氧气顶吹转炉脱磷影响因素分析及操作工艺的优化_郭云飞

转炉脱磷率影响因素及采取的措施2012年2月份以来，面对严峻的市场形势，公司为降本增效，在高炉开始配吃块矿，使铁水P 成份持续升高，目前铁水平均磷已升至0.093%，最高达0.100%。

随着铁水P 成份的不断升高，转炉的脱磷压力急剧上升，给转炉操作带来很大困难。

为此车间积极查找各种资料，开展了转炉脱磷过程及方法分析，寻找提高转炉脱磷率的有效方法。

转炉脱磷热力学分析FeO 和CaO 是生成稳定磷酸盐的最主要的氧化物。

在转炉炼钢中，我们以FeO 为氧化剂，以CaO 为磷氧化产物的稳定剂。

通常炼钢脱磷反应如下：1）在渣钢界面上][5][5)(5O Fe FeO += （1）2）在与渣相相邻的金属层中)(][5][252O P O P =+ （2）3)在与金属相相邻的渣层中)4()(4)(5252O P CaO CaO O P ∙=+ （3）总反应描述为[]()()()[]Fe O P CaO CaO FeO P 5445252+∙=++ 放热 （4）根据萨马林的数据（5）在式（5）中，氧化物和磷酸四钙的活度甩摩尔分数表示。

K p 随温度的升高急剧减小，在1673 、1773 和1873K 下。

K p 相应为7.8×108、3.5×107、2.1×106。

根据式（5） ，在金属与炉渣平衡的情况下，（6）由式（6）可见，促进炉渣对金属脱磷的热力学因素有：a.加人固体氧化剂（铁矿石、铁皮）或用高枪位向熔池吹氧以增大a （FeO ）b.加入石灰和促进石灰在碱性渣中迅速溶解的物质以增大a （CaO ），亦即增大自由CaO （不与酸性氧化物结合的）的浓度；06.1547008lg lg 4)(5)()4(52-==∙T a a K a K CaO FeO p O P CaO p 4)(5)()4(52][%CaO FeO p O P CaO a a K a P ∙=c.用更新与金属接触的渣相的方法，亦即放渣和加入CaO 与FeO 造新渣的方法来减小)4(52O P CaO a ∙d.保持适当的低温，因为温度从1673 增到1873K ，使反应（4）的平衡常数K p 减小到1/370 。

世界金属导报/2009年/7月/14日/第007版炼钢技术氧气顶吹转炉炼钢脱磷理论与实践渠约军前言磷对大多数钢种是有害元素，它能使加工性能与使用性能恶化。

一般钢种成品要求含磷量≤0.045%，优质钢种含磷量要求≤0.010%～0.030%，理论上钢中含磷量达到0.01%时就会对钢的性能起负面影响。

炼钢过程中的磷是由金属料和造渣材料带入，其含量均高于成品钢的要求。

因此，脱磷是炼钢过程的基本任务之一。

在炼钢过程中，磷是一个多变的元素，在转炉内既可以氧化，又可以还原，出钢后还要发生回磷现象。

因此，研究铁和钢水中磷的还原和氧化以及钢包内钢水回磷的机理，从磷在钢铁冶炼过程中的还原和氧化原理出发。

1磷在高炉中的还原铁矿石是高炉炼铁的主要原料之一，也是铁水中磷的主要来源。

在铁矿石中，磷一般以Ca3(PO4)2等形式存在。

在原料烧结过程中磷的存在形式基本不变，而在高炉内部高温还原气氛下，磷被还原进入铁水中，其化学反应如下:2Ca3(PO4)2+3SiO2+10C(S)=3Ca2SiO4+4P+10CO(g)。

