李玉德，谭振军，朱国强，李冰，徐博，齐志宇
（鞍钢股份有限公司炼钢总厂，辽宁鞍山114021）
摘要： 为了稳定控制260 t 转炉采用轻烧镁球冶炼时的终点磷含量， 分析了转炉出钢温度、终点氧值、炉渣碱度和返干时机等对脱磷效果的影响。结果表明， 当转炉终点氧值大于0.04%、炉渣碱度为2.5～3.3、转炉出钢温度小于1 680 ℃、返干时间小于2 min 时，转炉脱磷率较高且控制稳定。
关键词： 转炉；轻烧镁球；脱磷
转炉冶炼采用的轻烧镁球具有含MgO 高、用量少、护炉效果好、温降小、利于提高废钢比、缩短转炉冶炼周期等优点，可实现转炉少渣冶炼，提高转炉生产效率，降低炼钢生产成本，但其缺点是转炉冶炼操作难度大。转炉采用轻烧镁球冶炼时，炉渣碱度、转炉出钢温度、终点氧值和返干时间均对脱磷效果影响显著。本文跟踪了鞍钢股份有限公司炼钢总厂260 t 复吹转炉采用轻烧镁球搭配白灰的冶炼过程， 分析了上述因素对脱磷效果的影响，从而制定合理的工艺参数，以减少磷高质量事故的发生，实现转炉轻烧镁球冶炼的稳定控制。
1 转炉生产工艺及技术条件
鞍钢股份有限公司炼钢总厂共有3 座260 t顶底复吹转炉，技术参数见表1。5 孔拉瓦尔氧枪喷头的技术参数见表2。轻烧镁球理化指标、造渣物料类型、用量及铁水条件见表3。
2 影响脱磷效果的因素分析
2.1 轻烧镁球加入量
碱度控制在2.8～3.2 时（碱度在此范围内对脱磷率影响不大， 可以不用考虑碱度对脱磷的影响）， 轻烧镁球加入量与炉渣中MgO 含量的关系见图1 所示，炉渣中MgO 含量与转炉终点磷含量的关系见图2 所示。
由图1、2 可知，随着轻烧镁球加入量的增加，炉渣中MgO 含量逐渐增加，对转炉终点磷含量影响不大（磷最低为0.013 2%，最高为0.013 9%，相差不到0.001 0%），MgO 含量在8%～10%之间时，转炉脱磷效果最好。从现场实际跟踪结果看，MgO含量在8%～10%时，转炉终渣粘度适中，护炉效果较好。所以轻烧镁球加入量控制在8～12 kg/t，既能保证脱磷率又能起到良好的护炉效果。
2.2 炉渣碱度
炉渣碱度是影响脱磷率的重要因素之一，根据不同钢种， 制定合理的炉渣碱度可提高转炉脱磷效率和转炉终点成分合格率，降低白灰消耗。对Q235B 钢种进行现场试验， 选取出钢温度1 660 ℃±5 ℃，终点氧值（0.05±0.005）%，转炉操作平稳，返干时间控制在2 min 以内的罐次，研究了炉渣碱度与终点磷含量之间的关系，如图3 所示。
由图3 可以看出，碱度小于2.5 时，脱磷率明显较低；随着碱度的提高，脱磷率显著提高；碱度大于3.3 后，脱磷效果基本达到饱和；碱度再有提高，转炉脱磷率无明显增加。所以，生产磷≤0.03%的钢种，碱度应控制在2.5～2.8；生产磷≤0.02%的钢种，碱度应控制在2.8～3.0；生产磷≤0.012%的钢种，碱度应控制在3.0～3.3。合理控制碱度可满足钢种磷含量的要求并降低白灰消耗。
2.3 终渣氧化性
转炉终渣FeO 一方面可以提供脱磷所必须的氧化性条件，提高脱磷效率，另一方面可以促进白灰熔化，提高石灰活度，增加参与脱磷反应的石灰利用率，提高脱磷效果。
采用轻烧镁球进行转炉冶炼，开吹时渣中FeO最高。随着吹炼的进行，吹炼5 min 时硅锰基本被反应完，随着温度升高和炉渣活性的增加，脱碳速度逐渐加快， 渣中FeO 迅速降低。吹炼至9 min，渣中FeO 降至最低水平，此时如果不加入化渣物料或不采取高枪位操作，炉渣极易“返干”。
吹炼至12 min 以后， 钢液中C 的质量分数降低，脱碳速度降低， 渣中FeO 逐步升高， 后期脱磷加快。转炉终点氧值与炉渣中FeO 含量的关系见图4，与终点磷含量的关系见图5。
