转炉脱磷造渣工艺课件

ShenyangNEUMetallurgicalTechnologyCorporationLimited技术精益求精·创新永无止境转炉脱磷、造渣工艺EMTIShenyangNEUMetallurgicalTechno磷的危害

磷的危害磷在钢中以[Fe2P]形式存在，也可以用[P]表示。磷虽然能提高钢的强度，但随着含磷量增加，钢的塑性和韧性降低（特别是低温冲击韧性的降低），即使钢的脆性增加，通常称之为“冷脆性”。随着C、N、O含量增加，磷的这种有害作用加剧。磷在钢坯中的偏析度很大，而在α和γ固溶体内的扩散速度却很小，使它不容易均匀化。因此，按照用途不同对钢中磷含量有严格要求：普碳钢：[P]≤0.045%优质碳素钢：[P]≤0.035%高质量：中厚板[P]＜0.010%作为复杂冲压零件时必须把P、S含量控制的较低，因为复杂零件要求钢板很高的塑性。IF钢[P]＜0.015%磷的危害

磷的危害磷在钢中以[Fe2P]形式存在，也可以用[1.脱P反应1.脱P反应

2[P]+5[O]=P2O52[P]+5(FeO)=(P2O5)+5Fe3(FeO)+(P2O5)=(3FeO·P2O5)（聚磷酸铁）

根据热力学条件，此反应在低温（T＜1450℃）条件下是稳定的，可以去P；在高温（T＞1450℃）条件下，3FeO·P2O5不稳定，因此在炼钢高温条件下，只有使（P2O5）生成更稳定的化合物，即必须把3Fe2·P2O5转变为更稳定的化合物：3CaO·P2O5或4CaO·P2O5，才能确保磷的去除。2[P]+8(FeO)=(3FeO·P2O5)+5Fe1.脱P反应1.脱P反应根据热力学条1.脱P反应当熔渣具有高碱度，因而含有大量游离CaO时，发生如下置换反应:(3FeO·P2O5)+3(CaO)=(3CaO·P2O5)+3FeO如果与上述(2.1)方程加和，得:2[P]+5(FeO)+3(CaO)=(3CaO·P2O5)+5Fe（聚磷酸钙）2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO·P2O5)+5Fe（焦磷酸钙）去P的基本条件：高(FeO)、高(CaO)高碱度，大渣量和较低温度及良好搅拌的动力学条件。1.脱P反应当熔渣具有高碱度，因而含有大量游离CaO时，发2.影响脱磷的因素分析2.1熔渣碱度的影响

从CaO-FeO-SiO2-P2O5系渣同含磷铁液的平衡试验及生产研究中均可发现，增加渣中CaO或石灰的用量会提高P2O5的含量或使钢中[P]降低，如图2.1所示。（图2.1是1600℃条件下的情况。如果温度高于1600℃，则曲线向右上方移动，既碱度应提高。）提高碱度对脱磷有利。图2.1碱度和[FeO]对平衡[P%]的影响图2.2碱度对磷分配比的影响

然而，CaO的含量过高将使炉渣变黏，这并不利于脱磷。熔渣碱度的影响还可以由图2.2得到证明，碱度CaO/SiO2越高，磷分配比越大。2.影响脱磷的因素分析2.1熔渣碱度的影响2.影响脱磷的因素分析2.2FeO的影响FeO对脱磷反应的影响比较复杂，因为它与其他因素有着密切的联系。当其他条件一定时，在一定限度内增加FeO将使LP增大。FeO不仅是金属中磷的氧化剂，而且还能直接同P2O5结合成化合物3FeO·P2O5：但3FeO·P2O5在高温时并不稳定，所以仅靠3FeO·P2O5是起不到良好脱磷效果的。FeO有促进石灰熔化的作用，但如FeO含量过高将稀释CaO。因此FeO与炉渣碱度对脱磷的综合影响是：碱度＜2.5时，增加碱度对脱磷影响大；碱度在2.5~4.0之间时，增加FeO对脱P有利，但过高的FeO含量会使脱磷能力下降。3(FeO)+(P2O5)=(3FeO·P2O5)2.影响脱磷的因素分析2.2FeO的影响2.3温度的影响脱磷反应是放热反应：3FeO+P2O5=3(FeO)·P2O5△H=-384KJ/mol3CaO+P2O5=3(CaO)·P2O5△H=-678KJ/mol故低温对去磷有利，实际炼钢过程中，为保证去磷应抓住前期早化渣，低温去磷，中期温度不过高，终点应采用下限温度出钢。2.3温度的影响脱磷反应是放热反应：3FeO+P2O5=2.影响脱磷的因素分析2.4渣量的影响增加渣量可以降低钢中[P]，因渣的增加意味着P2O5浓度的稀释，从而使Ca3P2O8的含量也相应地减小，所以对脱磷有利。但是渣量大会使铁损和热损失增大。一般渣量≈10~15%，在保证去磷条件下，采用最小渣量。2.影响脱磷的因素分析2.4渣量的影响2.5金属成分的影响铁水中[Si]的影响：

