徐卫芳
新疆八一钢铁股份有限公司炼钢厂，乌鲁木齐，830022）
摘 要： 40t转炉在采取转炉留渣工艺后，渣料消耗降低10kg/t，取得显著的效果，但在实际操作过程中，连续留渣后由于渣中的P2O5在累计增加，会影响到转炉的脱磷效果，本文通过理论计算与工业试验相结合的方式，对采取连续留渣工艺后对脱磷的影响进行了初步的研究和探讨。
关键词：少渣冶炼；连续留渣；脱磷；碱度
1.前言
近些年国内外钢铁市场不断低迷，按常规钢种冶炼得到的产品利润较低，甚至出现亏损现象。为了扭转这种局面，大多数钢铁企业采用从原料到冶炼工艺进行有效的成本控制，在达到原有冶炼效果的情况下，尽量降低成本。其中转炉的少渣冶炼工艺是转炉降低工序成本的重要手段之一，新疆八一钢铁股份有限公司（简称八钢）炼钢厂的40t转炉在采取转炉留渣工艺后，渣料消耗降低10kg/t，取得显著的效果，但在实际操作过程中，连续留渣后由于渣中的P2O5在累计增加，会影响到转炉的脱磷效果，本文通过理论计算与工业试验相结合的方式，对采取连续留渣工艺后对脱磷的影响进行了初步的研究和探讨。
2.连续留渣操作对脱磷影响的试验研究
2.1 转炉连续留渣试验概况
在40t转炉进行了5炉连续留渣的工业试验，试验炉次编号为L1-L5，其中L1为连续留渣第1炉，溅渣后加入250 kg除尘灰。试验炉次的铁水条件、辅料加入量、终点条件、终渣成分，分别如表1、表2所示。试验炉次铁水装入量在36-37 t范围内，平均铁水重量为36.5 t，废钢为7 t，炉次装入量波动较小。铁水磷含量稳定，铁水硅含量均在0.6 %以下。
表1 工业试验铁水及钢液成分/wt.%
炉号 铁水[Si]/% 铁水[P]/% 石灰/kg 白云石/kg 矿石/kg 钢水[C]/% 钢水[P]/% 温度/°C
L1 0.59 0.10 1110 740 350 0.07 0.009 1664
L2 0.59 0.102 1330 780 320 0.08 0.017 1677
L3 0.51 0.103 1370 830 560 0.06 0.019 1669
L4 0.51 0.098 1340 800 600 0.08 0.018 1661
L5 0.51 0.097 1340 850 710 0.07 0.017 1638
表2 工业试验终渣成分/wt.%
炉号 CaO SiO2 MnO FeO P2O5 MgO Al2O3 R
L1 41.8 14.8 3.97 23.22 2.16 5.74 2.48 2.82
L2 43.8 16.4 3.89 19.89 2.12 5.76 2.38 2.67
L3 46.7 16.7 3.81 17.73 1.9 5.37 2.2 2.80
L4 48.3 16.1 3.53 18.18 1.81 5.09 1.74 3.00
L5 47.5 16.1 4.03 17.73 2.05 5.81 1.8 2.95
在出钢温度1660 °C、留渣3 t、连续留渣、每次石灰加入量1200 kg的条件下，利用Factsage软件计算转炉钢液终点磷化含量，如图1所示。
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由图1可见，实测钢液终点磷含量与计算值基本一致，终渣连续返回利用炉数增加，钢液终点磷含量明显上升；L1炉钢液终点磷含量最低为0.009 %，铁水[Si]含量与其它炉次基本一致，连续留渣第五炉出钢磷较低，为0.017 %，计算值为0.021 %，这是由于第五炉出钢温度为1630 °C，低于理论计算条件1660 °C，根据Factsage理论计算，在1630 °C，石灰加入量为1350 kg条件下，终点磷含量为0.0142 %，与实际值更为接近。
2.2 连续留渣操作对渣中(P2O5)含量的影响
假定铁水、废钢、造渣料加入量不变，在满足终渣脱磷的条件下，连续留渣终渣(P2O5)含量的变化如图2所示。
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由图2可见，随留渣次数的增加，终渣(P2O5)含量升高。实测值是先下降后上升，这是由于连续留渣操作，石灰加入量一直增加，在入炉[P]含量逐渐降低的情况下，终渣（P2O5）含量下降。根据实际加料情况，进行理论计算，结果发现终渣P2O5 %先下降后上升。连续留渣过程，炉内存在旧渣排出（倒炉时，部分旧渣倒出）和新一炉渣补足的过程。连续留渣过程除第一炉外，后续留渣炉次都是减少了石灰的加入量，而新的铁水所需要脱除的磷依然不变，也就是用更少的新渣脱除了更多的磷，从而就会导致渣中的磷含量较第一炉的渣中磷会更高，也就是终渣连续返回利用炉数增加，终渣(P2O5)含量出现富集，L1炉为最低，之后出现富集，因炉渣(P2O5)富集导致钢液磷含量上升。综上所述，炉渣中(P2O5)出现富集，钢液终点磷含量从L1炉开始上升。因此，连续留渣虽然对降低渣料消耗作用明显，但应保证适当的石灰加入量，以防止炉渣组分富集导致钢液磷含量不满足要求。
