1 影响补炉第一炉成品[Ｐ]含量的主要因素分析　

　 成品(中间包钢水样)[Ｐ]含量由终点[Ｐ]含量和出钢过程中的回[Ｐ]幅度决定。经过分析,影响补炉第一炉终点[Ｐ]含量的主要因素有终点炉渣(ＭｇＯ)的含量、碱度Ｒ、(ＴＦｅ)含量,出钢过程中的回[Ｐ]幅度则由合金含磷量和出钢过程中下渣回[Ｐ]量决定,加入适量的活性灰可有效地减少出钢过程中的下渣回[Ｐ]。

1.1 终渣(ＭｇＯ)的含量

　 表1分2组在终渣碱度Ｒ(分别为3.3和4.2左右)、(ＴＦｅ)、终点温度基本相同的前提下,比较了不同的终渣(ＭｇＯ)的含量对应的终点[Ｐ]含量。终渣(ＭｇＯ)的含量高,终点[Ｐ]含量也高。终渣碱度Ｒ低时,终渣(ＭｇＯ)的含量对终点[Ｐ]含量的影响较明显,终渣碱度Ｒ高时,终渣(ＭｇＯ)的含量对终点[Ｐ]含量的影响小一些。据文献介绍的出钢温度1680℃,炉渣碱度Ｒ约为3.0时,炉渣的(ＭｇＯ)在ＣａＯ-ＳｉＯ2-ＦｅＯ-ＭｇＯ渣系中的饱和溶解度为8.5%。当终渣(ＭｇＯ)的含量超过了这一饱和溶解度值后,会以固态ＭｇＯ的形式析出,增加了炉渣的粘度,降低了炉渣的流动性,恶化了脱磷反应的动力学条件,从而不利于终渣去磷反应的进行。但它超过饱和溶解度不高时(溅渣操作允许的范围,如小于11%),只要保持一定的炉渣过热度(据文献介绍武钢二炼钢的终点渣过热度应在250℃左右),炉渣也会有正常的流动性。文献给出的磷在渣-钢之间的分配公式Ｌｐ=ｌｇ(%Ｐ)/[%Ｐ]=22350/Ｔ-21.876+5.6·ｌｇ(%ＣａＯ)+2.5ｌｇ(%ＴＦｅ),说明对具有一定(ＴＦｅ)含量的炉渣,碱度Ｒ是影响炉渣Ｐ分配系数的最主要因素,碱度越高,去磷效果越好,因此碱度高时,终渣(ＭｇＯ)的含量对终渣去磷效果的影响变弱。文献推荐的溅渣复吹转炉终渣(ＭｇＯ)含量(质量分数)为9%～10%(对应的(ＴＦｅ)为15%～22%),但从表1的数据来看,武钢二炼钢的终点渣(ＭｇＯ)控制在7%～10%将既有利于溅渣护炉,也不影响终点渣的流动性和终点渣的去磷效果。

　

表1　 终渣(ＭｇＯ)的含量对终点[Ｐ]含量的影响

　

1.2 终渣碱度Ｒ和(ＴＦｅ)

表2　终渣碱度Ｒ对终点[Ｐ]含量的影响

　

　 表2在终渣(ＴＦｅ)、(ＭｇＯ)的含量接近的条件下,比较了不同的终渣碱度Ｒ对应的终点[Ｐ]含量。显然随着终渣碱度Ｒ的增大,终渣去磷的效果明显变好,终点[Ｐ]含量显著降低。说明随着终渣(ＣａＯ)含量、(ＴＦｅ)含量的提高,终点渣-钢之间磷的分配系数变大,从而获得了较低的终点[Ｐ]含量。表2中终渣碱度Ｒ=3.8和3.4比较,前者的(ＭｇＯ)的质量分数为9.9%,比后者高0.2%,但终点[Ｐ]质量分数比后者低0.004%,这也说明(ＭｇＯ)的含量对脱磷反应的影响随终渣碱度Ｒ的增大而减弱。影响脱磷效果的主要因素仍然是碱度Ｒ和(ＴＦｅ)含量。分析表1和表2,可看出(ＴＦｅ)质量分数在13.8%～23.9%时,(ＴＦｅ)含量完全可以使碱度Ｒ在2.7～4.6的石灰熔化;同时终渣碱度Ｒ控制在4.1～4.6可以获得较满意的终点磷含量。

1.3 造渣工艺

1.3.1 采用双渣操作

　 补炉第一炉采用双渣法操作时的终点钢、渣成分见表3。与表1、表2相比,在终渣碱度Ｒ、(ＴＦｅ)、(ＭｇＯ)的含量基本接近的条件下,双渣法操作的去磷效果略强于单渣法。比较两者的操作过程,认为双渣法操作时开吹加入1.0ｔ轻烧白云石影响了前期渣的去磷效果。因为补炉第一炉开吹加入1.0ｔ轻烧白云石容易使前期渣中的(ＭｇＯ)的含量超过了文献给出的(ＭｇＯ)在ＣａＯ-ＳｉＯ2-ＦｅＯ-ＭｇＯ渣系中的饱和溶解度(Ｒ=2.0左右时,约为7%)。实践中使用双渣法操作有去磷效果稳定、节约石灰的优点,但要延长冶炼周期2ｍｉｎ左右。