铁水中硅含量过高对磷的氧化过程有重要影响，会夺取供入熔池更多的氧。会影响到炉渣碱度而不利于脱磷。氧气转炉初期，含硅量高，吹炼初期脱磷时间后移，需将铁水含硅量降至0.10%~0.15%时，P才能大量氧化。铁水中碳的影响：在氧气转炉冶炼过程中，主要的反应是2[C]+O2=2CO，在冶炼初期，T＜1470℃，磷可以优先氧化，当T＞1470℃，碳开始大量氧化，若想磷与碳同时氧化或优先氧化应优先形成碱性氧化渣。综上所述，为了使脱磷反应进行完全，必要的热力学条件是：炉渣的碱度较大(R=3~4)，氧化铁含量较高（(FeO)≈15~20%），熔池温度合适（不过高），适当的渣量。2.5金属成分的影响铁水中[Si]的影响：3.氧气转炉各期脱磷3.氧气转炉各期脱磷从开吹到总吹炼时间的30%~40%时间里，脱磷速度最大，速度值波动在0.007%~0.021%P/min。在40%~85%的总吹炼时间内，脱磷有些停滞甚至发生回升现象；在最后总时间15%的范围内，脱磷速度又有所提高，速度值约为0.002%~0.01%P/min。由此可见，前期具有较高的脱磷率，而前期最高可达60~80%，总的脱磷率90~95%。氧气转炉脱磷，大体上分为三个阶段：图4.1吹炼中钢水及渣成分的变化（85t转炉）3.氧气转炉各期脱磷3.氧气转炉各期脱磷从开吹到总吹炼时3.氧气转炉各期脱磷3.1吹炼初期11吹炼初期。熔池温度较低，这是有利于去磷的一个方面。但是更重要的，是在熔池温度逐渐提高的过程中，抓紧时机尽快在前期造成具有一定碱度和氧化铁较高、流动性好的炉渣。只有这样才具备了从铁水中快速脱磷的充分条件。一般说来，前期渣的脱磷效率是很高的，60~80%。前期渣中的(FeO)含量对脱磷反应的进行有重要作用，这是因为：①(FeO)高。可以大量生成3FeO·P2O5，从而为生成3CaO·P2O5创造了必不可少的前提。②(FeO)有利于石灰的迅速熔化。有效地提高前期渣的碱度，为把3CaO·P2O5生成之后，稳定在炉渣内创造了必要的条件。③有利于泡沫渣的生成，使铁水和炉渣更好地乳化。因而，增加铁水和炉渣的接触表面，当然有利于脱磷。3.氧气转炉各期脱磷3.1吹炼初期113.氧气转炉各期脱磷影响前期脱磷的主要因素是碱度。而高的(FeO)含量只是一个不可缺少的条件——也是在操作上前期快速成渣的手段。换言之，就是控制喷枪，使(FeO)在10~15%左右。炉渣前期碱度为1.5左右，碱度提高更有利于脱磷,但因前期温度低，客观上不可能造成高碱度炉渣。并且在此(FeO)含量范围，碱度在0.82~1.5范围内，炉渣具有较低的粘度，而碱度高于1.5时，粘度值随碱度增加而快速提高，炉渣流动性显著变差，不利于脱磷。总之，通常必须根据铁水条件把前期渣碱度控制在1.5左右；而（FeO）在10~15%左右或更高些。123.氧气转炉各期脱磷影响前期脱磷的主要因素是3.氧气转炉各期脱磷3.2吹炼中期

13此期，由于熔池温度的提高，3(FeO)·P2O5在渣中更不稳定；必须迅速将新生的3(FeO)·P2O5转变成较稳定的3CaO·P2O5。所以，渣中(CaO)的作用就显得更重要了，这就要求我们逐渐提高炉渣碱度。然而，由于此期脱碳速度大，渣中(FeO)含量，降低到7~12%左右，渣子出现“返干”，产生回磷现象。这时的操作关键就是要控制渣中(FeO)含量，使它在10~12%或高一些。加入少量萤石等其它助熔剂、加入矿石、氧化铁皮或适当提高枪位，但是中期是碳剧烈氧化期，不能变化太快，抑制脱碳反应突然温度降低，防止喷溅。据上所述，碳的大量氧化，对脱磷是不利的。3.氧气转炉各期脱磷3.2吹炼中期133.氧气转炉各期脱磷同时，也要看到脱碳作用对脱磷反应的有利方面。其有利方面表现在：①由于脱碳反应产生的强烈搅动，使金属粒子在渣中悬浮的数量大大增加。经研究得出：吹炼前期渣中，金属粒的含量约为10~20%。而中期则增加到40~70%，显然，金属与炉渣的接触表面，中期比前期增大很多，有利于脱磷。例如，取样分析熔池含[P]量为0.10%时，金属小粒的含磷量为0.007~0.008%。②碳的氧化，提高了熔池温度，虽然渣中(FeO)含量中期比前者减少了。但是温度的提高有利于石灰熔化，提高炉渣碱度，而碱度的提高对脱磷的有利作用，抵消或超过了(FeO)降低及温度提高对脱磷的不利作用。FeO降低会使渣返干，形成2CaO·SiO2。总之，吹炼中期，适当掌握喷枪高度非常重要。如果控制不当，此期不但不能脱磷，还可能出现回磷现象。143.氧气转炉各期脱磷同时，也要看到脱碳作用对脱磷反应的有利3.氧气转炉各期脱磷3.3吹炼末期15吹炼末期，尽管喷枪已降到较低位置，但这时渣中(FeO)还是很快地增加着。这一方面是由于脱碳速度下降。(FeO)在渣中的聚集量逐渐增加。另外这时熔池温度也渐渐接近出钢温度。炉渣中石灰熔化速度加快，碱度又进一步提高。这就是吹炼后期还能脱磷的原因。末期操作的关键是控制合适的终点温度和炉渣成分。3.氧气转炉各期脱磷3.3吹炼末期15综上所述：从操作上看，前期的主要矛盾方面在于石灰的渣化，这就应加强铁水与炉渣间的搅动，消除石灰结团。中期在于炉渣“返干”的问题，关键是保证渣中(FeO)有合适的含量，必要时刻考虑补加些氧化铁皮（最好在碳大量氧化，炉渣返干之前不久）。后期在于防止过高的终点温度，加强炉内搅拌。不言而喻，炉渣的成分和流动性及泡沫程度是整个操作中的主要控制对象之一。小结综上所述：从操作上看，前期的主要矛盾方面在于石灰的渣化，这就4.转炉冶炼过程钢液磷含量控制4.1转炉冶炼枪位变化对脱磷的影响开吹时稍低的氧枪枪位，可以使石灰分散避免结团，增大石灰的表面积。另外，在低枪位下[C]-[O]反应容易发生，因此低枪位可以增加对熔池的搅拌，O2流股在穿透时生成的气泡与钢液间的界面就是反应界面，局部的[C]-[O]反应会导致(FeO)降低，因此，在开吹后，低枪位的时间不能太长，以避免渣中FeO被过分消耗，影响脱磷效果。合适的枪位，保持氧气流股对熔池有一定的冲击深度（L/L0=0.7~0.75）和冲击面积，使生成的(FeO)和消耗的(FeO)处于平衡状态，保持吹炼的稳定。前期：若铁水温度低于1300℃，采用较低枪位，大供氧量，迅速提高温度、化渣，促使脱磷；如果铁水温度高于1300℃，这时枪位可以提高。中期：为保持全程化渣，并根据炉内化渣情况，从高枪位开始逐渐下降。后期：从低枪位上升达到最高枪位（化渣），然后迅速降枪（降低FeO）。4.转炉冶炼过程钢液磷含量控制4.1转炉冶炼枪位变化对脱4.转炉冶炼过程钢液磷含量控制4.2炉渣控制对脱磷的影响18冶炼的前5min，有试验结果证明，碱度为1.40时，脱磷率达54.01%。因此，应根据铁水温度，前期选择相应的碱度，达到最好的脱磷效果。如果从双渣法工艺在前期后放渣的角度考虑，前期碱度控制为1.5左右为宜，如果不采用双渣法工艺，也有许多钢厂将前期碱度控制在1.8-2.0，也能起到良好的脱磷效果。炉渣碱度对钢液脱磷的影响：