2.3 连续留渣操作渣料加入量的确定
第一炉加入1300 kg石灰、700 kg白云石进行造渣后，理论计算渣量为3 t，若在连续留渣过程中不再加入渣料，计算连续留渣炉次炉渣碱度和渣中（P2O5）富集情况，如图3所示。
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由图3可得，若不加入新渣料，在连续留渣第二炉碱度就降至1.5，并且一直呈下降趋势，因此需要加入一定量新渣料来保证终渣碱度用于脱磷。连续留渣过程中，磷在渣中富集，从第一炉渣中的（P2O5）为1.64 %增长至第六炉的2.83 %。终渣（P2O5）含量接近3 %时，基本不具有脱磷能力，此时需要倒出炉渣，重新造渣。留渣可以利用终渣本身热量，有效化渣，脱磷效果好，可以降低新渣料加入量。结合40 t转炉出钢温度为1660℃，钢中[P]≤0.030 %，终渣碱度R≥2.2三个条件，提出新的造渣料加入方式。如图4所示。连续留渣过程中碱度及P2O5的变化如图5所示。
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本次计算采用连续留渣方式，留渣3 t（全留渣）、留渣2.5 t（造渣过程中倒掉部分渣）、留渣1.5 t（造渣过程倒掉一半渣）三种模式。均采用加入1300 kg石灰造碱度为3的终渣。从图6-11可以看出，留渣可以有效降低渣料加入量，且留渣量越多，第二炉新渣料加入量越低。留渣3 t，第二炉需加入800 kg石灰；留渣2.5 t，第二炉需加入1000 kg石灰；留渣1.5 t需加入1000 kg石灰。随着留渣炉次增加，由于（P2O5）富集，新渣料加入量增加。当新渣料加入量接近1300 kg时，需要重新造渣。
3.留渣量对脱磷的影响
终渣返回下一炉使用，出钢温度1660 °C、炉渣(P2O5)含量为2.5 %时，出钢磷含量为0.009-0.025 %，计算不同留渣量条件下，加入吨钢石灰量如图6所示。
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满足终点磷含量为0.012 %的条件下，连续留渣炉数对造渣料加入以及碱度的影响如图7所示。
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由图7可见，满足脱磷需要的理论新渣料加入量，留渣次数的增加在不断的增加，但是新渣料的加入量依然是小于不留渣炉次的新渣料加入量，由于随着连续留渣炉数的增加，炉渣磷含量在不断提高，碱度在不断下降，因此，相应的需要不断的提高新渣料的加入量，来削弱这些不利于脱磷的条件，但是当留渣炉数超过一定炉次，也将会导致新渣料的加入量达到或超过正常未留渣炉次的渣料加入量，而此时，连续留渣就失去其意义，应当采取重新造渣的操作，由图7可见，连续留渣炉次可以稳定在5-6炉之间，之后再进行重新造渣。
4. 适宜连续留渣炉数探讨
从前面的研究可以看出，在1650 °C时，碱度一定时，平衡磷含量随着(P2O5)含量升高而升高。因此，熔渣(P2O5)的含量必须严格控制，才能保证较好的脱磷效果。在实际生产过程中，由于倒渣量难以准确的控制，且炉前倒渣时间有限，造成倒渣量不足，时常会造成炉内旧渣量过大，炉内就会存在大量P2O5，而新加入渣料量不足以稀释和降低P2O5含量，实际操作过程中就会出现渣中P2O5含量不断富集，影响脱磷效果，如图8所示。
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实际操作过程中，要考虑到终点温度因素对连续留渣操作的影响，终点温度在1600 °C时，留渣炉数可以控制在7炉左右，终点温度在1650 °C时，留渣炉数控制在6炉左右较为理想，而当终点温度在1700 °C以上时，留渣第四炉的磷就会超过0.030 %。
5.结论
连续留渣可以有效降低石灰消耗量，但随着连续留渣次数的增加，终渣（P2O5）含量增加，不利于与终点磷含量的控制，在铁水[Si]含量小于0.6 %情况下，连续留渣次数不应超过6炉。
参考文献:
[1]万雪峰，曹东，李德刚等.鞍钢转炉双渣深脱磷工艺研究与实践[J].钢铁，2012，47（6）：32.
[2]黄希祜.钢铁冶金原理[M].3版.北京：冶金工业出版社，2004 .
[3]朱苗勇.现代冶金学[M].北京：冶金工业出版社，2005 .
[4]王新华.钢铁冶金[M].北京：高等教育出版社，2007.
作者简介：徐卫芳，女，45岁，本科，炼钢工程师，新疆乌鲁木齐市头屯河区新疆八一钢铁股份有限公司炼钢厂, 邮编：830022,E-mail:xuwf@bygt.com.cn