转炉炼钢造渣工艺及效果评价
摘要：本文简要介绍了炼钢造渣工艺和钢水脱磷情况，针对炼钢前期脱磷存在的问题，提出了改善造渣操作、降低钢中含磷量的一些技术措施，并对改进造渣工艺后的脱磷效果作出评价。
关键词：转炉炼钢造渣脱磷
磷是钢中常存杂质元素之一。在大多数情况下，磷对钢的质量是有害的，含磷量高时，钢材会形成“冷脆”。所以炼钢最重要的任务之一是在供氧时间内造成具有一定碱度、流动性适中的炉渣，从而把钢中的磷等杂质降低到合适的范围。我根据转炉炼钢造渣与脱磷的原理，提出了改善炼钢厂炼钢造渣与脱磷的一些措施。
一、炼钢成渣原理
造渣是转炉中主要工艺操作之一，控制成渣过程的主要目的是快速成渣。吹炼初期影响石灰溶解的主要原因是在液体炉渣和石灰的界面上首先生成高熔点的2CaO・SiO2，当SiO2含量超过25%时，石灰溶解速度下降，这可能是2CaO・SiO2硬壳生成所致。因此为了加速石灰溶解，必须加入能急剧降低2CaO・SiO2，熔点的溶剂，如矿石、萤石等，形成炉渣。
二、炼钢厂造渣操作与脱磷效果现状
1.造渣料与加入量的确定。
目前炼钢厂常用的炼钢造渣原料有石灰和矿石。
炼钢厂由于金属料装入量波动较大，检测手段不完善，炼钢过程控制还停留在经验控制上，没有计算机辅助计算，监控石灰、矿石加入量主要是炼钢工凭经验判断炉内情况后视炉内温度与渣况加入，未按有关公式事先计算。
2.炉渣碱度取前期、终点渣样分析结果。
3.造渣操作存在的问题与脱磷效果。
（1）造渣材料单一，缺乏化渣助熔剂。
（2）第一批料加入太晚，加入量太少，没有加入化渣剂。
（3）前期起渣时间太晚，炉渣碱度低，脱磷效果差。
三、炼钢造渣工艺的改进
1.造渣料的确定。
石灰的加入量:石灰的加入量必须根据铁水成分、重量，炉渣碱度及吹炼的钢种对磷中、硫的要求，由下列计算公式确定:
石灰的加入量=×R×G铁水×1000
式中：2.14：SiO2/Si=60/28=2.14，G铁水：铁水重量，单位：t，%CaO有效=%CaO石灰―R×%SiO2石灰。根据高炉铁水含量及其变化情况，当Si≤0.8%时，R取3.5，石灰加入量控制在900―1200g；当Si＞0.8%时，R取3.0，石灰加入量控制在1200―1500Kg。作为助熔剂的矿石，其加入量要根据炉内温度和造渣情况而定，一般控制在金属装入量的2―5%。炼钢厂转炉金属装入量在20―21吨，矿石加入量应控制在200―400kg范围。
2.造渣料的加入时间。
渣料的加入数量和时间对化渣速度有直接的影响。具体加入时间、数量参考如表。
在正常的情况下，第一批渣料是在开吹的同时加入第二批料的加入时间一般在硅锰氧化基本结束后，第一批料已基本熔化好，碳焰初起时加入较为合适，第二批料应分小批料多次加入。分小批多次加入对石灰的熔化有利。最后一批料必须在终点拉碳前加完，否则渣料来不及熔化就要出钢，这样对钢质量不利。转炉一般规定终点前3―4分钟加完最后一批渣料。
第二批料加得过早或过晚对冶炼都不利，加得过早，炉内温度过低，第一批渣料还没有完全化好，又加冷料，渣料就更不易熔化了，有时还会造成石灰结坨，影响炉温的提高。加得过晚，正值碳的激烈氧化期，FeO低，当第二批渣料加入后，不仅渣料不易熔化，容易产生金属喷溅，而且由于炉温的降低，抑制了碳的氧化，当炉温再度提高后，就会造成大喷溅。
四、提高脱磷效果
1.脱磷反应原理。
磷在钢液中能够无限溶解，而它的氧化物P2O5在钢中的溶解度很小，因此要去除钢中的磷，首先必须使磷氧化，并使氧化产物能够进入炉渣，其次要把磷
的氧化物固定在炉渣中，不让它再分解返回到钢液内。
2.影响脱磷的因素。
影响脱磷反应的因素很多，从热力学角度分析，根据脱磷反应的平衡条件和磷的分配系数，影响脱磷主要的影响因素是炉渣成分和温度。炉渣成分对脱磷主要反应在渣中氧化铁含量和炉渣的碱度上。
FeO在脱磷过程中起双重作用，一方面是作为磷的氧化剂起氧化磷的作用，另一方面充当把P2O5结合成3FeO・P2O5的基础化合物的作用。所以，可以认为渣中存在FeO是去磷的必要条件。生产实践证明，FeO含量为15%―20%时最佳。
为了从钢液中脱磷并把脱磷产物留在渣中，必须降低渣中P2O5的活度，这可以靠加石灰来实现，因为在高温时（＞1470℃），3FeO・P2O5不稳定，易分解或被硅锰还原，而3CaO・P2O5则比较稳定，所以渣中有CaO的存在是脱磷的充分条件。适当提高渣中的CaO含量，可提高脱磷效果。
五、结语
改进造渣操作，提高脱磷效果的措施要加强以下几方面的工作。
1.改变经验炼钢的习惯，严格按造渣制度操作。
2.由经验炼钢向计算炼钢过度，石灰加入量应由碱度方程确定。
3.第一批渣料应加入适量的助熔剂，以达到早化渣的目的。
参考文献：
［１］王社斌，宋秀安.转炉炼钢生产技术.化学工业出版社，2008.1.