　

表3　补炉第一炉采用双渣法操作时的终点钢、渣成分

　

1.3.2　前期使用预熔型合成渣

　 前期使用预熔型合成渣(合成渣的成分见表4)可使前期渣成渣时间提前1ｍｉｎ左右,有利于将终点Ｐ控制在0.010%以下。补炉第一炉使用预熔型合成渣时终点钢、渣成分见表5。比较表5和表1、表2,说明使用预熔型合成渣十分有利于降低终点Ｐ含量,其原因是:预熔型合成渣中含有较多的ＣａＯ,增大了前期渣的碱度Ｒ;使用预熔型合成渣增大了前期渣的渣量,降低了渣中(ＭｇＯ)含量,避免了(ＭｇＯ)含量超过其在ＣａＯ-ＳｉＯ2-ＦｅＯ-ＭｇＯ渣系中的溶解度造成的ＭｇＯ析出使炉渣流动性变差状况;预熔型合成渣的熔点低,加快了前期渣的形成。

1.4 影响出钢过程回[Ｐ]的主要因素

　 统计的出钢过程下渣回[Ｐ]幅度与是否加入活性灰的关系如表6。表6说明在补炉第一炉出钢过程中加入适量的活性灰可有效地减少出钢过程中的下渣回[Ｐ]。

表4　预熔型合成渣的成分ｗ_Ｂ/%

　

表5　使用预熔型合成渣时的终点钢、渣成分

　

表6　影响出钢过程下渣回[Ｐ]的主要因素

终渣 Ｒ	终渣ｗＢ/%		是否加活性灰	下渣回[Ｐ]量 ｗＢ/%
	(ＴＦｅ)	(ＭｇＯ)
4.0	19.3	11.1	否	0.004
4.0	17.4	10.77	是	0.001

　

2 补炉第一炉造渣操作的优化

　 从上面的分析可知,必须对溅渣复吹转炉补炉第一炉造渣操作进行优化才能得到满意的终点磷含量,冶炼成品[Ｐ]≤0.020%的品种。

2.1 改进配镁制度

　 转炉护炉采用轻烧(含ＭｇＯ30%左右)配终渣的(ＭｇＯ),一般是在转炉吹炼开始根据铁水[Ｓｉ]含量的不同,一次性地加入1.5ｔ([Ｓｉ]≤0.4%)或1.8ｔ([Ｓｉ]>0.4%)轻烧,终点根据钢水温度高低调入部分轻烧,提枪前加入0.3ｔ改质剂(含ＭｇＯ50%左右)来完成炉渣配镁的。实际转炉的配镁情况如表7。

表7　转炉配(ＭｇＯ)情况

转炉状态	装入量 /ｔ	开吹轻烧 加入量/ｔ	终点改质剂 加入量/ｔ	终渣(ＭｇＯ) ｗＢ/%
正常冶炼	88	1.5～1.8	0.3	7～10
补炉	88	1.5～1.8	0.3	9.2～19

　

表8　对影响转炉渣(ＭｇＯ)含量的因素分析

补炉料/ｔ	熔炼号	轻烧 加入量/ｔ	ｗ(ＭｇＯ)/%
			300ｓ	850ｓ	终点
/	15923	0.5			6.48
/	16693	0	6.512	6.79
/	27213	1	10.26
干喷1.5	16440	0.5			9.28
干喷2.5	16497	0		11.3	8.698
干喷2.0	16565	0	9.885	10.3	8.619
干喷1.5+大面料1.5	15949	0			11.934
干喷1.5+大面料1.5	35613	0.5			12.098
干喷1.5留渣	36837	0.5			9.37

　

　 转炉干喷料量、大面补炉料量、溅渣层对终渣(ＭｇＯ)含量的影响数据见表8。干喷料、大面补炉料每0.5ｔ会使终点渣(ＭｇＯ)增加1%左右,溅渣层熔化后则使终点渣(ＭｇＯ)增加4%～6%,留渣操作对终渣(ＭｇＯ)含量的影响很小。按照这一经验,二炼钢对补炉后第一炉的配镁制度做了以下改进:干喷补炉后冶炼第一炉,留渣干喷补炉第一炉只在吹炼终点加入0.3ｔ改质剂,干喷+大面料时全炉吹炼过程中不再加入镁质散装料。补炉第一炉的配镁制度改进前、改进后终渣(ＭｇＯ)含量和终点磷含量见表9。显然,改进补炉第一炉的配镁制度后,终渣(ＭｇＯ)含量和终点磷含量都有 明显的降低。

表9　配镁制度改进前后终点钢、渣成分ｗＢ/%

改进前				改进后
Ｒ	(ＭｇＯ)	(ＴＦｅ)	[Ｐ]	Ｒ	(ＭｇＯ)	(ＴＦｅ)	[Ｐ]
3.6	12.5	18.6	0.017	3.9	9.7	18.7	0.012

　