为提高前期脱磷效率，除了提高渣碱度及氧化性外，还应创造脱磷良好的动力学条件。4.转炉冶炼过程钢液磷含量控制4.2炉渣控制对脱磷的影响4.转炉冶炼过程钢液磷含量控制(FeO)对脱磷反应的影响比较复杂，当(FeO)很低时，石灰不能很好熔化，显然不能脱磷。(FeO)过高，将稀释(CaO)的浓度，降低了(CaO)的作用。(FeO)与碱度对脱磷的综合影响是：碱度在2.5以下，增加碱度（加大石灰用量）对脱磷影响大。碱度在2.5~4.0时，增加(FeO)对脱磷有利。但过高的(FeO)反而使脱磷能力下降。FeO对钢液脱磷的影响：实践证明:当冶炼终点温度高（接近1700℃），会降低磷在钢-渣中的分配比，所以控制适当的出钢温度对终点磷含量影响很大。脱磷的关键是冶炼过程造好渣，以及对终渣成分的控制。从脱磷角度来看，顶底复吹转炉冶炼末期碱度应控制在3.5~4.0，末期渣（FeO）含量应控制在20%左右，同时在冶炼末期要加强底吹强度，使钢-渣反应更充分，创造更适宜的脱磷动力学条件，使复吹转炉脱磷能力进一步加强。4.转炉冶炼过程钢液磷含量控制(FeO)对脱磷反应的影响比4.转炉冶炼过程钢液磷含量控制4.3钢液温度对脱磷的影响

脱磷是强放热反应（△H=384KJ/mol），温度升高，KP值减小对脱磷不利，低温KP值增大有利于脱磷。前期脱磷最好的温度时1350~1420℃。但是同时炉内钢水温度还要满足渣料熔化及终点温度控制的要求。理论研究表明，最有效的脱磷有一个最佳的温度范围（1350℃~1420℃）。这就要求冶炼初期，根据铁水温度采用不同的操作制度。铁水温度低（1300℃以下），要求低枪位操作以提高熔池温度，加速石灰溶解，迅速形成初期渣，充分利用前期(FeO)高，钢水温度低的优势，快速脱磷。若铁水温度高（1300℃以上），冶炼初期采用高枪位操作，前期多加废钢或者加入矿石等，抑制炉温快速升高，同时也有利于石灰的熔解。4.转炉冶炼过程钢液磷含量控制4.3钢液温度对脱磷的影响4.转炉冶炼过程钢液磷含量控制经计算，脱磷反应和脱碳的转变温度为1470℃，即1470℃以下是脱磷反应为主，是脱磷反应最好的温度条件；1470℃以上脱碳反应变得非常快速而抑制了脱磷反应的进行。因此如何造好初期渣，提高吹炼前期炉渣脱磷率就显得非常重要。当然，脱磷反应和脱碳反应的转变温度只是表明，T＞1470℃时脱磷反应变得缓慢了，并不是脱磷反应停止。吹炼中期，随着温度升高，脱碳反应加强，为了保证脱碳同时脱磷或不回磷，必须碳-温协调，中期温度控制1500℃~1600℃。随着转炉冶炼终点温度的升高，终点钢水中的磷含量增大。例如出钢温度为1692℃，出钢磷含量为0.009%；出钢温度为1606℃，出钢磷含量为0.004%，所以采用下限出钢温度对脱磷有利。若需要高温出钢，必须满足5.2节中提出炉渣碱度和(FeO)含量的要求，才能满足终点磷含量要求。214.转炉冶炼过程钢液磷含量控制经计算，脱磷反应和5.回磷问题5.回磷问题22

在吹炼中期，常发现金属中含磷量有少量增加现象：一般成品钢中含磷量比终点钢水含磷量高。这就是“回磷”造成的结果。终点后的回磷常常是成品钢含磷量出格的主要原因。所以，在此我们简单地讨论一下终点后的回磷问题。5.回磷问题5.回磷问题22在吹5.回磷问题5.2回磷的原因回磷反应如下：炉渣中(FeO)与脱氧剂作用：2(FeO)+8[Si]=(SiO2)+[Fe](FeO)+[Mn]=(MnO)+[Fe]炉渣与脱氧产物及钢包内衬(SiO2)作用：2(3CaO·P2O5)+3(SiO2)=3(2CaO·SiO2)+2(P2O5)炉渣中(P2O5)与脱氧剂作用：(P2O5)+[Mn]=5(MnO)+2[P]2(P2O5)+5[Si]=5(SiO2)+4[P]3(P2O5)+10[Al]=5(Al2O3)+6[P]炉渣中3CaO·P2O5直接与脱氧剂作用：(3CaO·P2O5)+5[Mn]=2[P]+5(MnO)+3(CaO)2(3CaO·P2O5)+5[Si]=4[P]+5(SiO2)+6(CaO)3(3CaO·P2O5)+10[Al]=6[P]+5(Al2O3)+9(CaO)在出钢、脱氧过程中，如果“下渣”或最后覆盖在钢包上部的炉渣与熔化了的脱氧剂接触，使炉渣也“部分脱氧”，渣中(FeO)降低；加入包内合金带入磷，这些都能导致回磷现象。5.回磷问题5.2回磷的原因回磷反应如下：在出钢、脱5.回磷问题图6.1各个过程平均回磷率情况

对于走精炼流程，冶炼过程回磷情况如图6.1所示。即转炉出钢到LF炉和LF炉还原精炼是回磷的主要原因。245.回磷问题图6.1各个过程平均回磷率情况5.回磷问题5.3防止回磷的措施25为防止或减少回磷，通常可采用以下的办法：①冶炼到终点时，向炉内加入石灰，使炉渣稠化，以防出钢时“下渣”；②快出完钢，将要出渣时，向包内加入石灰粉，以使包内炉渣变稠并降温，从而减弱炉渣的反应能力；③采用挡渣出钢，防止出钢过程下渣；④严格选择含磷低的脱氧剂。上述措施中关键是防止和减少出钢时下渣。因此控制转炉渣进入钢包中是转炉冶炼低磷钢水的关键环节。大量实践证明：在冶炼低合金钢、合金钢钢种（例如，硅钢）时，由于加到包内的合金量较多，回磷也比一般碳素钢严重。我们在冶炼上述钢种时，应特别加以注意。5.回磷问题5.3防止回磷的措施25为防止或减少回磷6.转炉造渣6.转炉造渣炼钢去磷的关键是快速形成碱性氧化渣，只有造好渣，才能炼好钢。所谓成渣速度，就是石灰的熔化速度，既石灰的熔解是决定冶炼速率的关键因素。6.1成渣途径成渣途径包括钙质成渣和铁质成渣。钙质成渣：采取相对较低枪位操作，渣中的（FeO）含量下降得很快，当含碳量接近终点时，通过底吹Ar强搅拌或低枪位操作，渣中的含铁量才回升。此成渣途径适用于低磷铁水的情况，采用它有益于延长炉衬的寿命，降低钢铁料消耗；但是钢中[P]含量容易偏高。266.转炉造渣6.转炉造渣266.转炉造渣铁质成渣过程：采用高枪位操作，渣中的(FeO)含量保持较高的水平，当含碳量接近终点时，渣中的含铁量才下降。此途径适用于高磷铁水的冶炼，它对炉衬的侵蚀严重，且(FeO)的含量高时，炉渣的泡沫化严重，易产生喷溅。加入白云石可以提高渣中(MgO)的含量，延长炉衬的寿命。一般根据冶炼情况，渣中的饱和(MgO)含量应控制在8%~10%。采用白云石造渣应注意加入的时间，防止涨炉底和黏氧枪。铁质成渣有利于生产低磷钢。276.转炉造渣铁质成渣过程：采用高枪位操作，6.转炉造渣6.2石灰在氧气顶吹转炉炉渣中的熔解

