提高转炉炼钢终点命中率的控制措施

提高转炉炼钢终点命中率的控制措施
摘要：当前，炼钢厂采用静态控制和动态控制技术相结合进行炼钢终点的技术控制，动态控制技术为副枪动态控制技术，根据副枪在静态计算的吹炼末期点前检测的数据比如碳、温度等，实现实时更正和有效预测终点，这种控制技术对于充分保证转炉冶炼过程的稳定性和终点命中率的准确性而言具有重要意义。

尽管如此，炼钢厂在应用静态控制技术和动态控制技术时仍存在终点命中率偏低的情况。

为此，本文通过对转炉炼钢终点的碳、磷、温度、氧含量命中的影响因素分析，采取合理留渣冶炼工艺、调整底吹模型、优化吹炼强度、硅铁焦炭补热等相关措施进行优化控制，有效提高转炉炼钢终点命中率。

关键词：转炉炼钢；终点命中率；控制措施
1转炉炼钢过程中脱磷研究现状
磷作为钢材中最常见的元素之一，属于一种有害元素。

若钢铁材料中含有过高的磷元素，会导致钢铁材料变得冷脆，塑性以及任性均较低，冷弯性能以及焊接性能都会变得更差。

在进行转炉炼钢工艺时，脱磷是主要环节。

归结到实际生产中，进行转炉炼钢作业时，低碳低磷钢（碳含量≤0.03%，磷含量在0.005%～0.006%）的冶炼难度远超于中碳低磷钢（碳含量≥0.03%，磷含量在0.005%～0.006%）。

同时，在进行低磷钢冶炼时，受到多种因素影响，回磷情况十分容易发生。

因此，为更好的去除钢铁材料的中的磷元素，需要对钢铁材料中的磷元素富集特点进行明确，方能制定出最佳的脱磷效果，生产出高品质的钢铁材料。

2终点各要素的影响因素
2.1终点温度的影响因素
转炉炼钢的热量主要来源于铁水本身的物理热和铁水中各元素被氧化的化学热，在中高铁耗和转炉正常连续生产情况下，表中铁水热量有一定富余。

在吹炼中和终点动态加入一定量的冷却剂（主要是烧结矿）以降低炼钢终点温度，将出
钢温度控制在要求范围内。

在低铁耗炼钢模式和铁水硅低温低或转炉停炉时间过
久等情况下，转炉吹炼至碳要求范围时的热量不足以满足升温至符合要求的出钢
温度，此时需要继续拉碳升温，通过增加氧化碳或铁元素进行补热升温，这样保
证了终点温度，但成分不能命中，钢水和炉渣氧化性增强，造成铁损增加、加剧
炉衬的侵蚀、合金回收率降低、钢水纯净度降低等一系列问题。

2.2适度的低FeO
脱磷作为一种强放热反应，反应温度对其最终效果影响甚大。

（1）低温环
境下。

基于热力学角度，利于脱磷反应的开展，然温度太低，则可能导致石灰外
壳形成冷凝，难以熔化，且流动性和粘性较差，最终又影响到脱磷效果。

（2）
高温环境下。

在高温环境下，熔池温度升高，致使P的分配比下降，加速脱碳反应，且降低炉渣之中的FeO，在石灰表面形成高熔点C25，不利于石灰的快速熔化，导致炉渣变干。

同时在高温环境下，熔池发生剧烈反应，炉渣会喷溅或者溢出，都不利于脱磷目标的实现。

另一个层面来看，熔池温度升高，石灰溶解的速
度加快，炉渣黏度减低，流动性加强，进而增大磷分配比，便于P从金属朝向炉
渣转化。

经过相关试验研究可知，熔池温度保持在1350～1450℃，能够实现最佳
的脱磷效果。

3提高终点命中率的具体措施
3.1合理的留渣操作
转炉留渣吹炼具有倒渣时间少，前期成渣速度快，前期脱磷、脱硫效果明显，以及石灰消耗减少等优点。

但前期留渣过多会产生低温渣喷溅，溅渣不干会出现
吹炼点火异常，因此留渣需要控制在合理范围内。

留渣量主要根据铁水硅含量和
渣循环次数决定，当铁水硅含量较低，炉内需加入的石灰、冷料及生白等物料偏少，此时留渣量适当增多，保持炉内形成足够的渣量；当铁水硅较高，需加入的
物料相应较多，为保持炉内总体渣量稳定，留渣量适当减少，硅含量>1.0%的高
硅铁水则进行不留渣或双渣操作，确保吹炼过程的稳定。

