許建

（濟(jì)南鋼鐵股份有限公司煉鋼廠，山東 濟(jì)南250101）

低溫低硅鐵水的入爐給轉(zhuǎn)爐操作帶來(lái)了極大的困難，具體表現(xiàn)在爐渣化不透，中期返干嚴(yán)重，終點(diǎn)磷易出格，從而增加了后吹或點(diǎn)吹概率，影響著鋼水的質(zhì)量及轉(zhuǎn)爐的壽命，增加了原料消耗，對(duì)降低成本非常不利。低溫低硅鐵水的冶煉還容易粘氧槍、煙道以及爐口，大大增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)騺y鑄機(jī)節(jié)奏，造成被迫性停澆，產(chǎn)生生產(chǎn)事故。

為了解決這一生產(chǎn)難題，濟(jì)鋼煉鋼廠210煉鋼車(chē)間根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件，通過(guò)原因分析、大量實(shí)踐摸索，指定了一系列工藝優(yōu)化措施，化渣效果得到改善，有效地解決了脫磷困難及粘槍的問(wèn)題。

1 生產(chǎn)概況

濟(jì)鋼煉鋼廠210煉鋼車(chē)間現(xiàn)有210t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐一座，今年一季度冶煉了大量低溫低硅鐵水，溫度在1250～1310℃，平均溫度1280℃，鐵水成分見(jiàn)下表。

表1 入爐鐵水成分 單位：%

2 磷高主要原因分析

2.1 化渣不良

轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程發(fā)生在鋼渣間的脫磷反應(yīng)主要是[1]：

從公式（1）可以看出，適當(dāng)提高爐渣中CaO、FeO含量，能夠促進(jìn)脫磷脫磷反應(yīng)的進(jìn)行；從公式（2）可以看出，溫度升高，平衡常數(shù)降低，不利于脫磷反應(yīng)的進(jìn)行。

有利于脫磷的條件為：低溫、高堿度、高(FeO)、大渣量、良好的爐渣流動(dòng)性。脫磷反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，在影響脫磷的諸多因素中，溫度表現(xiàn)得尤為明顯，控制好溫度是脫磷的關(guān)鍵[2]。同時(shí)，爐渣良好的流動(dòng)性對(duì)提高渣鋼接觸面積，促進(jìn)脫磷具有積極的作用。而脫磷的最佳時(shí)期是冶煉前期，而能否盡快形成具有一定流動(dòng)性和堿度的初期渣尤其關(guān)鍵。

但成渣的條件必須有充分的攪拌、適當(dāng)高的熔池溫度，這是促進(jìn)脫磷反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件。沒(méi)有足夠的溫度，渣子不能熔化，即使能夠熔化，如果溫度不夠高，渣子的流動(dòng)性不好，仍不能完成它應(yīng)起的作用。

前期適當(dāng)高溫有利于熔渣向石灰內(nèi)部滲透，使生成的石灰塊外殼化合物迅速熔融成渣。低溫低硅鐵水由于鐵水溫度低導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐冶煉初期溫度偏低，不利于初期渣的形成；同時(shí)由于冶煉初期降低爐渣熔點(diǎn)的SiO2含量低，不利于形成泡沫化良好爐渣，因此不利于轉(zhuǎn)爐冶煉初期脫磷。一旦前期爐渣化不透，中期則容易引起返干，并且難以調(diào)理，大大降低脫磷效率。指望后期大量的脫磷是非常困難的。另外頭批渣料加入數(shù)量過(guò)多，加入時(shí)機(jī)稍早等原因，也會(huì)造成吹煉前期熔池升溫速度慢、溫度低，致使前期渣料不具備充分熔化的熱力學(xué)條件。二批料加入過(guò)早或過(guò)晚，或者因?yàn)樵诖禑捴泻笃诙虝r(shí)間內(nèi)加入渣料數(shù)量過(guò)多、批次過(guò)勤，都會(huì)致使?fàn)t渣化不透，流動(dòng)性較差，不具備充分的脫磷動(dòng)力學(xué)條件。

2.2 槍位及氧壓控制不當(dāng)

開(kāi)吹階段槍位過(guò)高或氧壓較低，熔池升溫較緩慢，不利于石灰的熔化；若低槍位開(kāi)吹時(shí)間較長(zhǎng)而未及時(shí)提槍?zhuān)瑒t硅、錳氧化期更短，渣中（FeO）較低，不利于石灰的熔化，致使脫磷效果差。吹煉中后期，隨著熔池溫度的逐步升高，若吹煉槍位相對(duì)較低，碳氧反應(yīng)劇烈，渣料加入相對(duì)滯后，致使中后期熔池溫度過(guò)高，形成爐渣“返干”，使?fàn)t渣失去脫磷能力。