高炉铁水的含磷量完全由铁矿石的含磷量来决定。

一般认为磷在高炉中全部还原，被铁水全部吸收，渣中仅有微量磷。

高磷铁水进入转炉炼钢前，进行脱磷预处理，能减轻转炉炼钢脱磷的负担。

为了有利于炼钢，铁水脱磷必须在保碳的条件下进行。

在铁水包内进行铁水脱磷时，铁水温度在1300℃左右，铁水中[Si]必须低，铁水渣尽量少。

脱磷剂主要为FeO和CaO，且熔化温度要低。

要求脱磷时间短，效果好，扒渣净。

由FeO、CaO和SiO2三元相图得知，当炉渣碱度R=0.4～0.8；(FeO)=30%～35%，温度为1250～1300℃时，脱磷率可达58%～60%。

用碱性更强的Na2O代替CaO进行铁水预脱磷时，效果更好。

脱磷效果取决于Na2O/SiO2的比值。

铁水中[Si]较低时，渣中(SiO2)也低。

当Na20/Si02≥3，铁水温度为1300～1350℃℃时，(P2O5)/[P]可达2000，温度再高或低脱磷能力将下降。

转炉脱磷的影响因素及方法曹祎哲【摘要】本文主要阐述了转炉炼钢中影响脱磷的主要因素以及脱磷的方法,通过脱磷的基本理论反应分析了炉渣碱度、氧化性及温度对脱磷的影响,说明合理的碱度、氧化性、温度相搭配能更有好的促进脱磷反应的进行,借此引出脱磷的3种主要方法:单渣法、双渣法及双联法.分析了它们各自的优缺点,根据磷含量要求不同的钢种选择合适方法.【期刊名称】《世界有色金属》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】2页(P61-62)【关键词】脱磷;单渣法;双渣法;双联法【作者】曹祎哲【作者单位】河北钢铁集团邯钢公司一炼钢厂,河北邯郸056000【正文语种】中文【中图分类】TF713.1工作单位：河北钢铁集团邯钢公司一炼钢厂。

研究方向：转炉冶炼过程及钢材性能的研究。

联系方式：***************近些年，钢铁市场对于低磷钢以及超低磷钢等品种钢的要求越来越苛刻，尤其是对钢中磷含量要求也进一步提高，所以严格控制好钢水中磷的含量是转炉炼钢的关键，脱磷是碱性炼钢过程中的重要任务之一，对于大多数的钢种而言，磷是一种有害的元素，随着磷含量的增加会引起钢的“冷脆”现象，提高钢的韧脆转变温度，并使焊接性能降低，冷弯性能变差，此外，磷在钢锭中会产生严重的偏析行为影响钢的性能与质量，所以要在冶炼阶段严格控制好终点磷的含量，保证炼钢的正常进行，本文分别讲述了脱磷的影响因素以及脱磷的方法。

1.1 脱磷基本理论磷在钢中主要是以Fe3P、Fe2P磷化物的形式存在，为了方便表示，通常用［P］表示它们，分子理论认为，炼钢中脱磷反应主要是在金属液与炉渣的接触面上发生的，首先磷被氧化成五氧化二磷，然后与氧化钙反应生成比较稳定的磷酸盐，具体反应如下：总反应为：2[P]+5FeO+4CaO=4CaO· P2O5+5[Fe]反应平衡常数K=根据化学平衡的原理[1]，当FeO与CaO含量提高时，平衡向右移动，终点［P］的含量会降低，又因为脱磷反应是放热反应，适当降低温度也有利于正反应的进行，所以要增强转炉脱磷能力，就必须适当提高FeO含量、增加CaO（炉渣碱度）含量、适当降低温度，以便有利于脱磷反应的进行。

顶吹转炉脱磷热力学分析和工艺优化磷在大多数钢中都是有害元素，脱磷是转炉炼钢的主要任务，本文从热力学角度入手，分析了顶吹转炉炼钢脱磷的影响因素，提出了优化转炉脱磷的措施，对强化顶吹转炉炼钢脱磷、提高钢材质量有重要意义。