吹熔过程中向炉内加入的造渣材料，主要是石灰(CaO)。因此，如何加速石灰的熔化过程，便成为“提前成渣”的关键问题。开始吹氧时，由于渣中的主要成分是SiO2、MnO、FeO，因而是酸性渣。加入石灰后，石灰的熔解速率可用下式来表示：J=K(CaO+1.35MgO-1.09SiO2+2.75FeO+1.9MnO-39.1)成渣时，虽然容易形成难熔渣2CaO·SiO2但由于FeO、MnO、MgO的存在可降低炉渣的黏度，破坏2CaO·SiO2的形成，石灰的熔化进程被加速了。采用软烧活性石灰、加矿石和萤石以及采取高枪位吹氧措施都可提高成渣的速率。286.转炉造渣6.2石灰在氧气顶吹转炉炉渣中的熔解286.转炉造渣要石灰快速熔解需要三个条件：熔剂（主要是(FeO)）、温度和搅拌。譬如枪位过高，氧气流股对熔池没有足够动能，使得熔池得不到良好的搅拌作用，因而石灰块内部不易熔化。甚至容易结团，渣子化不好，造成金属液面没有足够的渣层覆盖，或者有的部位渣层很薄，就容易产生金属喷溅。如果枪位虽然高出合适的范围，但是还有一点搅拌作用使渣子化好，此时渣中(FeO)往往过高，达到40~50%以上，或局部超过40~50%，就能导致严重的泡沫渣喷溅。因此较高的枪位就是要同时保持氧气流股对熔池有一个合适的冲击深度和冲击面积，从而取得良好的化渣效果。296.转炉造渣要石灰快速熔解需要三个条件：熔剂6.转炉造渣我国某厂曾研究了炼钢熔池中石灰的熔化过程。在扒渣时，用样勺从炉渣的下层中取出了尚未熔化的石灰块，观察石灰块的外表并分析它从外到内各部分的化学成分，其结果如表6.1所示。表6.1未熔化石灰块的外观及化学成分306.转炉造渣我国某厂曾研究了炼钢熔池中石灰的熔化过程。在6.转炉造渣由表可见：石灰块的外层富有SiO2和FeO，那么整个吹炼过程中石灰是怎样熔化的呢？开吹后不久。形成了含SiO2很高的初渣，在石灰块附近很快生成了饱和正硅酸盐（2CaO·SiO2）。我们从CaO-SiO2二元相图中已经知道，2CaO·SiO2的熔点很高（2130℃左右），因此2CaO·SiO2就在石灰块表面凝固沉淀下来，这样就在不同程度上于石灰的表面生成了一层“难渗透”的正硅酸钙外壳。同时，FeO-CaO形成固溶体，也在石灰表面形成FeO-MnO-CaO固溶体的外壳。正硅酸钙外壳有减慢FeO渗入石灰的作用，因而阻止石灰快速熔化。从CaO-FeO二元相图得知，FeO有帮助石灰熔化的作用，但是，只有在(FeO)和（MnO）通过2CaO·SiO2外壳渐渐地渗入石灰内部，与内部的CaO形成固溶体后，石灰才能完全熔化。316.转炉造渣由表可见：石灰块的外层富有SiO2和FeO，6.转炉造渣有人在实验室内于1600℃的条件下测定了各种成分的炉渣中的石灰熔化速度突然增加。于是认为，在这个阶段，石灰的熔化速度取决于石灰的反应性。试验还表明，在石灰熔化速度增加的同时，石灰外层的正硅酸钙外壳被“解开”了。FeO的这种作用，从CaO-SiO2-FeO三元相图也能得到说明。所以一般说来，石灰熔化速度与下列因素有关：①炉渣成分，防止炉渣组成成分在“低温”时进入正硅酸钙区，是造渣过程中应该随时注意的问题。②炉渣温度。应尽快提高炉渣温度到合适的程度。③石灰的块度。块度大，则熔化慢。④石灰的反应性。在操作合理的条件下，软烧活性石灰能更快的熔化成渣。326.转炉造渣有人在实验室内于1600℃的条件下测定了各种6.转炉造渣石灰熔解延迟的原因，看来是与1600℃时的CaO-SiO2-FeO相图有关的。图6.11600℃时，CaO-SiO2-FeO系统的液相区从图6.1可见：固体正硅酸钙(2CaO·SiO2)和石灰(CaO)在三元相图上占有一个很大的范围。分同时在2CaO·SiO2和FeO这条直线下面的部，其炉渣成分是有利于脱磷、脱硫的。这就出现了一个困难。我们的目的就是既要尽量使炉渣成分在A点附近，又要在整个造渣过程中，随时避开石灰被正硅酸钙包住的危险。因此，在生产操作中一定要注意控制好渣中(FeO)，特别是在碳大量氧化时，务必不要让炉渣进入正硅酸钙难熔区内。另外由于Al2O3，MnO，Fe2O3能有效地扩大液相区。在生产中向炉内加入铁鳞，铁钒土或萤石都能促进石灰熔化。锰矿也可作为熔剂使用。336.转炉造渣石灰熔解延迟的原因，看来是与1600℃时的C7.生产中脱磷实例7.生产中脱磷实例低温（铁水温度1250℃左右）、低硅（[Si]≈0.2%）铁水脱磷

