CaO)結(jié)合成穩(wěn)定的磷酸鈣，其反應(yīng)式可表示為：2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO?P2O5)+5[Fe]2[P]+5(FeO)+3(CaO)=(3CaO?P2O5)+5[Fe]從CaO-P2O5相圖中可以看出3CaOP?2O5為最穩(wěn)定，4CaO?P2O5次之。在熱力學(xué)分析時，有兩種鹽得出的結(jié)論基本上是一致的。在實(shí)驗(yàn)室條件下達(dá)到平衡時的反應(yīng)產(chǎn)物通常是4CaO?P2O5,這樣脫磷反應(yīng)平衡常數(shù)可表示為Kp=a(4CaO?P^)/apT?耳。人5?耳。人5Lg(%P)/[%P]=18837/T-10.9+0.067(%CAO+O.3%MgO)一0.55