标签：顶吹转炉；脱磷；措施1 前言磷在钢中（除炮弹钢、耐蚀钢以外）是有害元素，易使钢发生“冷脆”现象，尤其在高碳钢中更是明显，其原因是由于磷元素富集在铁素体晶界上形成“固溶强化”的作用，造成晶粒间的强度提高，从而产生脆性。

除此之外，磷含量越高越容易在结晶边界析出磷化物，降低钢的冲击值[2]。

因此，控制顶吹转炉炼钢过程中的脱磷反应是控制回磷和提高钢材质量重要而复杂的工作。

2 脱磷的热力学分析2.1 温度由上可知，温度越高。

K值越小，因此，低温对脱磷有利。

但需要指出的是，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FeO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，同时也有利于石狄的溶解，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，会降低磷在钢一渣中的分配比，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（FeO）和（Cao）显著。

2.2 炉渣碱度因为CaO是使aP205降低的主要因素，增加（CaO）达到饱和含量可以增大aCa0，亦即增加自由CaO（不与酸性氧化物结合）的浓度，会使（P205）提高或鋼中[P]降低。

但渣中（CaO）过高，将使炉渣变稠，同样不利于脱磷。

Abstract:Since a large amount of fettling material is added into furnace in lining maintenance,the slagging process and final slag composition for the first heat after lining maintenance change so as to always make phosphorous in final molten steel increase or even reach above the upper limit of phos⁃phorous content stipulated for steel.Based on the actual production conditions of 100t basic oxygen furnace in Shuigang of Shougang,the dephosphoroization process of the first heat is analyzed,and the heat balance and slag material and lance height and oxygen flow in steelmaking process of the firstheat are adjusted.It is demonstrated that the phosphorization effect for the first heat is improved by not adding or less adding light burning dolomite and increasing heat and slag oxidizability in convert⁃er,so as to suppress phosphorous in final molten steel.Keywords:slag;MgO;FeO;basicity;temperature1引言补炉是转炉出完钢溅完渣倒掉炉渣后,在转炉加料侧加入镁质补炉料,再将其烧结使之与转炉炉衬结合的护炉工艺,此工艺可大幅提高炉龄,降低转炉炉体维护成本。

100吨转炉半钢炼钢复吹工艺优化王金星杜建良韩春良翁玉娟王瑞军肖元生张小彬（河北钢铁集团承钢公司提钒炼钢一厂，河北承德，067002）【摘要】针对承钢提钒炼钢一厂100吨转炉原有顶吹及底吹供气元件存在的问题，确立了从顶吹及底吹两方面进行系统优化改造的研究思路。

通过对原有氧枪喷头参数的重新设计以及应用单环缝式底吹枪替代原有毛细管式透气砖等工艺措施，生产过程中多项经济技术指标得到了改善，大幅度提高了复吹转炉冶金效果。

【关键词】转炉顶底复吹冶金效果1.前言作为转炉炼钢的重大技术进步之一，复吹转炉炼钢工艺技术在全世界范围内得到了飞速的发展。

由于复吹转炉具备吹炼平稳、化渣快、不易喷溅、钢水氧化性相对较低、废钢比较高等诸多优势，目前国内外绝大多数转炉均采用顶底复吹炼钢工艺[1]。

在转炉复吹技术中，供气元件是最关键的设备，其中顶吹供气元件中氧枪喷头是影响转炉吹炼过程的核心元件，其参数设计直接影响其冶金性能；底吹供气系统中底吹枪或透气砖的优劣性对吹炼过程也起着十分重要的作用，因此要提高转炉的复吹效果，必须使氧枪喷头及底吹枪或透气砖的各项工艺参数设计达到最优化。

