优化汽车板的磷含量控制

姚瑞凤

摘 要：磷作为钢中的有害元素之一，必须要控制在很低范围以内。通过连续炉次间留渣、吹炼过程快速化渣来降低磷含量;转炉终点快速升温;避免下渣导致磷含量升高。

关键词：汽车板;脱磷;造渣

Abstract：Phosphorus， as one of harmful elements in steel， must be kept within a very low level. Through keeping slag between continuous furnace and melting slag rapidly， the phosphorus content been reduced; converter endpoint temperature increases rapidly; rephosphorization by taking over slag should be avoided.

Key words： automobile steels;dephosphorization;slag-making

1 引言

磷是钢中的有害元素，对于高级别钢种来说，除需要硫含量很低外，还需要磷含量控制在很低的水平。近年来，用户对低磷钢和超低磷钢的需求明显增加，汽车板、管線钢、深冲钢等洁净钢对磷含量要求很高，而传统的炼钢工艺流程很难满足低磷钢的生产要求。磷含量的控制水平不稳定，我们要另辟蹊径、寻求更有效的手段去除磷含量。

目前国内外的钢铁企业在生产低磷钢方面已经形成了比较成熟的工艺，一种是基于铁水深度预脱硫的洁净钢冶炼工艺（铁水深脱硫—转炉强化脱磷—铁水真空精炼），一种是基于铁水三脱预处理的洁净钢冶炼工艺（铁水三脱预处理—转炉少渣冶炼—真空精炼）。转炉强化脱磷冶炼工艺从脱磷反应的热力学条件入手，考虑温度、炉渣碱度、氧化性、渣量对磷含量脱除速率的影响[1]，转炉全程造渣化渣操作对脱磷效果至关重要。目前转炉造渣工艺有单渣法和双渣法，转炉每炉次造一次渣脱硅脱磷，称为单渣法;在转炉先进行造渣脱磷，倒掉部分脱磷渣，再进行后期脱碳、升温，这称为双渣法。

邯宝炼钢厂目前采用第一种脱磷工艺路径单渣法造渣。进入转炉的铁水先经过铁水预处理工序，通过喷脱硫剂对铁水进行深脱硫，再深扒铁包内的脱硫渣，确保脱硫稳定奏效。将铁水兑入转炉，造渣吹炼以满足转炉终点要求[2]。转炉出钢时控制好下渣，防止因下渣造成回磷。

以邯宝炼钢厂汽车板的生产实际为例，进行磷含量的分析研究。邯宝炼钢厂DC06汽车板磷含量要求在0.012%以下。实际的磷含量分布在0.0115%±0.004%范围内，控制中心与钢种的目标要求很接近，仍有部分磷波动在目标范围以上。磷含量的控制水平较低，生产水平存在很大的偏差，还远远不能达到稳定生产及用户的要求。

2 工艺分析

2.1 转炉脱磷分析

转炉的钢包磷含量决定了成品中磷含量是否合格，因为在转炉之后的精炼、连铸工序没有脱磷能力，反而有回磷的机会。按照经验钢包磷含量应该与铁水的初始磷含量有直接关系，若初始磷含量高，转炉的脱磷负担就重，脱磷效果较差，可从生产数据中并没有得到这样的结论。转炉仍然能将高磷铁水脱除下去，说明转炉脱磷能力有很大的空间，炉渣的脱磷能力很强。

对转炉的钢包磷含量进行全过程因素分析，可以得出钢包磷含量与一倒磷含量及终点温度有关。有效控制一倒磷含量则更容易将转炉钢包磷含量控制在目标要求以内;随着终点温度的升高，转炉钢包磷有增加的趋势[3]。

脱磷反应主要集中在吹炼前期完成，一倒成分就是吹炼前期阶段取样测定的钢水成分。此时的磷含量代表着前期的脱磷程度，代表着前期的造渣化渣水平。转炉终点吹氧升温，不利于脱磷反应的持续进行，所以钢包磷含量相对高。而终点温度直接影响着后工序的生产，所以终点温度不能作为脱磷的切入点。

当在钢包磷含量是否命中的条件下，对转炉前期一倒磷含量、转炉脱磷量进行对比分析。钢包磷合格时，脱磷量的分布范围很大，一倒磷含量相对较低，脱磷效果达到了预期;当钢包磷不合格时，相应的一倒磷含量也偏高。但是转炉脱磷量并不大，这些炉次的脱磷能力没有发挥到最大。面对不同的铁水初始条件，要使转炉发挥较强的脱磷能力，这有赖于转炉前期必须早成渣早化渣。

2.2回磷分析

转炉出钢有个很关键的控制点就是下渣。含磷炉渣进入钢包，在后工序不断返回钢水中，导致磷含量超标。当回磷量集中在0.001%以内时，主要是存在磷含量的测量偏差;当回磷量集中在0.002%以上时，主要就是转炉下渣引起。

3 工艺优化

3.1造渣优化

转炉造渣过程是向炉内不断加入大量的造渣料，在吹氧条件下渣钢之间多种物理化学反应同时进行。加入的造渣量多，废钢块大，导致氧化升温不及时，影响炉渣的熔化状态和流动性。所以从入炉料和吹氧升温方面来优化转炉造渣过程，比如加入小颗粒废钢;连续炉次间留渣;避免卷渣回磷。

冶炼过程废钢块在炉中熔化较慢，导致过程温度不稳定，化渣及炉渣流动性不好控制。若采用磁选钢渣代替部分废钢，造渣效果明显改善。

采取留渣操作，即留出连续炉次中上一炉的部分炉渣为下一炉使用，这样能够补偿炉渣量、部分碱度和温度，更有利于满足转炉前期炉渣碱度和温度的需要。

3.2 吹炼终点优化

吹炼前期吹氧用来熔化大量的造渣料、优先氧化硅锰元素，这时低温条件、充分化渣有利于脱磷。随着温度的升高，碳氧反应加快，影响了脱磷反应的进行。为同时满足后工序对温度的要求，要调整氧枪的枪位和流量，吹炼终点快速升温出钢。

3.3 出钢优化

转炉出钢下渣通过下渣检测仪、滑板挡渣等操作来控制，同时通过钢水量和出钢口大小判断出钢时间，在出钢后期，密切关注钢流，及时摇炉避免下渣。另外要注意外来的污染物落入钢包，如转炉出钢口沾渣卷入钢包。

4  结语

冶炼低磷汽车板钢时转炉承担着脱磷的任务。对于不同的铁水条件，转炉有能力将磷脱到要求的低水平。为了提高成品磷含量的命中率，采用磁选钢渣代替部分废钢来优化废钢结构，稳定炉内温度的控制;连续炉次间留渣操作，补偿转炉内炉渣量和温度，有利于成渣;吹炼终点调整氧枪，快速升温出钢，避免终点高温对磷含量的影响;根据出钢口大小判断出钢时间，在出钢结束时注意观察及时摇炉;避免外来污染物进入钢包，及时清理粘钢。

参考文献：

[1] 曲英. 炼钢学原理[M]. 北京： 冶金工业出版社，1980.

[2] 刘少芹，孙宽.唐钢第一钢轧厂纯净钢生产工艺探讨[J].2009特钢年会论文集，2009.9： 132-137.

[3] 杨文远，郑丛杰，杨立红. 大型转炉炼钢脱磷的研究[J]. 炼钢， 2002，18（1）：30-34.