3 工藝優(yōu)化及改進(jìn)措施

3.1 合理的裝入量制度

為了提高低溫低硅鐵水的物理熱和化學(xué)熱，給快速化渣提供溫度條件，需要提高鐵水裝入量，減少?gòu)U鋼量，降低廢鋼比。210t煉鋼車(chē)間把廢鋼比控制在了6.5%～7.5%。因?yàn)殍F塊相比廢鋼溫降效應(yīng)要小許多，冶煉低溫低硅鐵水時(shí)，最好配加一定量的鐵塊。

3.2 槍位及造渣制度

整個(gè)冶煉過(guò)程槍位采用低-高-高-低四段法。開(kāi)吹槍位設(shè)在2000mm左右，吹煉1～2分鐘，待熔池溫度快速升高到一定程度后，加入占總量40%～60%的渣料，避免一次性加入過(guò)多，不然會(huì)導(dǎo)致熔池溫度過(guò)低，化渣及脫磷效果反而會(huì)適得其反，這樣就能通過(guò)加強(qiáng)攪拌及快速提高熔池溫度防止渣料結(jié)團(tuán)。為更好的化渣，1～2分鐘后，及時(shí)把槍位提到2400mm左右，以增加渣中(FeO)，促進(jìn)石灰進(jìn)一步溶解，盡快使前期渣活躍起來(lái)，開(kāi)渣后加入第二批渣料，同時(shí)緩慢壓槍?zhuān)员M快形成一定堿度和流動(dòng)性的爐渣而盡快盡多的去磷。有必要的情況下，可加入第三批渣料，但要渣料執(zhí)行小批量多批次的加入模式。數(shù)據(jù)表明，當(dāng)前期爐渣堿度控制在1.2～1.6時(shí)，可避免渣中形成高熔點(diǎn)的2CaO· SiO2，因此脫磷效果較好。中期C-O反應(yīng)劇烈，渣中（FeO）消耗大，要及時(shí)提槍或降低氧壓以增加渣中（FeO）。冶煉低硅鐵水，應(yīng)采用“高(FeO)成渣途徑”，槍位比冶煉正常鐵水要高出100～200mm，一般控制在2000～2200mm，以提高渣中（FeO）量，保證全程化渣。當(dāng)爐渣化透后，要控制好降槍速度，不能降的過(guò)早、過(guò)急。如果渣中（FeO）含量未積累到一定程度時(shí)降槍?zhuān)校‵eO）就會(huì)被碳氧反應(yīng)很快消耗掉，繼續(xù)返干；如果積累到一定數(shù)量后降槍過(guò)急，激烈的碳氧反應(yīng)會(huì)瞬時(shí)產(chǎn)生大量的CO氣體，引起噴濺，大量高FeO含量的爐渣會(huì)噴出，使?fàn)t內(nèi)又重新返干，對(duì)脫磷不利。

另外，爐渣中加入6%左右的MgO對(duì)石灰溶解有利，因?yàn)镃aOMgO-SiO2系化合物的熔點(diǎn)都比2CaO·SiO2低[3]。但加入白云石的量不要過(guò)高，當(dāng)渣中MgO超過(guò)10%時(shí)，后期MgO會(huì)過(guò)飽和析出成為彌散的固體質(zhì)點(diǎn)，增加爐渣粘度而影響化渣及去磷。

3.3 使用活性石灰

如果入爐石灰質(zhì)量較差，有效CaO低，雜志多，若加入量少則爐渣堿度達(dá)不到要求；反之，低溫低硅鐵水條件下，則石灰更加難以熔化，堿度和流動(dòng)性均不到脫磷的要求。而活性石灰有效CaO含量高，SiO2含量低，硫、磷含量少，生燒和過(guò)燒率低，氣孔率高，塊度合適，加入爐內(nèi)能快速熔化，成渣速度快，因此能大大改善冶煉低溫低硅鐵水的冶金效果。

另外，前期盡量不要使用比如石灰石、生白云石等造渣料替代部分石灰和輕燒白云石。石灰石和生白云石加入爐內(nèi)會(huì)進(jìn)行分解反應(yīng)，吸收大量的熱量，降低熔池溫度，由于多了一步分解反應(yīng)，因而成渣速度較石灰和輕燒白云石要慢。

3.4 加入提溫劑及化渣劑，例如硅鐵及錳鐵

鐵水溫度和硅低時(shí)，由于熱量不足，可以加入適量硅鐵來(lái)增加鐵水熱量，鐵水錳低時(shí)，可以往鐵水中補(bǔ)加錳鐵以增加渣中MnO，渣中MnO對(duì)石灰溶解速度的影響僅次于FeO。通過(guò)大量實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鐵水中Mn含量在0.50%～0.60%時(shí)，初期渣形成快，中期返干現(xiàn)象減輕，脫磷效果較好。