结合图4、5 可知， 炉渣中的FeO 含量随着转炉终点氧值的增加而增加，两者呈线性关系。氧值小于0.04%时，炉渣中FeO 含量在18%以下，转炉终点磷含量较高，易出现磷高质量事故；终点氧值控制在0.04%以上， 终渣FeO 含量可控制在20%以上，脱磷效率较高；氧值继续增加，脱磷效果有所提高，但脱磷效率提升不大。所以出钢氧值控制在≥0.04%即可满足脱磷所需的氧化性条件，氧值过高，不利于质量控制。
2.4 出钢温度
脱磷是放热反应，从热力学角度看，转炉钢水温度高，不利于脱磷反应进行；从动力学角度看，钢水温度高，有利于加快碳氧反应，提高炉渣的流动性及搅拌强度，有利于脱磷反应进行。但转炉钢水温度低，不利于石灰熔化，降低炉渣碱度，同样影响转炉脱磷效率， 所以过低的温度也不利于脱磷。选取操作平稳，碱度在2.5～3.0，终点氧值在0.05%～0.06%的Q235B 钢种数据作为研究对象，研究出钢温度与终点磷含量之间的关系,见图6。
由图6 可以看出，随着出钢温度的升高，炉渣脱磷效率降低，尤其是出钢温度超过1 680 ℃后，终点磷含量较高，脱磷率降低较明显。实践证明，采用轻烧镁球进行转炉冶炼， 终点磷含量对出钢温度较敏感，高温脱磷率较差。出钢温度小于1 680 ℃时，对脱磷效率影响不大，出钢温度对脱磷的影响不如炉渣碱度和FeO 的影响显著； 当出钢温度高于1 680 ℃时，对脱磷率影响较大，出现磷高的质量事故较多， 出钢温度对脱磷的影响比炉渣碱度和炉渣FeO 的影响显著。因此,针对出钢温度要求不高的走LF 炉的钢种，转炉出钢温度应控制在1 680 ℃以下；出钢温度要求在1 700 ℃左右的高温IF 钢，应适当提高碱度和氧值，缩短返干时间，以提高脱磷率。
2.5 返干时间
选炉役中期复吹效果较好时， 出钢温度控制在1 695～1 705 ℃，碱度在2.5～3.3 生产的低磷IF钢种， 研究返干时机和返干时间对终点磷含量的影响，如图7 ~10 所示。
由图7~10 可以看出，在保证碱度和温度不高的情况下， 全程不返干， 终点磷含量平均达0.010% 。返干时间1 min， 终点磷含量平均达0.012 4%； 返干时间2 min， 终点含量磷平均达0.013 6%；返干时间2 min 以上时，终点磷含量波动较大，终点磷含量不易稳定控制。所以，在生产磷≤0.010%的低磷IF 钢时，吹氧过程应尽量控制炉渣不出现返干现象， 终点磷含量会得到稳定控制；生产磷≤0.012%的IF 钢，返干时间应控制在1 min 以内；生产磷≤0.015%的IF 钢，返干时间应控制在2 min 以内；返干时间超过2 min，终点磷含量会不稳定，可根据实际情况等样或点吹出钢。
低硅铁水（Si＜0.3%）返干时间较长，可在吹炼前期配加硅铁，缩短返干时间；高温低磷IF 钢可适当提高炉渣碱度、终点氧值、渣量和过程枪位，提高转炉脱磷效率。
现场实际操作中，IF 钢转炉吹氧时间一般控制为14.5 ~15.0 min， 过程测试氧累为9 500 ~10 000 m3， 返干开始的时机在吹氧12 min 左右。
所以，冶炼成品磷≤0.012%的低磷IF 钢时，返干时间应控制在吹氧11 min 以后；磷≤0.015%的IF钢，返干时机应控制在吹氧10 min 以后，可实现终点磷含量的稳定控制。
3 结语
260 t 复吹转炉采用轻烧镁球冶炼时，轻烧镁球加入量应控制在8～12 kg/t，终渣MgO 含量应控制在8%～10%，炉渣碱度应控制在2.5～3.3，转炉出钢氧值应≥0.04%，出钢温度应控制在1 680 ℃以下；高温出钢的钢种需提高炉渣碱度、终点氧值、渣量和过程枪位以提高脱磷率；成品磷含量≤0.012%的高温低磷钢种， 返干时间应控制在1 min 以内；低硅铁水（Si＜0.3%），可在吹炼前期配加硅铁，缩短返干时间，以提高脱磷率。