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低硅低温铁水去磷生产实践
低硅低温铁水去磷冶炼生产实践
任海军1 吴辉强2 李军辉1
(1.杭州钢铁集团公司转炉炼钢厂 2.杭钢集团公司技术中心 310022)
摘要:针对转炉冶炼低硅低温铁水终点磷含量偏高的现象,从冶炼中期炉渣FeO含量、炉渣碱度及倒炉温度等几方面因素对脱磷分配比的影响进行了分析。通过改善化渣条件和成渣途径等相应措施,降低了冶炼终点钢水中的磷含量,提高了钢水的质量。
关键词:转炉;低硅低温铁水;脱磷
转炉冶炼是一个复杂多变的过程,受铁水条件、废钢结构、造渣材料质量等多种因素的影响,冶炼的钢水质量差别很大。2012年4月,杭钢转炉厂使用一段时间的低硅低温铁水(Si<0.3%,T1250℃),在转炉冶炼过程中,由于渣量小造渣难,经常出现冶炼终点钢水磷含量偏高的现象。为了提高钢水质量,降低消耗,对这种现象的产生原因进行了分析,并得出了相应的措施。
1 生产概况
1.1 冶炼条件
杭钢转炉厂有2座600吨混铁炉,4座40吨转炉(其中有2座为顶底复吹转炉),每炉钢水吹炼时间平均为13.47 min,6座40吨钢包LF精炼炉,日常冶炼钢种以低碳铝镇静钢、中高碳铝镇静钢、低合金钢轻轨钢等,工艺路线为:
路线一:600吨混铁炉 40吨转炉冶炼 连铸浇注
路线二:600吨混铁炉 40吨转炉冶炼 40吨LF精炼 连铸浇注
1.2 入炉铁水技术要求
1.2.1 铁水成分:(见下表)
表1 杭钢转炉入炉铁水成分要求
元素 Si P S Mn 含量% ≤0.80 ≤0.20 ≤0.07 ≤0.80 含量(内控)% 0.30~0.70 ≤0.10 ≤0.06 0.30~0.70 注:1)冶炼优碳钢时,要求入炉铁水含硫量不超过0.035%。
2)当铁水成分、温度达不到要求时,在不影响品种质量的情况下,由公司总调协调处理。
1.2.2 入炉铁水温度不小于1250℃。
1.2.3 入炉铁水带渣量小于0.5%。
2 冶炼终点磷含量偏高的原因分析
转炉采用LD-LF工艺冶炼时,如何控制脱磷和脱碳的相对速度成为转炉控制磷的关键。因脱碳速度保持在较高水平,难以形成高碱度、高氧化性和流动性良好的后期炉渣,不利于转炉后期脱磷、脱硫。因此在现有的工艺流程中要保证成品钢水的磷成分合格,必须保证转炉出钢时的磷在较低的水平。
2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO·P2O5)+5Fe+Q
依据脱磷的热力学条件[1],去磷的基本条件是高(FeO)、高(CaO)和较低的温度。从冶炼时期的特性上看,吹炼前期[Si]、[Mn]大量氧化,炉渣中氧化铁高、碱度高、温度相对较低均可以满足脱磷的条件;吹炼中期碳氧反应激烈,渣中氧化铁减少,炉渣容易出现返干现象,炉渣流动性差,不利于脱磷反应进行;吹炼后期碳含量控制较底,导致渣中的氧化铁较高,温度高接近出钢温度,只能利用高(FeO)、高碱度进行脱磷反应。因此要做到在脱碳的同时去除磷就必须在吹炼前期及早形成高碱度、流动性良好的炉渣,在冶炼中期防止炉渣返干,在冶炼后期,控制炉渣中的(FeO)、碱度和较底的温度。为此,转炉在操作上应适当提高枪位,在提枪化渣的同时减缓C-O反应速度,提高渣中氧化铁含量,保持炉渣具有良好的流动性。
2.1 铁水硅含量低对脱磷的影响
铁水中的硅,是转炉炼钢的主要发热元素之一,一般铁水含硅量以0.5-0.8%为宜。
有文献表明[2]若含硅量低于0.5%,铁水的化学热不足,会导致废钢比下降,小容量转炉甚至不能正常吹炼,另外,铁水含硅量过低时,石灰溶解困难,而且渣量也较少,这不仅不利于硫和磷的去除,同时还会因渣量少而对钢液的覆盖效果差,吹炼时金属飞溅严重,导致冶炼收得率下降。
由于铁水硅低,导致前期硅锰氧化期缩短,前期温度低,加入的石灰不能完全化开,同时脱碳反应提前,消耗的FeO量增加,均不利于脱磷反应进行。
在实际生产过程中我们发现,当铁水硅含量低于0.3%时,冶炼前期起渣时间明显推迟,中期炉渣返干严重,终点钢水磷均偏高。
2.2 铁水温度低的影响
铁水温度的高低,标志着其物理热的多少。较高的铁水温度,不仅能保证转炉吹炼顺利进行,同时还能增加废钢的配加量,降低转炉的生产成本。因此,希望铁水的温度尽量高些,一般应保证入炉时仍在1250-1300℃以上。
根据脱磷反应热力学条件,低温有利于脱磷;但从改善脱磷的动力学方面考虑,提高前期冶炼温度对化渣有利。分析取样数据发现,中期倒炉温度低于l450℃,脱磷率均都在20%以下(见下表)。从表中可以看出,在冶炼3-4分钟期间,温度低于1450度,钢样中磷含量越高,脱磷率越低。这是由于低温低硅铁水物料加入的少,导致渣量小(一般为装人量的4%~5%),而前期温度低,渣料不容易溶化,初期渣不易形成,降低了炉渣积蓄P2O5的能力。并且硅锰氧
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