3.2吹炼前期渣早化
前期渣基本上是高FeO、低碱度、低温、偏低流动性炉渣，因此需利用高
FeO与低温有利特点确保（3FeO·P2O5）尽最大可能形成；通过供氧制度与造渣
制度有机结合，保证熔池最大化的传质、传热效果，达到（3FeO·P2O5）或
（4FeO·P2O5）最大限度积蓄渣中与部分形成（3FeO·P2O5）或（4FeO·P2O5）
固化渣中，确保中、后期化渣效果，降低中、后脱磷难度。

并要充分考虑目前炉
底偏高，底吹效果基本失效，熔池搅拌主要依靠氧气流股冲击的实际问题。

前期
主要控制方案为：必须确保低枪位有效吹炼时长与效果。

根据铁水物化指标，选
择合适的供氧流量区间，以达到升温速率与温度区间最佳化协调控制，保证化渣
基本过热度的前提下，保持适度低温区运行时长与效果；另外确保熔池均匀传质、传热效果，有效提升铁块熔均效果，避免其聚集、粘结，中后期碳氧剧烈反应，
高温区突然熔化导致炉内反应异常以及中、后期熔化后，熔池中增P明显错过最
佳脱磷期，进而影响终点P命中率。

同时严格执行“延迟加入、多批次小批量”
的加料模式，以保证化渣基本条件。

最终实现前期低温有利条件下最大限度脱磷。

3.3优化底吹模型
转炉底部有8个吹孔，并且均匀地分布在炉底圆周上，炉底吹气源使用
N2/Ar气体，底吹供气模式之前在吹炼前期、中期、后期和动态期采用中-中-高-
中-中模式，在生产过程中底吹效果不明显，在终点提枪前，碳氧反应很弱，反
应生成的气体搅拌可忽略，熔池主要依靠顶底吹对熔池内搅拌作用，底吹强度不够，熔池整体熔液成分和温度混不均匀，造成碳氧积波动，副枪测量值与模型计
算值有所偏差，影响终点成分、温度、氧含量命中。

3.4吹炼中期渣化好
中期由于熔池温度的提高，（3FeO·P2O5）在渣中不稳定，必须迅速将生成
的（3FeO·P2O5）转变为稳定的（3FeO·P2O5）或（4FeO·P2O5）固化渣中，因
此渣中有效CaO的作用就显得极为重要，需逐渐提高并保证碱度。

当熔池温度升高，石灰快速溶解，炉渣中的CaO含量也快速增加，进而产生高碱度炉渣，铁块
之中的C开始快速氧化，熔池反应剧烈，促进脱磷反应。

同时，在进行碳氧化反
应过程中，需要较多的FeO，这样也不利于石灰熔化速度的加快，未熔化现象时
有发生，特别炉渣开始返干，进而回磷，脱磷率下降。

因此为避免FeO浓度太低，
应灵活调节枪位与氧压，延缓C-O反应速度，增加渣中FeO含量，有效控制及保
障FeO含量。

此外，若太早或者太晚加入二批料，或者短时间内快速加入过多渣料，都容易导致炉渣熔化不透，流动性下降，不利于脱磷目标的实现。

3.5降低出钢温度
降低出钢温度有利于脱磷反应的进行，降低终点磷含量，且转炉终点温度与
钢水中的氧含量成正相关关系，即随着转炉终点温度升高，钢水中的氧含量增加，脱氧剂的使用量随之增加。

低的出钢温度可使在热量不足情况下提高终点命中率，出钢温度需满足后续工序的要求，降低终点温度主要从降低出钢温降和后续工序
温降采取控制措施。

主要包括：(1)缩短转炉冶炼周期，提高转炉生产效率；(2)
合理控制钢包周转数量，加快钢包热周转，红包出钢，包衬温度达到1000℃；(3)加入合金进行烘烤加热；(4)钢包出站进行加盖保温；(5)炉机匹配，铸机最大连
浇炉数原则，严格控制好生产节奏。

通过以上措施，有效降低终点出钢温度，终
点温度标准下调20-30℃，可进一步降低铁耗，终点命中率整体提高12.3%。

4结论
综上所述，钢铁材料需求量较大，为确保其质量，需要在进行转炉炼钢时，
合理控制磷含量。

由于钢渣之中并非是均匀分布磷元素，而是集中的硅元素相中，诸如C25。

经过分析可知，在钢渣中，SiO2的含量，FeO的质量分数以及温度等
是影响磷元素富集的主要原因。

通过对上述指标的合理控制，有利于更好的开展
脱磷反应，进而控制磷元素指标符合规范要求，提升钢铁材料的品质。

参考文献：
[1]牛立科.转炉炼钢终点控制技术分析[J].住宅与房地产，2020,(27):205-209.
[2]付道宏.试论转炉炼钢终点控制技术应用现状[J].冶金与材料，
2020,(1):121+190.
[3]赵志强.转炉炼钢渣磷元素的富集及影响因素探讨[J].中国金属通报，2020,(1):218+220.。