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马钢转炉双渣法脱磷工艺生产实践

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冶金动力METALLURGICALPOWER2014年第10期总第176期

综合

马钢转炉双渣法脱磷工艺生产实践

王步更1，汤演波1，李杰2，夏云进2，王国梁2

（1.马鞍山钢铁股份有限公司第三钢轧总厂，安徽马鞍山243000；2.安徽工业大学冶金工程学院，安徽马鞍山243002）

【摘要】主要介绍了马钢第三钢轧总厂70t转炉炼钢双渣法脱磷工艺生产实践，实践结果表明，在脱磷阶段，控制熔渣碱度在1.5~2.0，渣中棕(FeO)含量在10%~15%，一倒温度在1400~1450℃，可以获得较好的脱磷效果；在脱碳阶段，终渣碱度控制在3.8~4.2，棕(FeO)含量控制在20%~25%，出钢温度控制在1650℃以内，脱磷率可达90%以上。采用双渣法工艺后，转炉石灰用量减少约20kg/t钢，钢铁料消耗下降4~6kg/t，具有良好的经济和环境效益。【关键词】转炉；脱磷；双渣法【中图分类号】TF713.3【文献标识码】B【文章编号】1006-6764(2014)10-0084-03

ProductionPracticeofDoubleSlagDephosphorizationProcess

attheConvertersofMasteel

WANGBugeng1,TANGYanbo1,LIJie2,XIAYunjin2,WANGGuoliang2(1.TheNo.3SteelworksofMaanshanIron&SteelCo.,Ltd;2.TheSchoolofMetallurgicalEngineeringofAnhuiUniversityofTechnology,Maanshan243000,China)

【Abstract】Theproductionpracticeofdouble-slagdephosphorizingprocessofthe70t

converteratMasteel’sNo.3steelmakingandrollingworksisintroduced,whichhasshowed

thatgooddephosphorizingeffectcanbeobtainediftheslagbasicityiscontrolledat1.5~2.0,棕(FeO)contentinslagat10%~15%andthefirstturning-downtemperatureat1400~1450℃

duringthedephosphorizingstage,anddephosphorizingratecanreachmorethan90%ifthe

finalslagbasicityiscontrolledat3.8~4.2,棕(FeO)contentfrom20%to25%andsteel

temperaturewithin1650℃duringthedecarbonizationstage.Afteradoptingthedoubleslag

method,limeconsumptionhasbeenreducedbyabout20kgpertonofsteelandironand

steelmaterialconsumptionreducedby4~6kgpertonofsteel,achievinggoodeconomicand

environmentalbenefit.