7.1正常铁水条件下转炉造渣机理分析正常情况下铁水一般[Si]含量在0.30~0.60%。吹炼前期为硅、锰氧化期，由于铁水硅含量较高，前期一般持续3~5min。前期随着氧气的吹入，铁水中的硅、锰首先氧化，形成大量的酸性渣，主要成分为二氧化硅和氧化锰。大量的酸性渣以及铁氧化所生成的氧化铁，与加入炉内的石灰在氧气流股的作用下混合在一起，液态的FeO、MnO、SiO2等氧化物一部分不断向石灰表面扩散，是石灰表面CaO熔解并通过两相界面向渣中扩散；另一部分沿石灰的空隙、裂缝和晶界向石灰内部渗透，并形成仪容的固溶体和化合物。随着硅锰氧化期的结束，第一批渣料已全部熔化，炉渣碱度达到1.5左右，为弱碱性渣。由于前期碱性渣的形成和低温条件满足了脱磷的热力学条件，前期脱磷能力最大。低熔点的炉渣良好的流动性，易导致炉渣从炉口溢出或喷出。347.生产中脱磷实例7.生产中脱磷实例347.生产中脱磷实例吹炼中期，随着硅、锰氧化的结束与铁水温度的上升，开始分批量加入二批渣料，这时碳的氧化已加剧，进入了碳氧化期。由于此时脱碳速度很大，吹入的氧和炉渣中的氧化铁都用来参加脱碳反应，导致炉渣中氧化铁含量逐渐降低，随着氧化铁浓度的降低，加入的二批渣料熔化速度降低，导致炉渣的熔点升高，炉渣变得黏稠而不活跃，流动性降低。炉渣的主要矿相组成是黑褐色粒状硅酸二钙（2CaO·SiO2）；其次为镁硅钙石，其他为橄榄石和RO相。而当时钢水温度最大1600℃，满足不了硅酸二钙的熔化要求。固态硅酸二钙的存在阻碍了石灰的进一步熔化，导致炉渣返干现象出现。适当提枪及加入铁皮球或烧结矿或加入萤石都能促进石灰熔化，使渣熔化。随着脱碳反应的进行，钢液中碳含量逐渐降低，脱碳速度下降，渣中氧化铁含量再次升高。同时，火焰趋向于向炉口收拢，进入吹炼后期。此时形成的是具有较高氧化铁的高碱度炉渣，炉渣碱度在3~4之间，该炉渣的形成促进了吹炼后期，脱磷率大幅度提高。357.生产中脱磷实例吹炼中期，随着硅、锰氧7.生产中脱磷实例7.2低硅铁水条件下转炉造渣机理分析当铁水[Si]含量小于0.2%时，我们习惯称之为低硅铁水。在硅、锰氧化期，由于铁水硅含量较低，一般铁水中的硅，锰氧化仅需1~2.5min。此时由于炉内温度较低，铁大量氧化，炉渣中氧化铁含量增加。同时吹入的氧气较早的参与了脱碳反应。熔化中的石灰因脱碳反应提前，又使渣中氧化铁含量降低，渣中氧化硅含量低，使石灰不易熔化，降低了前期脱磷效率。随着铁水温度的上升，碳的氧化加剧，进入碳氧化期。由于此时脱碳速度很大，吹入的氧和炉渣中的氧化铁都用来参加脱碳反应，使炉渣中氧化铁含量达到最低值，但第一批渣料还没有完全熔化，又加入了二批渣料，导致炉渣变得黏稠而不活跃，流动性降低。此时易发生金属喷溅造成粘氧枪、粘烟罩事故，同时炉衬因缺少了流动性良好的高碱度炉渣保护，直接受到氧气流股的冲刷，加快了炉衬损坏速度，增加耐火材料消耗。367.生产中脱磷实例7.2低硅铁水条件下转炉造渣机理分析37.生产中脱磷实例随着脱碳反应的进行，钢液中碳含量逐渐降低，脱碳速度减小，炉渣中氧化铁开始回升，火焰趋向于向炉口收拢进入吹炼后期。随着脱碳速度的降低，熔池搅拌力减弱，此时熔化的石灰来不及与钢水充分反应就到达了吹炼终点。同时，由于渣量小，虽然终点形成的是含有一定量氧化铁的高碱度炉渣，但脱磷能力并不高，易导致钢水终点磷高。377.生产中脱磷实例随着脱碳反应的进行，钢液7.生产中脱磷实例7.3转炉冶炼工艺的优化通过对正常铁水与低硅铁水炉渣熔化过程和各反应期炉渣组成的分析，认为在现有装备条件下，解决低硅铁水冶炼首先要保证前期有快速足够的熔剂来熔化第一批石灰，完成前期脱磷任务；其次进入中期脱碳反应速度，使氧化生成氧化铁与炉料带入的氧化铁量与脱碳反应消耗的氧化铁量达到平衡，起到促进二批渣料快速熔化和减轻炉渣返干程度的作用；吹炼后期要保证熔池有足够的搅拌力和较大渣量，增加后期脱磷能力。为此，对渣料加入制度、氧枪枪位和氧压控制制度等进行优化。387.生产中脱磷实例7.3转炉冶炼工艺的优化387.生产中脱磷实例（一）渣量加入制度的优化1）渣料配置A）对于铁水[Si]含量在0.20~0.30%时：①铁水量增加，不加或少加冷却剂；②采用活性石灰，严格控制石灰生烧率；③采用烧结矿、锰矿、铁皮球、轻烧白云石等，其中两种以上材料造渣；④适当提高碱度R至3~4，以保证足够的渣量。B）铁水[Si]≤0.2%或更低,根据攀钢“半钢炼钢”的经验:①采用多组元渣系，通过配加石英砂（或硅石、玄武岩）、锰矿、铁皮球和轻烧白云石等熔剂，控制终渣R≈4~6，ω(MgO)≈6~8%，ω(MnO)≈2~3%，该炉渣熔点在1300℃左右，熔化速度较快；②铁水量增加，不加冷却剂；③采用活性石灰，严格控制石灰生烧率。397.生产中脱磷实例（一）渣量加入制度的优化397.生产中脱磷实例2）加入量及加入次序前期加入的石灰控制在总加入量的3/5，确保炉渣碱度达到1.8~2.0；轻烧白云石第一批加入量为总加入量的1/2，总加入量要使终渣中MgO含量达到8~10%，以利于炉衬的维护。随着前期石灰、轻烧的加入，小批量的加入氧化铁皮球，以增加渣中低熔点物质(FeO)含量，促进石灰快速熔化。当碳火焰出现后，预示着碳氧反应加剧，这时根据终点钢水温度的要求情况确定小批量加入氧化铁皮球数量，以阻止炉渣返干，并在确保炉渣具有良好流动性的情况下，小批量加入剩余的渣料。（二）氧枪枪位及氧压控制制度的优化在保持原有氧枪喷头参数不变的情况下，针对低硅铁水冶炼的特点，整个吹炼过程采用“高-低-高-低”枪位操作。并且前期、中期枪位控制比正常铁水吹炼枪位高100~200mm，氧压比正常铁水吹炼低0.05Mpa，以增加渣中（FeO），促进快速化渣。后期为了加强熔池搅拌，均匀钢水温度、成分，使终渣做黏，枪位和氧压按正常吹炼控制，当火焰收缩进炉口后，开始拉碳操作。407.生产中脱磷实例2）加入量及加入次序407.生产中脱磷实例7.4留渣操作为了加速冶炼前期初渣的形成以减少了酸性渣对炉衬的侵蚀和增大渣量，提高脱磷效率。采取终点倒炉时倒出约1/2的炉渣，剩余炉渣用来溅渣护炉，并将本炉溅渣后含有较高氧化铁的高碱度炉渣留在炉内供下一炉化渣用。通过采用溅渣后留渣操作，由于溅渣时吹氮的降温作用，兑铁时，不仅不会产生喷溅，由于留下的预熔渣促进了前期快速形成一定碱度的炉渣，减少了酸性渣对炉衬的侵蚀，还增大了渣量，提高了脱磷效率。降低石灰消耗。因此留渣操作是解决低硅铁水快速成渣可选择方法之一。留渣操作加料及枪位控制:1)根据留渣量及物料平衡计算，按碱度R=1.8确定前期石灰加入量，按前期MgO≈6~8%确定轻烧白云石的加入量；根据热平衡计算，确定造渣剂铁皮球或烧结矿加入量；2)留渣操作，溅渣时必须先低枪，后高枪，且溅渣后立即倾炉，防止涨炉底；3)装料必须先加废钢，后兑铁且开始兑铁放慢，后正常兑入；4)供氧枪位可按正常枪位或降低100~200mm。417.生产中脱磷实例7.4留渣操作412013-10-27请批评指正谢谢！EMTI