　 减少轻烧的加入量后会不会对补炉的效果产生明显的影响呢?表10分析了转炉配镁制度改进前后,补炉料和溅渣层熔化量之和(统称为炉衬侵蚀)的变化。从表10可以看出补炉后第一炉的轻烧加入量减少后,炉衬侵蚀量增大了,使终点渣中(ＭｇＯ)质量分数增大了1.7%～2.9%,折算成补炉料量为0.2ｔ～0.3ｔ左右。减少轻烧加入量后对补炉效果的影响很小,实际生产中观察补炉第一炉的炉衬烧结情况,变化很小。

　

表10　配镁制度改进前后炉衬侵蚀量的变化

	干法喷补		留渣+干喷		大面料+干喷
	改前	改后	改前	改后	改前　　 改后
轻烧量/ｔ	1.5	0.5	1.8	0.5	1.8　　　　 0
终渣(ＭｇＯ)/%	9.6	9.0	9.0	9.0	18.2　　 11.1
侵蚀量/ｍｍ	5.1	7.5	4.6	7.5	12.8　　 11.1

　

2.2 保证前期渣的碱度Ｒ,控制好吹炼过程炉渣状况

　 溅渣复吹转炉的去磷主要是在吹炼前期进行的,因此必须保证前期渣的碱度Ｒ及流动性。实践证明前期渣的碱度Ｒ低时很容易出现终点钢水磷含量高的情况。控制好吹炼过程炉渣状况是得到满意去磷效果的基本条件。改善吹炼过程炉渣状况,一般都是增加萤石和铁皮的加入量或批次,如保证加入2批铁皮或在总量不变的前提下,把萤石分成3批加入。为保证补炉第一炉前期渣的碱度Ｒ,二炼钢转炉一般是按下述要求控制吹炼开始时活性灰加入量的:铁水[Ｓｉ]≤0.3%时3.0ｔ,[Ｓｉ]在0.3%～0.4%时加3.5ｔ,[Ｓｉ]≥0.4%时加4.0ｔ。

2.3 合理控制终点炉渣碱度Ｒ和出钢碳

　 依据前面的分析,控制好终点炉渣碱度Ｒ和(ＴＦｅ)含量对获得满意的终点磷含量十分重要。控制终渣碱度Ｒ在4.1～4.6,(ＴＦｅ)在13.8%～23.9%,终点磷会稳定在0.015%以下。一般是通过保证全炉石灰加入量≥4.0ｔ(铁水[Ｓｉ]≤0.3%时)或≥5.0ｔ(铁水[Ｓｉ]在0.3%～0.4%)或≥6.0ｔ(铁水[Ｓｉ]≥0.4%时)来保证终点炉渣碱度Ｒ,通过把出钢碳质量分数控制在0.05%～0.08%来保证终点炉渣(ＴＦｅ)含量的。

2.4 造渣操作模式

　 吹炼开始时,根据铁水[Ｓｉ]含量加入3.0～4.0ｔ活性灰,然后加入2批萤石,促进前期渣早化,使碳焰尽快上来。在装有预熔性合成渣化渣专用仓的转炉,吹炼前期应加入0.5ｔ左右的预熔性合成渣化渣。中期加入1批萤石或2批铁皮化渣,可避免炉渣返干,保证渣况良好。二炼钢转炉的炉容比偏小,只有0.74ｔ/ｍ3,因此渣况好的标准是炉渣在炉口上方要喷不喷。中期渣况好,采用活性灰压喷。为满足终点温度的要求,补炉第一炉的铁水装入量比正常炉次要大,一般装入方式是82ｔ铁水+6ｔ废钢,终点温度有富余。留渣干喷补炉第一炉吹炼过程中,前期渣上来的一般都比较早,中期渣也较活跃,如果出现持续性的炉渣喷溅,提枪倒一次渣比较合适,这样既可提高金属收得率,也利于得到较低的终点磷含量。干喷补炉或干喷大面料补炉,在吹炼过程中会出现干喷料、大面补炉料垮塌的现象,多发生在吹炼200～600ｓ之间,从炉口火焰的变化可观察到。这时应增加石灰的加入量,以保证终点渣碱度Ｒ和(ＭｇＯ)含量合格。

3 结　语

　 溅渣复吹转炉补炉后冶炼第一炉钢的去磷造渣操作有一定的难度,武钢二炼钢的生产实践表明,镁质干喷料、大面补炉料每0.5ｔ可使终渣(ＭｇＯ)增加1%左右,复吹转炉溅渣层在吹炼过程中熔化后可使终渣(ＭｇＯ)增加4%～6%左右。开吹时加入足量的石灰;吹炼过程中不加轻烧或只加入0.3ｔ左右的改质剂;大面料补炉时采用双渣操作、保证前期渣的碱度、控制好过程渣况、控制终渣碱度Ｒ在4.0～4.6、出钢碳在0.05%～0.08%、(ＭｇＯ)在7%～10%、出钢过程中加入适量的活性灰可使终点[Ｐ]≤0.015%,冶炼出成品[Ｐ]≤0.020%的部分含铝系列钢。