【Keywords】converter;dephosphorization;doubleslagprocess

对于绝大多数的钢种来说，磷是一种有害元素。

磷容易偏聚在晶界处，从而降低钢的低温韧性，增加

回火脆性敏感性，产生冷脆现象，同时磷还会降低钢

可焊接性能、抗裂纹性能以及不锈钢的抗腐蚀性能

等[1-5]。因此，不同用途的钢对磷含量有着严格的要

求，如优质合金钢、深冲钢、高级别管线钢、低温用

钢、海洋用钢、抗氢致裂纹用钢等钢种往往要求棕（P）小于0.01%甚至0.005%以下[6]。

随着市场及用户对钢材质量的要求日趋苛刻，

转炉承载的任务也日趋加重。为了脱硅、脱磷、脱硫，

传统转炉炼钢工艺过程中，需要加大量石灰而造成大量熔渣，大渣量吹炼往往会带来金属收得率低、熔

剂消耗高、冶炼时间长、粘枪及喷溅现象严重、热量

浪费、炉衬寿命降低等问题。结合马钢第三钢轧总厂

转炉生产实际情况，选择采用双渣法工艺，实现脱磷

目标，从而减少造渣料和钢铁料消耗，降低生产成

本，提高经济效益。1主要原料条件

马钢第三钢轧总厂拥有4座公称容量为70t

的顶底复吹转炉，吹炼氧枪为4孔，底吹供气元件为

6个。转炉冶炼所用铁水主要由一炼铁厂供给，铁水

主要成分及温度如表1所示。由表1可知，入炉铁水84冶金动力METALLURGICALPOWER2014年第10期总第176期

硅含量波动较大，通常为0.30%~0.80%，平均在

0.45%左右，转炉冶炼过程温度有较大富余；铁水中

磷平均在0.18%左右，含量较高，转炉脱磷任务大，

转炉操作的主要难点是脱磷。表1铁水成分与温度

转炉主要渣料技术指标见表2。表2转炉炼钢用主要原料技术指标

2双渣法工艺路线

双渣法工艺即在同一座转炉中，将冶炼时期分

成脱磷和脱碳2个阶段，在第1阶段脱磷，利用转炉

吹炼前期低温的有利条件，快速造渣，实现充分脱

磷，脱磷后倒掉40%~60%脱磷渣（一倒），进入第2

阶段脱碳期，脱碳过程中加入少量渣料以确保少渣

冶炼，出钢后留渣作溅渣护炉用。

马钢三钢轧转炉双渣法工艺路线：转炉留渣+

溅渣护炉+双渣吹炼+控制回磷。

（1）上炉出钢后将炉渣留在转炉内；

（2）采用溅渣护炉技术，降枪后用N2将炉渣溅

至炉衬表面冷却固化；溅渣结束后摇炉，对炉渣固化

加以确认；

（3）装入废钢、铁水，进行第1阶段吹炼，在脱磷

结束后，倒出40%~60%炉渣，一倒时间为开始后

4~6min内；

（4）进行第2阶段吹炼，并加入少量造渣料，进

一步脱磷，吹炼结束后挡渣出钢。3结果分析和讨论

3.1一倒控制对脱磷率的影响

转炉吹炼过程中的脱磷反应是在金属液和熔渣

界面进行的，首先是[P]被氧化成(P2O5)，而后与(CaO)