3.5 留渣操作

轉(zhuǎn)爐留渣操作是將上一爐的終渣全部或一部分留給下?tīng)t使用。由于爐渣堿度高、溫度高，并且有一定的(FeO)和(MnO)含量，且是現(xiàn)成的熔體,渣層比較活躍，爐渣流動(dòng)性好，且本身還具有大量的物理熱，因而在前期溫度較低的情況下，對(duì)下一爐初期渣的形成十分有利，可以有效的去除磷、硫。但留渣操作在兌鐵過(guò)程中易產(chǎn)生噴濺，危及人身及設(shè)備安全，而且打火困難，易引起LT泄爆。可以通過(guò)以下措施解決：

（1）對(duì)于是否具備留渣的條件要做好確認(rèn)，留渣量不宜過(guò)大，以防打火困難和噴濺。濟(jì)鋼210t轉(zhuǎn)爐大量實(shí)踐發(fā)現(xiàn)留渣量控制在3～7t效果較好。另外，連續(xù)留渣次數(shù)宜過(guò)多，一般不要超過(guò)3爐。

（2）對(duì)于（FeO）含量較高的爐渣，應(yīng)延長(zhǎng)濺渣時(shí)間，必要時(shí)往留渣爐內(nèi)加入500～1000kg的石灰以稀釋渣中（FeO），稠化爐渣。同時(shí)，兌鐵時(shí)動(dòng)作要采取緩慢細(xì)流原則。兌鐵完畢，要前后晃爐。

（3）開(kāi)吹槍位設(shè)在2000mm且開(kāi)大氧流量，待打著火后再把槍位緩到2400mm，一分鐘半以后加入頭批料。若沒(méi)有打著火，應(yīng)使氧槍在1700～2100mm之間來(lái)回穿槍?zhuān)?分鐘后打不著火應(yīng)立即提槍前后晃爐，待氧含量降到一定程度后再次下槍吹煉，由于此時(shí)渣中積累了大量（FeO）,打著火后要及時(shí)降槍?zhuān)乐勾髧姟?/p>

表2分別為20爐條件基本相同，留渣與不留渣爐次終點(diǎn)平均脫磷情況對(duì)比。

表2 留渣與不留著渣操作終點(diǎn)磷平均值對(duì)比

從表2可以看出，留渣操作即使在終點(diǎn)溫度偏高的條件下，脫磷效果也是比單渣操作效果顯著較多。

3.6 低溫操作

脫磷反應(yīng)是放熱反應(yīng)，高溫會(huì)產(chǎn)生回磷，對(duì)脫磷不利。冶煉低溫低硅鐵水時(shí)，在無(wú)法保證爐渣的渣量及良好的流動(dòng)性的情況下，根據(jù)脫磷條件，可以采取低溫操作。大量實(shí)踐數(shù)據(jù)證明，低溫對(duì)脫磷的效果相當(dāng)明顯。實(shí)踐證明副槍TSC溫度控制在1560～1575℃，碳控制在0.30～0.45%，TSO溫度控制在1620～1550℃，碳控制在0.05～0.08%時(shí)效果較佳。表3是幾組副槍數(shù)據(jù)。

表3 副槍數(shù)據(jù)

由此可見(jiàn)，利用低溫操作對(duì)轉(zhuǎn)爐脫磷是十分有利的，在滿足出鋼條件及后續(xù)工序要求的條件下，出鋼溫度越低越好。

4 實(shí)踐效果

210煉鋼車(chē)間經(jīng)過(guò)采取以上一系列優(yōu)化措施后，取得了不錯(cuò)的效果。氧槍、煙道及爐口粘槍現(xiàn)象大大降低，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；脫磷效果明顯改善，終點(diǎn)平均磷由工藝優(yōu)化前的0.0213%提高到優(yōu)化后的0.0154%。合格率由75.4%提高到93.3%。

5 結(jié)語(yǔ)

低溫低硅鐵水的冶煉，要想有效的脫除鐵水中的磷元素，操作上必須做到：在吹煉前期要盡快形成一定堿度、一定流動(dòng)性與FeO的前期渣，吹煉中期要控制好槍位與溫度，避免爐渣返干，做到吹煉中、后期有效地脫磷。

［1］楊吉春,羅國(guó)萍,董方.鋼鐵冶金600問(wèn)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007.

［2］黃希祜.鋼鐵冶金原理[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1990.

［3］張芳.轉(zhuǎn)爐煉鋼[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.