預(yù)置回收料脫磷且降低熔劑消耗的生產(chǎn)實(shí)踐

陳騰飛  張艷麗

（萍安鋼湘東煉鋼廠）

摘  要：本文主要介紹了在轉(zhuǎn)爐吹煉前預(yù)置回收料，對(duì)脫磷與前期溢渣的影響，通過(guò)優(yōu)化熔劑加入批次以及順序，促進(jìn)了吹煉前期的化渣并提高了脫磷效果，為提高終點(diǎn)命中率、降低熔劑消耗，創(chuàng)造了良好條件，同時(shí)有效地控制前期溢渣現(xiàn)象的出現(xiàn)，降低了煉鋼生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐；回收料；脫磷；溢渣；熔劑

1 前言

鋼渣是煉鋼過(guò)成產(chǎn)生的副產(chǎn)品，每生產(chǎn)一噸鋼約產(chǎn)生0.12~0.14噸鋼渣，可吸取0.02~0.03噸回收料，怎樣才能做到合理、高效使用且不影響冶煉操作是必須要解決的問(wèn)題。由于煉鐵鐵水成分、溫度的不穩(wěn)定性，往往給煉鋼生產(chǎn)帶來(lái)很大影響�；�于生產(chǎn)需要，為達(dá)到吹煉前期良好的脫磷效果，保證冶煉前期溫度的相對(duì)穩(wěn)定，同時(shí)充分利用回收料，在吹煉前加入部分回收料，以保證冶煉生產(chǎn)高效穩(wěn)定，但由此出現(xiàn)了冶煉前期較強(qiáng)的溢渣現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了脫磷效果，同時(shí)給轉(zhuǎn)爐除塵系統(tǒng)和安全帶來(lái)一定影響。為此我們對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼的脫磷機(jī)理與前期溢渣現(xiàn)象進(jìn)行了一系列的實(shí)踐，通過(guò)對(duì)回收料及熔劑加入批次以及順序的調(diào)整，有效地控制了前期溢渣現(xiàn)象并提高了終點(diǎn)命中率，降低了熔劑消耗。

2 轉(zhuǎn)爐脫磷工藝分析

2.1 轉(zhuǎn)爐脫磷反應(yīng)

轉(zhuǎn)爐脫磷反應(yīng)主要是在鋼渣界面發(fā)生的，脫磷反應(yīng)式為

2[P]+5(FeO)+4(CaO）= (4 CaO·P₂O₅)+5[Fe]

其平衡常數(shù)Kp表示為

根據(jù)平衡移動(dòng)原理，從脫磷反應(yīng)式可以看出，影響轉(zhuǎn)爐脫磷的因素主要有：爐渣堿度、FeO含量、溫度及渣量。

2.2.1 爐渣堿度

提高堿度可有效增加CaO的濃度，有利于脫磷反應(yīng)的進(jìn)行，但是石灰加入過(guò)多又會(huì)造成化渣不好，降低了鋼渣界面反應(yīng)活度，反而影響脫磷效果。我廠堿度一般控制在2.5左右。

2.2.2 FeO含量

增加FeO含量，可以加速石灰的渣化和改善熔渣的流動(dòng)性，有利于脫磷反應(yīng)的進(jìn)行，一般控制在8%左右。

2.2.3 溫度

脫磷反應(yīng)為放熱反應(yīng)，低溫有利于脫磷反應(yīng)的進(jìn)行，但是溫度過(guò)低則會(huì)造成化渣困難影響脫磷。圖1表示當(dāng)磷的分配系數(shù)Lp=100時(shí)溫度和堿度對(duì)脫磷的影響，當(dāng)溫度降低時(shí)，用較低的堿度就可以達(dá)到比較滿意的脫磷效果。圖2表示吹煉終點(diǎn)溫度與磷含量的關(guān)系，終點(diǎn)溫度越低鋼中磷含量越低，在1450～1550℃范圍內(nèi)，以保證石灰充分熔化為前提脫磷最有效。

