转炉低灰耗脱磷生产实践

2013-10-23刘善喜武宝仲

天津冶金 2013年5期

张垚，刘善喜，武宝仲

（河北钢铁集团唐钢公司第二钢轧厂，唐山063000）

1 引言

石灰是炼钢用主要造渣材料，具有脱P、脱S能力，也是用量最多的造渣材料。其成本占渣料成本的70%以上，因此，降低石灰消耗对实现过程造渣的低成本运行具有重要意义。唐钢第二钢轧厂由于炉容比较小，出钢温度偏高，一次倒炉磷合格率偏低，石灰消耗较高，通过分析脱磷的关键因素，并针对生产实际提出了优化方案，达到了降低石灰消耗的目的。

2 理论分析

脱磷反应主要发生在冶炼前期，开吹铁水中Si、Mn 先后氧化进入渣中，渣中 ω（CaO）很低，随后Fe氧化后的产物FeO渗入CaO晶格中，CaO随之溶解，渣中 ω（CaO）提高。但是，随着 ω（CaO）的增加，初渣中的SiO2和CaO将在其颗粒表面生成高熔点（2130℃）的化合物2CaO·SiO2。C2S结构致密，形成一定厚度后即阻止了FeO向石灰颗粒内部渗透，石灰溶解速度大大降低，不利于转炉去磷。

脱磷的另一工艺要因就是前期适宜温度（1440～1520℃）的控制，温度过高不利于前期脱磷，温度过低不利于前期脱磷渣的形成，而且会由于前期FeO富集，温度达C-O反应所需温度时造成剧烈喷溅，造成不必要的钢铁料损失；终点温度过高时出钢过程回磷现象较严重，造成P超标钢水回炉，终点温度过低补吹处理也会带来成本的损失。

3 工艺优化与效果

3.1 促进前期成渣

（1）采用小粒度（30～50 mm）活性石灰，其具有气孔率高（40%以上），体积密度小（约为1.7～2.0 g/cm3），比表面积大（0.5～1.3 cm2/g），易熔化，反应能力强的特点，可以促进前期脱磷渣快速形成。

（2）留渣操作：①对Si＜0.50%的铁水，采取单渣留渣操作。②对Si≥0.50%的铁水，采取双渣留渣操作。将上一炉碱度高、温度高，并有一定FeO含量的炉渣留到下一炉，有利于一定碱度的初期渣尽早形成，提高前期脱磷效果。

（3）根据ERP传递铁水成分、温度和下炉所炼钢种，提前计算出石灰和冷料加入量。头批料石灰严格按照加入总量2/3控制，在开吹前加入；二批料按少量多批原则在吹炼中期（开吹3 min）后加入。

实施以上技术措施后，前期脱磷效率大大提高，石灰消耗显著降低，由2012年的40 kg/t降低至35 kg/t。表1给出了优化前后渣成分变化，图1为优化前后一次倒炉磷情况。

表1 优化前后初渣、终渣情况对比

图1 优化前后一次倒炉P含量对比

3.2 降低出钢温度

（1）严格执行合金料煤气烘烤制度，烘烤温度要求大于450℃，并且要求开吹3 min后过合金料，保证红料比例大于2/3，减少热量损失。

（2）钢包全程加盖运行周转，减少了热量从包口损失，钢包内衬温度比加盖前提高了200℃，出钢温度降低了15℃左右。图2给出了钢包全程加盖前后钢包内衬的温度变化趋势，表2为加盖前后空包平均温度对比。

（3）加快钢包周转速度，减少空包等待时间，重要措施是缩短钢包热修时间；优化钢包运行工艺，缩短钢包空包由连铸平台到浇钢热修场地时间，减少钢包衬热损失。图3给出了砖包全程加盖后钢水的温降速率与钢包等待时间的关系，可以看出20 min≤钢包等待时间≤40 min时，0.5℃/min≤钢水温降速率≤1.0℃/min，40 min＜钢包等待时间＜60 min时，1.0℃/min＜钢水温降速率＜1.5℃/min,钢包等待时间超过80 min，钢水温降速率大于2.0℃/min。正常情况下，控制空包等待时间小于40 min，钢水温降速率控制在1.0℃/min以下，钢水镇静至5#、6#连铸机开浇约 15 min，温降约 10～15℃，钢水等待开浇过程可减少温度损失7.5℃。

图2 钢包全程加盖前后钢包内衬的温度变化趋势

表2 加盖前后空包平均温度对比

图3 空包等待时间与钢水温降速率关系

3.3 减少回磷量

成品钢中的磷含量一般高于冶炼终点的磷含量，这种现象称为回磷。其原因：一是由于合金化过程带入的磷，二是钢水的回磷。冶炼终点一般认为脱磷反应已经达到平衡，但是在出钢过程中向钢包内加入脱氧剂将使钢中的氧以及渣中FeO发生变化并且有所下降，脱氧产物SiO2、Al2O3等进入炉渣，使炉渣碱度降低，从而打破了脱磷反应的平衡状态，有利于（P2O5）的分解和还原，磷又有部分被还原回钢液中[1]。减少钢水回磷的几点措施如下：

（1）加强出钢口维护，保证出钢流圆整，常规钢种出钢时间必须大于1.6 min，减少出钢带渣量。

（2）适当增大挡渣球密度，提高挡渣成功率。图4为改进前后的挡渣球密度对比。挡渣成功率由以前的85%提高到了90%以上。