结合生成稳定的磷酸钙，其反应式可表示为[7-8]：

2[P]+5（FeO）+4（CaO）=（4CaO·P2O5）+5[Fe]（1）

logKp=40067/T-15.06Kp=a（4CaO·P2O5）a2[P]·a5（FeO）·a4（CaO）（2）

Lp=[%P2O5]/[%P]2=Kp琢5FeO琢4CaO（3）

由上述公式可知，有利于脱磷反应的热力学条件为：高碱度、高(FeO)含量（氧化性）、低温，可见影

响脱磷的主要热力学因素为碱度、渣中FeO含量以

及温度。

一倒脱磷率与熔渣碱度的关系如图1所示，在R<2.0时，随着碱度的增加，脱磷率逐渐升高，当

R>2.0时，脱磷率反而逐渐降低。因为在吹炼初期，

随着碱度的提高，渣中CaO的有效浓度增加，Lp越

大，脱磷率增加；随着碱度R的进一步提高，所需加

入石灰量增加，由于未预热的石灰大量加入，使的初

始形成的液态炉渣冷却，炉渣黏度增大，流动性减

弱，同时在石灰表面形成一层冷凝外壳，石灰溶解受

阻，化渣速度大为降低，脱磷率反而下降。因此，一倒

熔渣碱度R控制在1.5~2.0之间较为合理。

图1一倒脱磷率与熔渣碱度的关系一倒脱磷率与炉渣中FeO含量关系如图2，炉

渣中FeO质量分数增加，有利于脱磷反应向正方向

进行。从脱磷的热力学角度来看，炉渣中FeO含量

越高，炉渣氧化性越强，磷在渣铁间的分配比越大，

脱磷效果越好。但炉渣中的FeO质量分数高到一定

程度后，会稀释炉渣中CaO的浓度，反而不利于脱

磷，而且脱磷渣系中的FeO对炉衬有一定的侵蚀作

用，FeO越高对炉衬侵蚀越严重，同时过高FeO也会

造成铁损失率高。因此一倒熔渣中棕(FeO)应控制在

10%~15%左右较为合理。

图2一倒脱磷率和棕(FeO)的关系项目[C]/%[Si]/%[Mn]/%[P]/%[S]/%温度/℃

范围4.13~5.020.10~1.270.14~0.720.12~0.230.006~0.0501264~1360

平均值4.55

0.45

0.230.180.0221306

冶金石灰CaO/%SiO2/%S/%活性度/mL灼减/%叟85.00燮3.50燮0.060叟250.0燮10.0

轻烧白云石MgO/%CaO/%S/%P/%灼减/%叟30.00叟45.00燮

0.045

燮0.030

燮7.0

一倒熔渣

棕（FeO）

/%一倒熔渣碱度85冶金动力METALLURGICALPOWER2014年第10期总第176期

一倒脱磷率与温度的关系如图3所示，温度T<1425℃时，脱磷率随温度的升高而增加，温度

T>1425℃，脱磷率随温度的升高而降低。脱磷反应

是放热反应，较低的温度有利于脱磷反应的进行，但

炉内温度也要满足渣料熔化的要求，在T<1425℃

时，由于温度低，炉渣未化好、化透，炉渣流动性较

差，难以获得碱度高、流动性好的均匀渣，脱磷的主

要矛盾为动力学条件，温度升高，降低了炉渣的粘

度，加速石灰的熔解，有利于磷从金属向炉渣转移，

因而脱磷率随温度升高而增加，当T>1425℃时，主

要矛盾又转化为热力学条件，温度升高，平衡常数KP值减小，磷的分配比降低，脱磷率也随之降低。炼

钢是一个复杂的综合过程，因此选择合适的温度范

围，才能保证良好脱磷效果，一般一倒温度应控制在

1400~1450℃之间。

图3一倒脱磷率和温度的关系3.2终点控制

3.2.1终渣碱度、棕(FeO)和温度对脱磷率的影响终

渣碱度和炉渣棕(FeO)对终点脱磷率的影响如图4和

图5所示，可以看出，高碱度和高氧化性有利于控制

回磷、提高终点脱磷率，因此终渣碱度应控制在

3.8~4.2左右，棕(FeO)控制在20%~25%之间。由图6可

以看出，脱磷率随终点温度的升高而降低，因此在满

足钢种出钢温度要求的同时，应尽量将出钢温度降

低，当出钢温度控制在1650℃以内时，脱磷率较高。

图4终点脱磷率与熔渣碱度的关系图5终点脱磷率和棕(FeO)的关系

图6终点脱磷率和温度的关系3.2.2一倒脱磷率对终点脱磷率的影响一倒脱

磷率对终点脱磷率的影响如图7所示，一倒脱磷率

越高，终点脱磷率也越高，一倒脱磷程度决定着整个

工艺的脱磷效果，当一倒脱磷率为40%以上时，终

点脱磷率可达90%以上。因此，控制好一倒碱度、氧

化性和温度，提高一倒脱磷率是双渣法工艺的关键

所在。

图7一倒脱磷率和终点脱磷率的关系3.3双渣法工艺的经济效益

双渣法工艺对成本的贡献主要体现在降低造渣

料消耗和金属料消耗两个方面。马钢第三钢轧总厂

转炉采用双渣法工艺后，吨钢石灰加入量减少约20

kg，钢铁料消耗下降4~6kg/t，每年可带来直接经济

效益4000~6000万元，同时还产生资源能源节约、钢

渣等污染物排放减少等环境效益。(下转第90

页)

终渣碱度一倒温度

/℃终点熔渣棕（FeO）/%

终点温度/℃

一倒脱P率/%86

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转炉炼钢双渣法操作探究

转炉炼钢双渣法操作探究

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转炉炼钢双渣法操作探究

作者：沈铁成 王 林 舒遗一

来源：《中国新技术新产品》2010年第01期

摘要:本文通过磷在渣-钢间分配比关系分析,在对重钢80吨转炉现有工艺条件下通过生产实践摸索,转炉采用双渣法操作获得良好的脱磷效果,为开发新产品奠定了基础。

关键词:双渣操作;脱磷;终点控制

1前言

转炉炼钢生产中,转炉炉内脱磷的问题一直受到各炼钢厂的高度关注。当铁水[P]超过0.12%时,单渣法脱磷就比较困难;当铁水磷含量超过0.12%的情况下,铁水中的[Si]达到了0.5%及以上,会增加转炉脱磷的难度。因此,通过对影响转炉脱磷的因素进行分析研究,采用双渣法操作取得了良好的脱磷效果。