东大冶金2013-10-27请批评指正EMTI东大冶金激励学生学习的名言格言220、每一个成功者都有一个开始。勇于开始，才能找到成功的路。221、世界会向那些有目标和远见的人让路（冯两努——香港著名推销商）

222、绊脚石乃是进身之阶。223、销售世界上第一号的产品——不是汽车，而是自己。在你成功地把自己推销给别人之前，你必须百分之百的把自己推销给自己。224、即使爬到最高的山上，一次也只能脚踏实地地迈一步。225、积极思考造成积极人生，消极思考造成消极人生。226、人之所以有一张嘴，而有两只耳朵，原因是听的要比说的多一倍。227、别想一下造出大海，必须先由小河川开始。228、有事者，事竟成；破釜沉舟，百二秦关终归楚；苦心人，天不负；卧薪尝胆，三千越甲可吞吴。

229、以诚感人者，人亦诚而应。

230、积极的人在每一次忧患中都看到一个机会，而消极的人则在每个机会都看到某种忧患。231、出门走好路，出口说好话，出手做好事。232、旁观者的姓名永远爬不到比赛的计分板上。

233、怠惰是贫穷的制造厂。234、莫找借口失败，只找理由成功。（不为失败找理由，要为成功找方法）235、如果我们想要更多的玫瑰花，就必须种植更多的玫瑰树。236、伟人之所以伟大，是因为他与别人共处逆境时，别人失去了信心，他却下决心实现自己的目标。237、世上没有绝望的处境，只有对处境绝望的人。238、回避现实的人，未来将更不理想。239、当你感到悲哀痛苦时，最好是去学些什么东西。学习会使你永远立于不败之地。240、伟人所达到并保持着的高处，并不是一飞就到的，而是他们在同伴们都睡着的时候，一步步艰辛地向上爬241、世界上那些最容易的事情中，拖延时间最不费力。242、坚韧是成功的一大要素，只要在门上敲得够久、够大声，终会把人唤醒的。

243、人之所以能，是相信能。244、没有口水与汗水，就没有成功的泪水。245、一个有信念者所开发出的力量，大于99个只有兴趣者。

246、环境不会改变，解决之道在于改变自己。247、两粒种子，一片森林。248、每一发奋努力的背后，必有加倍的赏赐。249、如果你希望成功，以恒心为良友，以经验为参谋，以小心为兄弟，以希望为哨兵。250、大多数人想要改造这个世界，但却罕有人想改造自己。激励学生学习的名言格言43ShenyangNEUMetallurgicalTechnologyCorporationLimited技术精益求精·创新永无止境转炉脱磷、造渣工艺EMTIShenyangNEUMetallurgicalTechno磷的危害

磷的危害磷在钢中以[Fe2P]形式存在，也可以用[P]表示。磷虽然能提高钢的强度，但随着含磷量增加，钢的塑性和韧性降低（特别是低温冲击韧性的降低），即使钢的脆性增加，通常称之为“冷脆性”。随着C、N、O含量增加，磷的这种有害作用加剧。磷在钢坯中的偏析度很大，而在α和γ固溶体内的扩散速度却很小，使它不容易均匀化。因此，按照用途不同对钢中磷含量有严格要求：普碳钢：[P]≤0.045%优质碳素钢：[P]≤0.035%高质量：中厚板[P]＜0.010%作为复杂冲压零件时必须把P、S含量控制的较低，因为复杂零件要求钢板很高的塑性。IF钢[P]＜0.015%磷的危害

磷的危害磷在钢中以[Fe2P]形式存在，也可以用[1.脱P反应1.脱P反应

2[P]+5[O]=P2O52[P]+5(FeO)=(P2O5)+5Fe3(FeO)+(P2O5)=(3FeO·P2O5)（聚磷酸铁）

根据热力学条件，此反应在低温（T＜1450℃）条件下是稳定的，可以去P；在高温（T＞1450℃）条件下，3FeO·P2O5不稳定，因此在炼钢高温条件下，只有使（P2O5）生成更稳定的化合物，即必须把3Fe2·P2O5转变为更稳定的化合物：3CaO·P2O5或4CaO·P2O5，才能确保磷的去除。2[P]+8(FeO)=(3FeO·P2O5)+5Fe1.脱P反应1.脱P反应根据热力学条1.脱P反应当熔渣具有高碱度，因而含有大量游离CaO时，发生如下置换反应:(3FeO·P2O5)+3(CaO)=(3CaO·P2O5)+3FeO如果与上述(2.1)方程加和，得:2[P]+5(FeO)+3(CaO)=(3CaO·P2O5)+5Fe（聚磷酸钙）2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO·P2O5)+5Fe（焦磷酸钙）去P的基本条件：高(FeO)、高(CaO)高碱度，大渣量和较低温度及良好搅拌的动力学条件。1.脱P反应当熔渣具有高碱度，因而含有大量游离CaO时，发2.影响脱磷的因素分析2.1熔渣碱度的影响

