电炉快速脱磷工艺的研究

亓福川　叶飞来　谷昊等

摘要：对电炉炼钢氧化期强化脱磷的工艺参数，从冶金过程热力学和动力学角度进行分析，并结合莱钢50t电炉生产实际，制定出电炉炼钢强化脱磷操作的具体措施，并分析实施效果。

关键词：电炉炼钢；脱磷工艺；冶金过程动力学

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.047

0前言

电炉炼钢过程的脱磷操作主要是通过强化传质扩散促进炉渣钢液界面P的氧化。脱磷是炼钢工艺的核心问题之一，贯穿于炼钢工艺发展的始终，紧随着市场发展的方向。目前莱钢50t电炉所生产的钢种有大量特殊要求钢种，如石油管线、深冲钢等。这些钢种对钢的纯净度要求相比一般优特钢而言要更高，尤其对钢中的[P]含量的要求更高，要求电炉出钢[P]含量在0.010%以下。

50t电炉所用铁水为莱钢内部生产的铁水，受料源及其它各种条件制约，高炉铁水中磷含量波动大，在0.090～0.200%之间；除此之外，电炉还配加部分罐帮铁等固体料，同样会增加入炉料中初始磷含量，这给电炉操作带来困难。

热力学及动力学条件对电炉脱磷的影响

1.1热力学因素的影响

炉渣的脱磷能力与炉渣组成有直接关系，提高炉渣中CaO、FeO的含量，并减少SiO2的含量及降低熔池温度，都有利于提高炉渣的脱磷能力。所以迅速造成高氧化铁碱性炉渣对强化脱磷是非常必要的。生产实践可知，只要采用高碱度（≥2.5）及高（FeO）（≥15%）含量的大渣量时进行强化脱磷操作，其脱磷效果是十分令人满意的。当（FeO）含量大于25%时，脱磷效果并不明显，反而稀释（CaO）浓度，降低（CaO）的去磷作用。因此，控制15%-25%的（FeO）含量是合适的。

1.2动力学条件的影响

电炉炼钢脱磷过程是非均质的扩散传质氧化过程，在炼钢温度下，为促使界面的脱磷反应进行较快，[%P]向渣-钢界面的扩散传质是脱磷过程的主要限制性环节。

随着脱磷过程的不断进行，脱磷速度从开始到结束时呈逐步降低的趋势。这是由于渣中自由（CaO）及（FeO）含量不断减少，而（SiO₂）及（P₂O₅）浓度不断地升高，使炉渣的脱磷能力逐渐减弱；另外，随着脱磷反应的不断进行，[%P]的浓度也随着降低，使[%P]的扩散速度减慢。

氧化期脱磷的关键是强化传质过程，为此在实际操作中，氧化期要保证一定的脱碳量和合适的脱碳速度，通过碳氧反应加强钢液搅拌，增大钢渣间接触界面，使传质速度增大，促进脱磷反应顺利进行。

2技术方案及措施制定

2.1脱磷技术方案

制定50t电炉脱磷技术方案：钢液的温度不能太高，一般规定≤1560℃；炉渣中要有≥15%的氧化铁含量；要保证炉渣的碱度（R=2.5～3.0）和渣量；对于低磷钢生产，要严格控制入炉料中的成分，必要时还要通过炉门口流渣，多次进行换渣操作；电炉熔化期是脱磷的最佳时机，采用熔氧结合技术是脱磷的最佳方法，在熔化期适时的吹氧助熔，脱除钢中磷是生产低磷钢的必要前提。

2.2具体强化脱磷措施

针对目前铁水磷含量高以及料源结构差的问题，从不同工序进行了脱磷实验，优化改进工艺，从而达到稳定控制钢水中[P]含量的目的。

（1）合理搭配炉料结构，控制罐帮铁、生铁（再生铁）、铸铁件等含磷高的大料加入量不大于5吨；同时每炉配加200kg氧化铁皮提高熔化期脱磷效率，做好前期脱磷。

（2）控制合适的余钢量，约5-6t，合适的余渣余钢量有利于快速形成熔池，促进泡沫渣的快速形成，为前期脱磷创造好条件。

（3）对于低磷钢生产，生产过程中还要严格控制入炉料中的成分，冶炼中，根据熔清成分及时优化供氧及送电工艺，减少炉壁挂料，必要时进行多次换渣操作，杜绝后期高温脱磷。

（4）造好泡沫渣，扩大钢渣反应面积，提高脱磷速度。冶炼前期不要过早放出炉渣，特别是半熔状态的炉渣，在钢液温度达到1580℃左右时，采用自动流渣操作，发现炉渣过稀或发泡较差或送电埋弧较差时，可及时补加石灰脱磷。

（5）操作后期，特别是停止供氧或减少供氧强度时，合理控制喷粉量，保证正常的泡沫渣和炉渣的流动性，防止喷粉量大造成氧化气氛减弱造成回磷。

（6）终点温度的控制：在脱磷的理论中温度越低磷分配比愈高，越有利于脱磷反应进行。另外，脱磷反应是强烈的放热反应，若钢液温度过高，钢液中的磷不但不能降低，反而会回磷；但是考虑到精炼时间，因此终点温度以不大于1650℃为原则。

3实施效果分析

我们选取了50t电炉生产的10炉YLT-B2（钢种要求[P]≤0.016%）作为样本进行跟踪观察，通过以上措施的实施，电炉脱磷效率显著提升，终点磷成分控制合格率达到百分之百。

4结语

通过对热力学及动力学影响电炉快速脱磷因素的分析，结合莱钢50t电炉生产实际，优化电炉脱磷工艺，大大降低了电炉熔清磷及终點磷成分，提高了对磷的控制能力，稳定了生产节奏，为质量提升创造好条件；同时，扩大了产品规模，提升了经济效益。