2.承钢转炉复吹现状及存在问题承德钢铁公司提钒炼钢一厂（以下简称承钢）100吨转炉系统共有100t转炉三座，其中提钒转炉一座，炼钢转炉两座，均采用复吹冶炼工艺。

2.1氧枪喷头炼钢转炉氧枪喷头采用4孔铸造型喷头，氧枪操作采用变压变枪的操作模式，氧枪喷头工艺参数如表1所示。

表1 原氧枪及喷头参数由于承钢生产采用双联工艺，即提钒+半钢炼钢工艺。

由于半钢中Si、Mn含量为痕迹，造成吹炼过程中酸性成渣物质少，渣系组元单一，并且热量不足，使得半钢炼钢相对于铁水化渣更加困难，吹炼过程更加难以控制。

生产实践表明，使用上述氧枪喷头吹炼过程中化渣时间较长，基本为240s~420s，由于化渣困难需长时间进行高枪位、低氧压“吊吹”，进一步加剧了炉衬的侵蚀程度，并造成喷溅率较高，同时因低氧压操作使得氧孔内经常吸入钢渣造成喷头蚀损，恶化了喷头的冶金效果，使得喷头寿命较低。

探析转炉脱磷影响因素及其工艺发展1 概述磷、硫是钢铁冶炼中常见的杂质元素，其中磷元素是炼钢过程中必须考虑并加以控制的元素。

在绝大多数钢种中磷是有害元素，为提高钢的纯净度，必须尽量降低钢液中的磷含量。

通常认为，磷在钢中以[Fe2P]或[Fe3P]的形式存在，为方便起见，本文均用[P]表示。

由于炼铁过程为还原性气氛，炼铁原料中的磷几乎全部进入铁水中，而转炉以其自身的氧化性和炉渣特点为脱磷创造了良好的环境，有着较好的脱磷效果，能达到85%，钢中的磷主要是在转炉冶炼过程中被去除的，因此转炉终点磷控制直接影响产品磷含量。

由于脱磷反应是在钢-渣界面进行的，因此控制和调整好转炉内炉渣的成分和性质是转炉脱磷的重要条件，其中炉渣碱度、炉渣氧化性和炼钢熔池温度是影响脱磷的主要因素。

本文将重点分析转炉脱磷的影响因素和国内外转炉脱磷工艺的发展情况。

2 转炉脱磷的热力学理论分析转炉脱磷反应是在金属液与熔渣界面上进行的，针对脱磷的热力学平衡，国内外学者均做了研究，其主要的化学反应方程式如下：钢液/熔渣界面反应：（1）熔渣中的反应：（2）式（1）+式（2）得：（3）从反应式可以看出，反应在相界面上进行，在高氧化铁的条件下，磷可以得到有效的去除。

在炼钢的熔渣制度下，（P2O5）并不稳定，必须和碱性氧化物结合才能被脱除，而FeO和CaO是生成稳定磷酸盐的最主要的氧化物。

吹炼前期，生成的（P2O5）主要与（FeO）生成较稳定的（3FeO·P2O5）（）。

但碳氧反应的进行，吹炼温度不断上升，在1400℃～1620℃时，（3FeO·P2O5）逐渐分解，使磷又回到钢液当中。

为了有效地彻底脱磷，必须用石灰造高碱度钢渣，使磷在高碱度下生成更稳定的磷酸盐渣3CaO·（P2O5）或4CaO·（P2O5），其中4CaO·（P2O5）（）更稳定，3CaO·（P2O5）次之，但通常达到平衡时的反应产物是4CaO·（P2O5）。

转炉炼钢过程脱磷和吹氧模型的研究
本文在探讨转炉炼钢过程脱磷和吹氧模型这一课题上，采用相应的理论与方法，进行实质性的研究，以下为研究内容：
一、脱磷原理
1.1 基本原理
脱磷是指通过控制钢水的外部条件，如温度和含氧量，来通过催化、吸收、溶解等捕猎惰性气体硫气、氮气和磷气等来控制钢的含磷量的过程。

