李玉德，譚振軍，朱國強，李冰，徐博，齊志宇
（鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠，遼寧鞍山114021）
摘要： 為了穩定控制260 t 轉爐采用輕燒鎂球冶煉時的終點磷含量， 分析了轉爐出鋼溫度、終點氧值、爐渣堿度和返干時機等對脫磷效果的影響。結果表明， 當轉爐終點氧值大于0.04%、爐渣堿度為2.5～3.3、轉爐出鋼溫度小于1 680 ℃、返干時間小于2 min 時，轉爐脫磷率較高且控制穩定。
關鍵詞： 轉爐；輕燒鎂球；脫磷
轉爐冶煉采用的輕燒鎂球具有含MgO 高、用量少、護爐效果好、溫降小、利于提高廢鋼比、縮短轉爐冶煉周期等優點，可實現轉爐少渣冶煉，提高轉爐生產效率，降低煉鋼生產成本，但其缺點是轉爐冶煉操作難度大。轉爐采用輕燒鎂球冶煉時，爐渣堿度、轉爐出鋼溫度、終點氧值和返干時間均對脫磷效果影響顯著。本文跟蹤了鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠260 t 復吹轉爐采用輕燒鎂球搭配白灰的冶煉過程， 分析了上述因素對脫磷效果的影響，從而制定合理的工藝參數，以減少磷高質量事故的發生，實現轉爐輕燒鎂球冶煉的穩定控制。
1 轉爐生產工藝及技術條件
鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠共有3 座260 t頂底復吹轉爐，技術參數見表1。5 孔拉瓦爾氧槍噴頭的技術參數見表2。輕燒鎂球理化指標、造渣物料類型、用量及鐵水條件見表3。
2 影響脫磷效果的因素分析
2.1 輕燒鎂球加入量
堿度控制在2.8～3.2 時（堿度在此范圍內對脫磷率影響不大， 可以不用考慮堿度對脫磷的影響）， 輕燒鎂球加入量與爐渣中MgO 含量的關系見圖1 所示，爐渣中MgO 含量與轉爐終點磷含量的關系見圖2 所示。
由圖1、2 可知，隨著輕燒鎂球加入量的增加，爐渣中MgO 含量逐漸增加，對轉爐終點磷含量影響不大（磷最低為0.013 2%，最高為0.013 9%，相差不到0.001 0%），MgO 含量在8%～10%之間時，轉爐脫磷效果最好。從現場實際跟蹤結果看，MgO含量在8%～10%時，轉爐終渣粘度適中，護爐效果較好。所以輕燒鎂球加入量控制在8～12 kg/t，既能保證脫磷率又能起到良好的護爐效果。
2.2 爐渣堿度
爐渣堿度是影響脫磷率的重要因素之一，根據不同鋼種， 制定合理的爐渣堿度可提高轉爐脫磷效率和轉爐終點成分合格率，降低白灰消耗。對Q235B 鋼種進行現場試驗， 選取出鋼溫度1 660 ℃±5 ℃，終點氧值（0.05±0.005）%，轉爐操作平穩，返干時間控制在2 min 以內的罐次，研究了爐渣堿度與終點磷含量之間的關系，如圖3 所示。
由圖3 可以看出，堿度小于2.5 時，脫磷率明顯較低；隨著堿度的提高，脫磷率顯著提高；堿度大于3.3 后，脫磷效果基本達到飽和；堿度再有提高，轉爐脫磷率無明顯增加。所以，生產磷≤0.03%的鋼種，堿度應控制在2.5～2.8；生產磷≤0.02%的鋼種，堿度應控制在2.8～3.0；生產磷≤0.012%的鋼種，堿度應控制在3.0～3.3。合理控制堿度可滿足鋼種磷含量的要求并降低白灰消耗。
2.3 終渣氧化性
轉爐終渣FeO 一方面可以提供脫磷所必須的氧化性條件，提高脫磷效率，另一方面可以促進白灰熔化，提高石灰活度，增加參與脫磷反應的石灰利用率，提高脫磷效果。
采用輕燒鎂球進行轉爐冶煉，開吹時渣中FeO最高。隨著吹煉的進行，吹煉5 min 時硅錳基本被反應完，隨著溫度升高和爐渣活性的增加，脫碳速度逐漸加快， 渣中FeO 迅速降低。吹煉至9 min，渣中FeO 降至最低水平，此時如果不加入化渣物料或不采取高槍位操作，爐渣極易“返干”。
吹煉至12 min 以后， 鋼液中C 的質量分數降低，脫碳速度降低， 渣中FeO 逐步升高， 后期脫磷加快。轉爐終點氧值與爐渣中FeO 含量的關系見圖4，與終點磷含量的關系見圖5。