綜上可知，充足的FeO含量，較高的爐渣堿度，良好的化渣效果，合適的冶煉溫度，對(duì)轉(zhuǎn)爐脫磷反應(yīng)至關(guān)重要。故吹煉前期加入料，可增加渣中FeO含量促進(jìn)化渣，同時(shí)還能合理控制前期溫度，對(duì)轉(zhuǎn)爐脫磷反應(yīng)是至關(guān)重要的。

3 石灰熔化機(jī)理分析

3.1 石灰的熔化機(jī)理

石灰是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要造渣材料，渣量和成渣速度快慢均與石灰的加入量和加入時(shí)機(jī)密切相關(guān)。大量生產(chǎn)實(shí)踐表明，在吹煉過(guò)程的任意時(shí)刻，熔融爐的實(shí)際堿度與石灰的溶解速度密切相關(guān)，一般存在以下關(guān)系：（1）開吹時(shí)液態(tài)爐渣主要來(lái)自鐵水中的硅、錳、鐵的氧化，渣量很少，渣中SiO2的濃度很高。（2）加入的石灰浸泡在初期渣中，被這些氧化物包圍著并使最初液態(tài)渣冷卻，在石灰塊表面生成一層低熔點(diǎn)的礦物質(zhì)渣殼，渣殼的融化約需數(shù)十秒。（3）渣殼融化后，石灰的表面層開始與爐渣反應(yīng)，引起石灰表面的渣化。這些反應(yīng)不僅在石灰塊的外表面進(jìn)行，而且也在石灰氣孔的內(nèi)表面進(jìn)行，石灰就是這樣被渣化的。（4）由于鈣鎂橄欖石中的FeO和MnO與SiO2的親和力比CaO小，故被CaO置換，生成硅酸二鈣（2CaO·SiO2）和RO相。2CaO·SiO2熔點(diǎn)很高（2130℃），而且結(jié)構(gòu)致密，是石灰溶解緩慢的重要原因。若渣中含有足量的FeO，可使2CaO·SiO2解體。MnO、Fe2O3、CaF2和少量的MgO同樣也能破壞2CaO·SiO2的生成，由此可見，前期加入輕燒白云石以及料對(duì)成渣都是有利的。（5）熔渣成分對(duì)石灰溶解有很大的影響。

3.2 FeO對(duì)石灰熔化的影響

FeO是石灰的基本熔劑，故在不引起噴濺的條件下，盡量提高FeO的濃度是加速石灰溶解的主要措施。FeO對(duì)石灰熔解作用機(jī)理為：（1）顯著降低爐渣黏度，加速石灰塊外部的傳質(zhì)。（2）改善爐渣對(duì)石灰的潤(rùn)濕和爐渣向石灰空隙中的滲透。（3）離解生成的離子（Fe2+、Fe3+、 O2-）半徑不大，且與CaO同是立方晶系，有利于FeO向石灰晶格的遷移和擴(kuò)散而生成低熔點(diǎn)的溶液。（4）渣中FeO高，能減少石灰塊表面2CaO·SiO2的生成，可使生成的2CaO·SiO2疏松，有利于其溶解。因此前期加入料有利于石灰的溶解。

4 轉(zhuǎn)爐煉鋼前期溢渣原因分析及解決措施

        4.1 轉(zhuǎn)爐煉鋼前期溢渣現(xiàn)象的原因分析

轉(zhuǎn)爐煉鋼在吹煉前加入回收料，以保證前期合理的熔池溫度以及良好的化渣效果，但往往會(huì)在吹煉前期間出現(xiàn)溢渣現(xiàn)象，其主要原因是降溫材料的加入帶入了大量的FeO增加了渣中FeO含量。根據(jù)FeO與C的反應(yīng)：

FeO+C—Fe+CO   －156.5 kJ／mol，該反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)。

