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济钢低温低硅铁水脱磷的工艺实践

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许建

(济南钢铁股份有限公司炼钢厂,山东 济南 250101)

【摘要】针对转炉冶炼低温低硅铁水终点磷含量偏高的现象,从冶炼前期成渣条件、氧枪吹炼枪位等几方面因素对脱磷的影响进行了分析。通过改善化渣条件、采取留渣操作和低温操作等相应措施,有效降低了终点钢水中的磷含量。

教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 转炉;低温低硅铁水;脱磷

Technology Practice on Dephosphorization of Low Silicon Hot Metal at Low Temperature in Jinan Iron & Steel Group

XU Jian

(Steelmaking Plant of Jinan Iron and Steel Co., Ltd., Jinan Shandong 250101, China)

【Abstract】Aiming at the phenomenon that high phosphorus content exist at the endpoint of smelting low silicon hot metal at low temperature in converter, we analysis a few factors which influence dephosphorization, such as the condition of early stage of the smelting slag, lance position of oxygen lance blowing gun. By improving the condition of slag and taking slag operation and low temperature operation, we reduced phosphorus content in the end of molten steel effectively.

【Key words】Converter; Low silicon hot metal at low temperature; Dephosphorization

低温低硅铁水的入炉给转炉操作带来了极大的困难,具体表现在炉渣化不透,中期返干严重,终点磷易出格,从而增加了后吹或点吹概率,影响着钢水的质量及转炉的寿命,增加了原料消耗,对降低成本非常不利。低温低硅铁水的冶炼还容易粘氧枪、烟道以及炉口,大大增加了工人的劳动强度,严重时甚至会打乱铸机节奏,造成被迫性停浇,产生生产事故。

为了解决这一生产难题,济钢炼钢厂210炼钢车间根据实际生产条件,通过原因分析、大量实践摸索,指定了一系列工艺优化措施,化渣效果得到改善,有效地解决了脱磷困难及粘枪的问题。

1生产概况

济钢炼钢厂210炼钢车间现有210t顶底复吹转炉一座,今年一季度冶炼了大量低温低硅铁水,温度在1250~1310℃,平均温度1280℃,铁水成分见下表。

2磷高主要原因分析

2.1化渣不良

转炉冶炼过程发生在钢渣间的脱磷反应主要是[1]:

4(CaO)+5(FeO)+2[P]=(4CaO·P2O5)+5[Fe]+Q(1)

lgK=lg{a4CaO·P2O5/([%P]2a5FeOa4CaO)}=40067/T-15.06(2)

从公式(1)可以看出,适当提高炉渣中CaO、FeO含量,能够促进脱磷脱磷反应的进行;从公式(2)可以看出,温度升高,平衡常数降低,不利于脱磷反应的进行。

有利于脱磷的条件为:低温、高碱度、高(FeO)、大渣量、良好的炉渣流动性。脱磷反应是强放热反应,在影响脱磷的诸多因素中,温度表现得尤为明显,控制好温度是脱磷的关键[2]。同时,炉渣良好的流动性对提高渣钢接触面积,促进脱磷具有积极的作用。而脱磷的最佳时期是冶炼前期,而能否尽快形成具有一定流动性和碱度的初期渣尤其关键。

但成渣的条件必须有充分的搅拌、适当高的熔池温度,这是促进脱磷反应的动力学条件。没有足够的温度,渣子不能熔化,即使能够熔化,如果温度不够高,渣子的流动性不好,仍不能完成它应起的作用。

前期适当高温有利于熔渣向石灰内部渗透,使生成的石灰块外壳化合物迅速熔融成渣。低温低硅铁水由于铁水温度低导致转炉冶炼初期温度偏低,不利于初期渣的形成;同时由于冶炼初期降低炉渣熔点的SiO2含量低,不利于形成泡沫化良好炉渣,因此不利于转炉冶炼初期脱磷。一旦前期炉渣化不透,中期则容易引起返干,并且难以调理,大大降低脱磷效率。指望后期大量的脱磷是非常困难的。另外头批渣料加入数量过多,加入时机稍早等原因,也会造成吹炼前期熔池升温速度慢、温度低,致使前期渣料不具备充分熔化的热力学条件。二批料加入过早或过晚,或者因为在吹炼中后期短时间内加入渣料数量过多、批次过勤,都会致使炉渣化不透,流动性较差,不具备充分的脱磷动力学条件。

2.2枪位及氧压控制不当

开吹阶段枪位过高或氧压较低,熔池升温较缓慢,不利于石灰的熔化;若低枪位开吹时间较长而未及时提枪,则硅、锰氧化期更短,渣中(FeO)较低,不利于石灰的熔化,致使脱磷效果差。吹炼中后期,随着熔池温度的逐步升高,若吹炼枪位相对较低,碳氧反应剧烈,渣料加入相对滞后,致使中后期熔池温度过高,形成炉渣“返干”,使炉渣失去脱磷能力。

3工艺优化及改进措施

3.1合理的装入量制度

为了提高低温低硅铁水的物理热和化学热,给快速化渣提供温度条件,需要提高铁水装入量,减少废钢量,降低废钢比。210t炼钢车间把废钢比控制在了6.5%~7.5%。因为铁块相比废钢温降效应要小许多,冶炼低温低硅铁水时,最好配加一定量的铁块。

3.2枪位及造渣制度

整个冶炼过程枪位采用低-高-高-低四段法。开吹枪位设在2000mm左右,吹炼1~2分钟,待熔池温度快速升高到一定程度后,加入占总量40%~60%的渣料,避免一次性加入过多,不然会导致熔池温度过低,化渣及脱磷效果反而会适得其反,这样就能通过加强搅拌及快速提高熔池温度防止渣料结团。为更好的化渣,1~2分钟后,及时把枪位提到2400mm左右,以增加渣中(FeO),促进石灰进一步溶解,尽快使前期渣活跃起来,开渣后加入第二批渣料,同时缓慢压枪,以尽快形成一定碱度和流动性的炉渣而尽快尽多的去磷。有必要的情况下,可加入第三批渣料,但要渣料执行小批量多批次的加入模式。数据表明,当前期炉渣碱度控制在1.2~1.6时,可避免渣中形成高熔点的2CaO·SiO2,因此脱磷效果较好。中期C-O反应剧烈,渣中(FeO)消耗大,要及时提枪或降低氧压以增加渣中(FeO)。冶炼低硅铁水,应采用“高(FeO)成渣途径”,枪位比冶炼正常铁水要高出100~200mm,一般控制在2000~2200mm,以提高渣中(FeO)量,保证全程化渣。当炉渣化透后,要控制好降枪速度,不能降的过早、过急。如果渣中(FeO)含量未积累到一定程度时降枪,渣中(FeO)就会被碳氧反应很快消耗掉,继续返干;如果积累到一定数量后降枪过急,激烈的碳氧反应会瞬时产生大量的CO气体,引起喷溅,大量高FeO含量的炉渣会喷出,使炉内又重新返干,对脱磷不利。

另外,炉渣中加入6%左右的MgO对石灰溶解有利,因为CaO-MgO-SiO2系化合物的熔点都比2CaO·SiO2低[3]。但加入白云石的量不要过高,当渣中MgO超过10%时,后期MgO会过饱和析出成为弥散的固体质点,增加炉渣粘度而影响化渣及去磷。

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