結合圖4、5 可知， 爐渣中的FeO 含量隨著轉爐終點氧值的增加而增加，兩者呈線性關系。氧值小于0.04%時，爐渣中FeO 含量在18%以下，轉爐終點磷含量較高，易出現磷高質量事故；終點氧值控制在0.04%以上， 終渣FeO 含量可控制在20%以上，脫磷效率較高；氧值繼續增加，脫磷效果有所提高，但脫磷效率提升不大。所以出鋼氧值控制在≥0.04%即可滿足脫磷所需的氧化性條件，氧值過高，不利于質量控制。
2.4 出鋼溫度
脫磷是放熱反應，從熱力學角度看，轉爐鋼水溫度高，不利于脫磷反應進行；從動力學角度看，鋼水溫度高，有利于加快碳氧反應，提高爐渣的流動性及攪拌強度，有利于脫磷反應進行。但轉爐鋼水溫度低，不利于石灰熔化，降低爐渣堿度，同樣影響轉爐脫磷效率， 所以過低的溫度也不利于脫磷。選取操作平穩，堿度在2.5～3.0，終點氧值在0.05%～0.06%的Q235B 鋼種數據作為研究對象，研究出鋼溫度與終點磷含量之間的關系,見圖6。
由圖6 可以看出，隨著出鋼溫度的升高，爐渣脫磷效率降低，尤其是出鋼溫度超過1 680 ℃后，終點磷含量較高，脫磷率降低較明顯。實踐證明，采用輕燒鎂球進行轉爐冶煉， 終點磷含量對出鋼溫度較敏感，高溫脫磷率較差。出鋼溫度小于1 680 ℃時，對脫磷效率影響不大，出鋼溫度對脫磷的影響不如爐渣堿度和FeO 的影響顯著； 當出鋼溫度高于1 680 ℃時，對脫磷率影響較大，出現磷高的質量事故較多， 出鋼溫度對脫磷的影響比爐渣堿度和爐渣FeO 的影響顯著。因此,針對出鋼溫度要求不高的走LF 爐的鋼種，轉爐出鋼溫度應控制在1 680 ℃以下；出鋼溫度要求在1 700 ℃左右的高溫IF 鋼，應適當提高堿度和氧值，縮短返干時間，以提高脫磷率。
2.5 返干時間
選爐役中期復吹效果較好時， 出鋼溫度控制在1 695～1 705 ℃，堿度在2.5～3.3 生產的低磷IF鋼種， 研究返干時機和返干時間對終點磷含量的影響，如圖7 ~10 所示。
由圖7~10 可以看出，在保證堿度和溫度不高的情況下， 全程不返干， 終點磷含量平均達0.010% 。返干時間1 min， 終點磷含量平均達0.012 4%； 返干時間2 min， 終點含量磷平均達0.013 6%；返干時間2 min 以上時，終點磷含量波動較大，終點磷含量不易穩定控制。所以，在生產磷≤0.010%的低磷IF 鋼時，吹氧過程應盡量控制爐渣不出現返干現象， 終點磷含量會得到穩定控制；生產磷≤0.012%的IF 鋼，返干時間應控制在1 min 以內；生產磷≤0.015%的IF 鋼，返干時間應控制在2 min 以內；返干時間超過2 min，終點磷含量會不穩定，可根據實際情況等樣或點吹出鋼。
低硅鐵水（Si＜0.3%）返干時間較長，可在吹煉前期配加硅鐵，縮短返干時間；高溫低磷IF 鋼可適當提高爐渣堿度、終點氧值、渣量和過程槍位，提高轉爐脫磷效率。
現場實際操作中，IF 鋼轉爐吹氧時間一般控制為14.5 ~15.0 min， 過程測試氧累為9 500 ~10 000 m3， 返干開始的時機在吹氧12 min 左右。
所以，冶煉成品磷≤0.012%的低磷IF 鋼時，返干時間應控制在吹氧11 min 以后；磷≤0.015%的IF鋼，返干時機應控制在吹氧10 min 以后，可實現終點磷含量的穩定控制。
3 結語
260 t 復吹轉爐采用輕燒鎂球冶煉時，輕燒鎂球加入量應控制在8～12 kg/t，終渣MgO 含量應控制在8%～10%，爐渣堿度應控制在2.5～3.3，轉爐出鋼氧值應≥0.04%，出鋼溫度應控制在1 680 ℃以下；高溫出鋼的鋼種需提高爐渣堿度、終點氧值、渣量和過程槍位以提高脫磷率；成品磷含量≤0.012%的高溫低磷鋼種， 返干時間應控制在1 min 以內；低硅鐵水（Si＜0.3%），可在吹煉前期配加硅鐵，縮短返干時間，以提高脫磷率。