2转炉炼钢脱磷机理

转炉炼钢脱磷是把氧化生成物迁移到渣中来完成的。其主要的化学反应式如下:

通常认为参加脱磷反应的还有CaO以及MgO,在这里CaO和MgO含量表现在影响

的数值上。由(2)式可知,增加脱磷依靠降低温度,增加渣钢系统的氧化性a[O]和降低反应产物P2O5在渣中的活度[1]。

取上述反应之和,则脱磷反应可写为:

3 转炉双渣法操作脱磷效果的影响

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3.1 重钢双渣法操作的过程控制情况

在保证前期炉渣尽快化好的前提下,一次倒渣前采用高碱度、高氧化性和低温度的方式。但是由于铁水硅含量较高达到0.5%,造成一次倒渣时碱度较低、温度较高,见表1。

从实际倒渣情况来看,一次倒渣后仍有少部分未倒尽的炉渣,这就要求我们必须加强终点控制。为此,终点按照脱磷热力学条件进行控制(终点炉渣成分及温度控制见表2),以此降低转炉回磷。

3.2 温度对磷在渣-钢间的分配比影响

特殊钢石灰石炼钢脱磷工艺研究及实践

特殊钢石灰石炼钢脱磷工艺研究及实践

特殊钢石灰石炼钢脱磷工艺研究及实践

发表时间：2017-03-07T14:28:56.137Z 来源：《基层建设》2016年第33期 作者： 马桂芬 杨春伟 许鹏

[导读] 活性石灰作为炼钢过程中重要的造渣剂逐渐引起人们的重视，在实际炼钢生产中添加活性石灰对提高钢水纯净度，降低炼钢过程能耗，提高钢水收得率，缩短冶炼周期，延长炉衬寿命起到优化作用。

天津天钢联合特钢有限公司 天津市宁河区 301500

摘要：随着活性石灰在国内冶金行业，尤其是在炼钢中应用的逐步普及。活性石灰作为炼钢过程中重要的造渣剂逐渐引起人们的重视，在实际炼钢生产中添加活性石灰对提高钢水纯净度，降低炼钢过程能耗，提高钢水收得率，缩短冶炼周期，延长炉衬寿命起到优化作

用。同时对于大多数钢种而言，磷在钢中都是有害元素，磷的存在会降低钢的低温韧性和引起钢的回火脆性，还会降低钢的力学性能、可

焊接性、抗裂纹性能以及不锈钢的抗腐蚀性。因此文章重点就特殊钢石灰石炼钢脱磷工艺研究及实践展开探讨。

关键词：特殊钢；石灰石炼钢；脱磷工艺；研究；实践

钢铁生产过程中作为重要辅助原料之一的活性石灰，它是一种具有较强反应能力、冶炼过程熔解速度快和造渣能力非常强等特点的优质轻烧石灰，钢铁生产过程和钢铁质量直接受到石灰质量的影响。活性石灰在国内冶金行业，尤其是在炼钢中的应用逐步普及。随着基

建、国防、海运、石油和汽车等行业的快速发展和相关领域的技术进步，各行各业对钢铁材料的性能要求越来越严格；对于部分特殊用途

钢种，比如低温用钢、海洋用钢、用作长期野外作业的抗氢致裂纹钢等，均对钢中的磷含量提出了苛刻的要求，要求钢中的磷含量（质量

分数）小于 0. 01% 甚至小于0. 005%。

一、石灰石炼钢脱磷原理

在以往的转炉炼钢生产中，为了造碱性渣脱磷，通常采用的造渣原料为经过煅烧的活性石灰。生产活性石灰的原料为自然界中大量存在的廉价石灰石，其主要成分为碳酸钙Ca CO3。在白灰窑中对石灰石进行高温煅烧，石灰石的开始分解温度约为 400～420℃ ，随着煅烧