由于吹煉初期熔池溫度較低，C、O反應(yīng)相對(duì)較弱，對(duì)渣中氧的消耗相對(duì)較小，故渣中FeO相對(duì)較高，高FeO含量促進(jìn)了第一批加入的造渣料石灰的快速熔化；而第二批石灰剛剛加入尚未熔化，由于石灰加入量的不足，渣中C2S、C3S等高熔點(diǎn)物質(zhì)也尚且不足，熔渣黏度明顯降低，同時(shí)由于初期C、O反應(yīng)較弱，生成的氣態(tài)CO量也少，熔池?cái)嚢枇θ�，出現(xiàn)熔池成分不均，尤其是在第二批造渣料加入量偏大時(shí)帶來(lái)的熔池溫度驟然變化，引起熔渣冷熱不均，誘發(fā)出現(xiàn)前期溢渣現(xiàn)象。

4.2 前期溢渣的防治措施

根據(jù)出現(xiàn)前期溢渣現(xiàn)象機(jī)理，可在開吹后視鐵水溫度適量加入100～200kg回收料，保證爐渣中有足夠高的FeO含量，便具有良好的石灰熔化條件，然后加入第一批石灰加入量，即加入全部石灰加入量的2/3；既能較快較充分的使石灰熔化，由于前期渣中回收料加入而帶入的高FeO含量，又能充分中和前期渣中的大量酸性氧化物，提高前期渣的堿度，增加渣中高熔點(diǎn)物質(zhì)C2S比重，增加熔渣黏度。然后再小批量多批次地均勻加入剩余石灰，一般每批次加入＜80kg即可。保證石灰的充分熔化與反應(yīng)，減少吹煉過(guò)程中造渣料的集中加入和加入量大而引起的溫度驟然變化，盡量均勻熔池成分、消除C濃度梯度，使C的氧化趨于平穩(wěn)，規(guī)避前期溢渣現(xiàn)象的出現(xiàn)。

5  吹煉前加入回收料工藝比較

5.1 對(duì)前期溢渣與終點(diǎn)命中率的影響

在吹煉前加入回收料，溢渣比例與終點(diǎn)命中率對(duì)比如下：

由表1可見，通過(guò)吹煉前加回收料，在鐵水成分穩(wěn)定的情況下，溢渣比例由3.19%下降到1.72%下降了2.47%，終點(diǎn)命中率由85.16%上升到92.15%上升了6.99%，轉(zhuǎn)爐脫磷率由79.5%上升到87.7%上升了8.2%。

5.2對(duì)終渣成份的影響

   在吹煉前期加入回收料，爐渣成分對(duì)比如下：

由表2可見，兩者爐渣堿度變化不大，但CaO含量上升了0.78%，在吹煉前期加入回收料降低溶池溫度影響到石灰熔化速度，但同時(shí)由回收料而帶入的大量FeO又有效地促進(jìn)了石灰熔化。從以上數(shù)據(jù)來(lái)看吹煉鋼前加入回收料對(duì)石灰的熔化和爐渣的堿度還是有利的。同時(shí)由于前期熔池溫度得到了有效控制，避免了吹煉過(guò)程溫度過(guò)高，保證了終點(diǎn)渣黏度，進(jìn)而保障了濺渣護(hù)爐掛渣效果，有利于爐況的維護(hù)。

5.3對(duì)熔劑消耗的影響

由表3可見，在吹煉前加入回收料，石灰、輕燒白云石和降溫材料都有所下降，大量降低了煉鋼生產(chǎn)成本。

6 結(jié)束語(yǔ)

1）結(jié)合脫磷理論知識(shí)，通過(guò)吹煉前加入鋼渣中吸取的回收料，有效的穩(wěn)定了吹煉前期熔池溫度；增加了渣中FeO含量，加速了石灰熔化，提高了成渣速度，為前期脫磷反應(yīng)創(chuàng)造了良好的條件。

2）通過(guò)對(duì)熔劑加入量與加入時(shí)機(jī)的調(diào)整，有效地減少了吹煉前期溢渣現(xiàn)，降低了鐵損及溫度損失，同時(shí)保證了轉(zhuǎn)爐煉鋼爐前的生產(chǎn)安全。

3）通過(guò)吹煉前加入鋼渣中吸取的回收料，有效減少了降溫材料（機(jī)燒礦）及熔劑的消耗，同時(shí)提高終點(diǎn)命中率，為煉鋼生產(chǎn)創(chuàng)造了更大的利潤(rùn)空間。

參考文獻(xiàn)

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