从CaO-FeO-SiO2-P2O5系渣同含磷铁液的平衡试验及生产研究中均可发现，增加渣中CaO或石灰的用量会提高P2O5的含量或使钢中[P]降低，如图2.1所示。（图2.1是1600℃条件下的情况。如果温度高于1600℃，则曲线向右上方移动，既碱度应提高。）提高碱度对脱磷有利。图2.1碱度和[FeO]对平衡[P%]的影响图2.2碱度对磷分配比的影响

然而，CaO的含量过高将使炉渣变黏，这并不利于脱磷。熔渣碱度的影响还可以由图2.2得到证明，碱度CaO/SiO2越高，磷分配比越大。2.影响脱磷的因素分析2.1熔渣碱度的影响2.影响脱磷的因素分析2.2FeO的影响FeO对脱磷反应的影响比较复杂，因为它与其他因素有着密切的联系。当其他条件一定时，在一定限度内增加FeO将使LP增大。FeO不仅是金属中磷的氧化剂，而且还能直接同P2O5结合成化合物3FeO·P2O5：但3FeO·P2O5在高温时并不稳定，所以仅靠3FeO·P2O5是起不到良好脱磷效果的。FeO有促进石灰熔化的作用，但如FeO含量过高将稀释CaO。因此FeO与炉渣碱度对脱磷的综合影响是：碱度＜2.5时，增加碱度对脱磷影响大；碱度在2.5~4.0之间时，增加FeO对脱P有利，但过高的FeO含量会使脱磷能力下降。3(FeO)+(P2O5)=(3FeO·P2O5)2.影响脱磷的因素分析2.2FeO的影响2.3温度的影响脱磷反应是放热反应：3FeO+P2O5=3(FeO)·P2O5△H=-384KJ/mol3CaO+P2O5=3(CaO)·P2O5△H=-678KJ/mol故低温对去磷有利，实际炼钢过程中，为保证去磷应抓住前期早化渣，低温去磷，中期温度不过高，终点应采用下限温度出钢。2.3温度的影响脱磷反应是放热反应：3FeO+P2O5=2.影响脱磷的因素分析2.4渣量的影响增加渣量可以降低钢中[P]，因渣的增加意味着P2O5浓度的稀释，从而使Ca3P2O8的含量也相应地减小，所以对脱磷有利。但是渣量大会使铁损和热损失增大。一般渣量≈10~15%，在保证去磷条件下，采用最小渣量。2.影响脱磷的因素分析2.4渣量的影响2.5金属成分的影响铁水中[Si]的影响：

铁水中硅含量过高对磷的氧化过程有重要影响，会夺取供入熔池更多的氧。会影响到炉渣碱度而不利于脱磷。氧气转炉初期，含硅量高，吹炼初期脱磷时间后移，需将铁水含硅量降至0.10%~0.15%时，P才能大量氧化。铁水中碳的影响：在氧气转炉冶炼过程中，主要的反应是2[C]+O2=2CO，在冶炼初期，T＜1470℃，磷可以优先氧化，当T＞1470℃，碳开始大量氧化，若想磷与碳同时氧化或优先氧化应优先形成碱性氧化渣。综上所述，为了使脱磷反应进行完全，必要的热力学条件是：炉渣的碱度较大(R=3~4)，氧化铁含量较高（(FeO)≈15~20%），熔池温度合适（不过高），适当的渣量。2.5金属成分的影响铁水中[Si]的影响：3.氧气转炉各期脱磷3.氧气转炉各期脱磷从开吹到总吹炼时间的30%~40%时间里，脱磷速度最大，速度值波动在0.007%~0.021%P/min。在40%~85%的总吹炼时间内，脱磷有些停滞甚至发生回升现象；在最后总时间15%的范围内，脱磷速度又有所提高，速度值约为0.002%~0.01%P/min。由此可见，前期具有较高的脱磷率，而前期最高可达60~80%，总的脱磷率90~95%。氧气转炉脱磷，大体上分为三个阶段：图4.1吹炼中钢水及渣成分的变化（85t转炉）3.氧气转炉各期脱磷3.氧气转炉各期脱磷从开吹到总吹炼时3.氧气转炉各期脱磷3.1吹炼初期54吹炼初期。熔池温度较低，这是有利于去磷的一个方面。但是更重要的，是在熔池温度逐渐提高的过程中，抓紧时机尽快在前期造成具有一定碱度和氧化铁较高、流动性好的炉渣。只有这样才具备了从铁水中快速脱磷的充分条件。一般说来，前期渣的脱磷效率是很高的，60~80%。前期渣中的(FeO)含量对脱磷反应的进行有重要作用，这是因为：①(FeO)高。可以大量生成3FeO·P2O5，从而为生成3CaO·P2O5创造了必不可少的前提。②(FeO)有利于石灰的迅速熔化。有效地提高前期渣的碱度，为把3CaO·P2O5生成之后，稳定在炉渣内创造了必要的条件。③有利于泡沫渣的生成，使铁水和炉渣更好地乳化。因而，增加铁水和炉渣的接触表面，当然有利于脱磷。3.氧气转炉各期脱磷3.1吹炼初期113.氧气转炉各期脱磷影响前期脱磷的主要因素是碱度。而高的(FeO)含量只是一个不可缺少的条件——也是在操作上前期快速成渣的手段。换言之，就是控制喷枪，使(FeO)在10~15%左右。炉渣前期碱度为1.5左右，碱度提高更有利于脱磷,但因前期温度低，客观上不可能造成高碱度炉渣。并且在此(FeO)含量范围，碱度在0.82~1.5范围内，炉渣具有较低的粘度，而碱度高于1.5时，粘度值随碱度增加而快速提高，炉渣流动性显著变差，不利于脱磷。总之，通常必须根据铁水条件把前期渣碱度控制在1.5左右；而（FeO）在10~15%左右或更高些。553.氧气转炉各期脱磷影响前期脱磷的主要因素是3.氧气转炉各期脱磷3.2吹炼中期