转炉熔渣气化脱磷循环炼钢关键技术开发及应用

转炉熔渣气化脱磷循环炼钢关键技术开发及应用

转炉熔渣气化脱磷循环炼钢关键技术开发及应用

转炉熔渣气化脱磷循环炼钢关键技术开发及应用

近年来，随着工业化进程的不断发展，钢铁行业作为重要的基础产业之一，对环境保护和资源利用提出了更高的要求。炼钢过程中的熔渣是一种含有大量磷元素的高温废弃物，若不能有效处理，将对环境造成严重的污染。为了解决这一问题，转炉熔渣气化脱磷循环炼钢技术应运而生。本文将深入探讨该技术的关键技术开发及应用。

一、转炉熔渣气化脱磷循环炼钢技术的概念与原理

转炉熔渣气化脱磷循环炼钢技术是一种通过将炼钢过程中产生的熔渣进行气化处理，将熔渣中的磷元素转化为磷酸氢盐，并通过回收再利用的方式达到脱磷的目的的一种技术。该技术主要包括气化反应、循环过程和脱磷回收等关键步骤。

在气化反应阶段，炼钢转炉熔渣经过预处理后注入气化炉中，与高温气体发生反应，产生气体燃料和磷酸氢盐。这一阶段实质上是一种高温熔融质和气体的化学反应过程，需要掌握适当的气化温度和反应剂的选择。

在循环过程中，磷酸氢盐在炉内高温环境中发生水解反应，释放出磷酸和H2O。磷酸部分被回收，用于炼钢过程中的脱磷处理，而水分则通过水蒸汽的形式排出。这一过程实质上是一种有效的循环利用，使得磷元素得到了最大程度的回收再利用。

在脱磷回收阶段，磷酸与转炉熔渣中的磷元素发生反应，形成难溶性的磷酸盐，并通过物理分离的方式进行回收。脱磷回收的效率与磷酸的浓度、反应时间和反应温度等因素密切相关，要实现高效的脱磷回收，需要综合考虑这些因素的影响。

二、转炉熔渣气化脱磷循环炼钢技术的关键技术开发

转炉熔渣气化脱磷循环炼钢技术的关键技术开发主要包括反应器设计、催化剂研发、废气处理以及磷酸盐回收等方面。

反应器设计是该技术的核心环节。反应器设计需要考虑到温度、压力、反应物料的流动性以及反应过程中产生的废气排放等因素，以确保反应器能够稳定运行，同时兼顾能效和安全性。

催化剂的研发对于反应过程中的效率和选择性具有重要影响。催化剂的选择应考虑到催化活性、选择性和稳定性等因素，以提高反应速率和产物质量，并减少不良反应的产生。

转炉“留渣+双渣”少渣炼钢工艺实践

转炉“留渣+双渣”少渣炼钢工艺实践

转炉“留渣+双渣”少渣炼钢工艺实践

李伟东;杨明;何海龙;刘鹏飞;乔冠男

【摘 要】The key technologies on steelmaking based on the slag reserving

and duplex slag process in converter in General Steelmaking Plant of

Angang Steel Co., Ltd. are introduced, in-cluding slag reserving and slag

solidifying technology, slag fluidity controlling and high efficient

dephosphorization technology, fast slagging sufficiently and deslagging

technology from molten iron, control technology for slag getting dry and

content of FeO in final slag and fast operation technolo-gy based on slag

reserving and duplex slag process. After these technologies are used the

cost is reduced by 12.19 yuan RMB per ton steel.%介绍了鞍钢股份有限公司炼钢总厂转炉“留渣+双渣”工艺的关键技术，包括留渣及炉渣固化技术、炉渣流动性控制及高效脱磷技术、快速足量放渣及渣铁分离技术、炉渣返干控制及终渣FeO控制技术以及“留渣+双渣”快速生产技术，采用这些技术后，吨钢成本降低12.19元。

【期刊名称】《鞍钢技术》

【年(卷),期】2015(000)005