转炉脱磷效果影响因素分析

转炉脱磷效果影响因素分析

徐文静

摘要：从氧气顶吹转炉脱磷的热力学分析入手，探讨了冶炼过程中温度、炉渣碱度、（Fe O）对磷含量的影响，回磷的原因、影响因素及防止措施等，指出应控制炉渣碱度、终点温度、（Fe O）在合理范围内，应重视钢水回磷问题。

关键词：磷；碱度；温度；回磷

1 前言

炼钢生产中的脱磷效果,主要是指成品钢中含磷量的高低，而成品钢中含磷量的多少，主要取决于转炉冶炼终点的磷含量和出钢过程的回磷量。下面从这两个方面入手对转炉脱磷效果进行分析。

2 冶炼过程中磷含量的控制

2.1脱磷的基本反应

脱磷反应是在钢—渣界面进行的，按炉渣分子理论的观点，由下列反应组成：

5(Fe O)=5[O]+5[Fe]

2[P]+5[O]=(P

2O

5 )

(P

2O5)+4(C aO)=(4Ca O.P

2

O

5

)

2[P]+5(F eO)+4(Ca O)=(4C aO.P

2O

5

)+5[Fe]

lg K=lg(a

4C a O.P2O5)/{[%P]2.a5

F e O

.a4

C a O

}

=(%C

a4.P

2

O

9

).r

C a4

.P

2

O

9

/{[P]2.f2

P

[%F eO]5.r5

F e O

.(%Ca O)4.r4

C a

O

}=40067/T-15.06 (1)

式中K—脱磷反应的化学平衡常数;

T—钢水温度。

为了分析方便，以脱磷的分配比:

L

P =(%P

2

O

5

)/[%P]2

表示炉渣的脱磷能力。由（1）式可得：

L

P =(%P

2

O

5

)/[%P]2=K.(Fe O)5.(%C aO)4.f2

p

.r5

F e O.

r5

C a O

/r

C a4P2O9

(2)

可见，要提高炉渣的脱磷能力，必须增大

K.(F eO)5.(%C aO)4.f2

p 和降低r

C a4P2O9

。影响这些因素的有关工艺参

数的改变，也就改变了钢中磷的分配。

2.2温度的影响

利用（1）式，可以计算出不同温度下脱磷反应的化学平衡常数。

假定转炉冶炼终渣的化学成分不变，则可以计算出钢水终点磷含量与温度的对应关系：温度升高，K值显著减小，因此，低温对脱磷有利。

需要指出的是，提高熔池温度，会使磷的分配比降低，对磷从金属向炉渣的转移不利。但温度升高降低了炉渣的粘度，加速了石灰的熔解，从而有利于磷从金属向炉渣的转移。

理论研究表明，最有效的脱磷有一个最佳的温度范围（1450～1500℃）。这就要求冶炼初期，要根据铁水温度采用不同的操作制度。铁水温度低（1250℃以下），要采用低枪位操作以提高熔池温度，加速石灰的熔解，迅速形成初期渣，充分利用前期炉渣Fe O高、炉温低的优势，快速脱磷。若铁水温度特别高

（大于1350℃），冶炼初期要适当采用高枪位操作，并加入部分

矿石，抑制炉温的快速升高，同时也有利于石灰的溶解,延长冶炼在低温区（1500℃以下）的运行时间。

实践证明，尽管冶炼终点温度高，会降低磷在钢—渣中的分配比，但脱磷的关键仍然是冶炼过程渣特别是终渣的控制。也就是说温度的影响不如（Fe O）和（C aO）显著。

2.3炉渣碱度的影响

因为Ca O是使r

P2O5

降低的主要因素，增加（Ca O）达到饱和

含量可以增大a

C a O

，亦即增加自由C a O（不与酸性氧化物结合）的

浓度，会使（P

2O

5

）提高或钢中[P]降低。但渣中（Ca O）过高，

将使炉渣变稠，同样不利于脱磷，如图1所示。

图1炉渣碱度对脱磷指数的影响

从图1可以看出，当炉渣碱度大于 3.0后，脱磷指数随（F eO）增加而增大，随碱度的增加变化不大。实际操作中经常出现石灰加入很多，终点[P]仍然较高的现象，其原因就是炉渣没有化透或温度太高。

实践证明，只要炉渣碱度达到 3.0左右，炉渣化透并含有适量的（F eO），冶炼一般钢种脱磷是没有问题的。这也是最经济的操作方法。

这就要求冶炼终点[P]偏高时，应视温度和炉渣情况采用不同的处理方法：

（1）温度合适，炉渣较稠，只要采用点吹方式，化透炉渣即可。

（2）温度较高，炉渣较好，就要采取适当措施降低熔池温度。

（3）温度较高，炉渣较稠，要适当补加矿石，既能起到降温效果又能帮助化渣，具有一举两得的功效。

（4）温度合适，炉渣较好，终点[P]仍然偏高，这种情况一般是碱度不够或渣量不足所致，就要适当补加石灰，点吹化开炉渣。

2.4(F e O)[H T H]的影响

(F eO)对脱磷反应的影响比较复杂，当(F eO)很低时，石灰不能很好熔化，显然不能脱磷。但若(F eO)过高，将稀释(Ca O)的脱磷作用。(F eO)与碱度对脱磷的综合影响是，碱度在 2.5以下，增加碱度（石灰用量）对脱磷的影响大。碱度在 2.5～4.0时，增加(F eO)对脱磷有利。

但过高的(F eO)反而使脱磷能力下降。如图2所示。

图2(F e O)对脱磷率的影响

图2表明，要达到较高的L

，对于一定的炉渣，(F eO)

P

含量以14%～18%、(%Ca O)/ (%Fe O)比值以 2.5～3.0为最好。

3 回磷