1.2产物的特点
脱磷控制的特征表现在钢中：能够改善钢的组织，增强钢各类性能。

此外，在循环利用时能够降低使用成本等，可以节约大量能源，以及节约原材料，节约环境资源。

二、吹氧原理
2.1基本原理
吹氧是指通过在转炉内注入氧气，改变熔炼中炉温、熔炼介质和各种杂质等，从而改变冶炼过程中的微观结构，改善钢液表面及内部性能的一种方法。

它的具体操作有保温、抽渣、预压力氧化等。

2.2产物的特点
吹氧这种技术有以下优点：促进了钢水的清洁化，达到精炼的目的；能够提高钢的物理力学性能；可以增强钢的抗蚀性，延长使用寿命，降低成本，更可以减少污染，改善周围环境。

三、在未来研究方向
未来研究将重点关注以下几个方面：一是通过对转炉炼钢过程脱磷和吹氧模型的进一步研究，完善控制入炉材料和排放检测。

二是将脱磷和吹氧的技术结合在一起，实现高效减污，提高入炉材料和钢水的质量。

三是重点研究不同材料的脱磷和吹氧技术，提高技术水平，以实现更有效的节能降耗、污染减排和优化产品。

杭钢转炉钢包回磷原因分析及应对措施探讨（杭钢转炉炼钢厂炼钢车间夏官良）摘要：通过对钢包回磷的原因分析，找出影响钢包回磷程度的几个因素，并有针对性的提出了应对措施来指导实际生产，以此来减少因钢包回磷造成成分出格的现象。

关键字：钢包回磷影响因素措施1.现状随着杭钢转炉新品种开发及电炉钢品种转移的不断推进，对钢水中磷含量的控制要求也越来越严格，而转炉出钢的方式决定了在放钢过程中不可避免的会有炉渣进入到钢包中，从而引起钢包回磷。

据统计，2011年上半年杭钢转炉冶炼钢水磷成分出格复样、倒包补放共计近50炉次，其中精炼钢种因钢包回磷引起成分出格的情况占较大比例，为钢水成品磷含量的控制带来难度，成为了转炉新品种开发及量产工作的瓶颈。

图1-1、1-2为7月份抽取的54炉40Cr钢精炼前后钢水P成分比较，正常下渣量的情况下（目测渣厚＜50mm），钢水经过精炼后平均回磷0.003%，下渣量较大时（目测渣厚＞50mm），平均回磷0.007%。

2.分析2.1. 产生回磷的原因转炉炼钢工艺一般认为冶炼终点时脱磷反应已达到平衡。

但是，在出钢过程中向钢包内加入脱氧剂，使钢中的氧以及渣中(FeO)下降，脱氧产物(SiO2)、(Al2O3)等进入炉渣，使炉渣碱度降低，会打破脱磷反应的平衡状态，有助于(P2O5)的分解和还原，磷又重新进入到钢液。

回磷反应与下列各种反应有关：（1）渣中(FeO)与脱氧剂作用：2(FeO)+[Si]= (SiO2)+2[Fe] (FeO)+[Mn]=(MnO)+[Fe]（2）炉渣与脱氧产物作用：2(3CaO.P2O5)+3(SiO2)=3(2CaO.SiO2)+2(P2O5)（3）渣中(P2O5)与脱氧剂的作用：(P2O5)+5〔Mn〕=5(MnO)+2〔P〕2(P2O5)+5〔Si〕=5(SiO2)+4〔P〕3(P2O5)+10〔Al〕=5(Al2O3)+6〔P〕（4）渣中(3CaO.P2O5)直接同脱氧剂作用：(3CaO.P2O5)+5[Mn]=2〔P〕+5(MnO)+3(CaO)2(3CaO.P2O5)+5[Si]=4[P]+5(SiO2)+6(CaO)3(3CaO.P2O5)+10[Al]=5(Al2O3)+6[P]+9(CaO)上述反应共同作用的结果，导致了钢水回磷的发生。