56此期，由于熔池温度的提高，3(FeO)·P2O5在渣中更不稳定；必须迅速将新生的3(FeO)·P2O5转变成较稳定的3CaO·P2O5。所以，渣中(CaO)的作用就显得更重要了，这就要求我们逐渐提高炉渣碱度。然而，由于此期脱碳速度大，渣中(FeO)含量，降低到7~12%左右，渣子出现“返干”，产生回磷现象。这时的操作关键就是要控制渣中(FeO)含量，使它在10~12%或高一些。加入少量萤石等其它助熔剂、加入矿石、氧化铁皮或适当提高枪位，但是中期是碳剧烈氧化期，不能变化太快，抑制脱碳反应突然温度降低，防止喷溅。据上所述，碳的大量氧化，对脱磷是不利的。3.氧气转炉各期脱磷3.2吹炼中期133.氧气转炉各期脱磷同时，也要看到脱碳作用对脱磷反应的有利方面。其有利方面表现在：①由于脱碳反应产生的强烈搅动，使金属粒子在渣中悬浮的数量大大增加。经研究得出：吹炼前期渣中，金属粒的含量约为10~20%。而中期则增加到40~70%，显然，金属与炉渣的接触表面，中期比前期增大很多，有利于脱磷。例如，取样分析熔池含[P]量为0.10%时，金属小粒的含磷量为0.007~0.008%。②碳的氧化，提高了熔池温度，虽然渣中(FeO)含量中期比前者减少了。但是温度的提高有利于石灰熔化，提高炉渣碱度，而碱度的提高对脱磷的有利作用，抵消或超过了(FeO)降低及温度提高对脱磷的不利作用。FeO降低会使渣返干，形成2CaO·SiO2。总之，吹炼中期，适当掌握喷枪高度非常重要。如果控制不当，此期不但不能脱磷，还可能出现回磷现象。573.氧气转炉各期脱磷同时，也要看到脱碳作用对脱磷反应的有利3.氧气转炉各期脱磷3.3吹炼末期58吹炼末期，尽管喷枪已降到较低位置，但这时渣中(FeO)还是很快地增加着。这一方面是由于脱碳速度下降。(FeO)在渣中的聚集量逐渐增加。另外这时熔池温度也渐渐接近出钢温度。炉渣中石灰熔化速度加快，碱度又进一步提高。这就是吹炼后期还能脱磷的原因。末期操作的关键是控制合适的终点温度和炉渣成分。3.氧气转炉各期脱磷3.3吹炼末期15综上所述：从操作上看，前期的主要矛盾方面在于石灰的渣化，这就应加强铁水与炉渣间的搅动，消除石灰结团。中期在于炉渣“返干”的问题，关键是保证渣中(FeO)有合适的含量，必要时刻考虑补加些氧化铁皮（最好在碳大量氧化，炉渣返干之前不久）。后期在于防止过高的终点温度，加强炉内搅拌。不言而喻，炉渣的成分和流动性及泡沫程度是整个操作中的主要控制对象之一。小结综上所述：从操作上看，前期的主要矛盾方面在于石灰的渣化，这就4.转炉冶炼过程钢液磷含量控制4.1转炉冶炼枪位变化对脱磷的影响开吹时稍低的氧枪枪位，可以使石灰分散避免结团，增大石灰的表面积。另外，在低枪位下[C]-[O]反应容易发生，因此低枪位可以增加对熔池的搅拌，O2流股在穿透时生成的气泡与钢液间的界面就是反应界面，局部的[C]-[O]反应会导致(FeO)降低，因此，在开吹后，低枪位的时间不能太长，以避免渣中FeO被过分消耗，影响脱磷效果。合适的枪位，保持氧气流股对熔池有一定的冲击深度（L/L0=0.7~0.75）和冲击面积，使生成的(FeO)和消耗的(FeO)处于平衡状态，保持吹炼的稳定。前期：若铁水温度低于1300℃，采用较低枪位，大供氧量，迅速提高温度、化渣，促使脱磷；如果铁水温度高于1300℃，这时枪位可以提高。中期：为保持全程化渣，并根据炉内化渣情况，从高枪位开始逐渐下降。后期：从低枪位上升达到最高枪位（化渣），然后迅速降枪（降低FeO）。4.转炉冶炼过程钢液磷含量控制4.1转炉冶炼枪位变化对脱4.转炉冶炼过程钢液磷含量控制4.2炉渣控制对脱磷的影响61冶炼的前5min，有试验结果证明，碱度为1.40时，脱磷率达54.01%。因此，应根据铁水温度，前期选择相应的碱度，达到最好的脱磷效果。如果从双渣法工艺在前期后放渣的角度考虑，前期碱度控制为1.5左右为宜，如果不采用双渣法工艺，也有许多钢厂将前期碱度控制在1.8-2.0，也能起到良好的脱磷效果。炉渣碱度对钢液脱磷的影响：

为提高前期脱磷效率，除了提高渣碱度及氧化性外，还应创造脱磷良好的动力学条件。4.转炉冶炼过程钢液磷含量控制4.2炉渣控制对脱磷的影响4.转炉冶炼过程钢液磷含量控制(FeO)对脱磷反应的影响比较复杂，当(FeO)很低时，石灰不能很好熔化，显然不能脱磷。(FeO)过高，将稀释(CaO)的浓度，降低了(CaO)的作用。(FeO)与碱度对脱磷的综合影响是：碱度在2.5以下，增加碱度（加大石灰用量）对脱磷影响大。碱度在2.5~4.0时，增加(FeO)对脱磷有利。但过高的(FeO)反而使脱磷能力下降。FeO对钢液脱磷的影响：实践证明:当冶炼终点温度高（接近1700℃），会降低磷在钢-渣中的分配比，所以控制适当的出钢温度对终点磷含量影响很大。脱磷的关键是冶炼过程造好渣，以及对终渣成分的控制。从脱磷角度来看，顶底复吹转炉冶炼末期碱度应控制在3.5~4.0，末期渣（FeO）含量应控制在20%左右，同时在冶炼末期要加强底吹强度，使钢-渣反应更充分，创造更适宜的脱磷动力学条件，使复吹转炉脱磷能力进一步加强。4.转炉冶炼过程钢液磷含量控制(FeO)对脱磷反应的影响比4.转炉冶炼过程钢液磷含量控制4.3钢液温度对脱磷的影响

脱磷是强放热反应（△H=384KJ/mol），温度升高，KP值减小对脱磷不利，低温KP值增大有利于脱磷。前期脱磷最好的温度时1350~1420℃。但是同时炉内钢水温度还要满足渣料熔化及终点温度控制的要求。理论研究表明，最有效的脱磷有一个最佳的温度范围（1350℃~1420℃）。这就要求冶炼初期，根据铁水温度采用不同的操作制度。铁水温度低（1300℃以下），要求低枪位操作以提高熔池温度，加速石灰溶解，迅速形成初期渣，充分利用前期(FeO)高，钢水温度低的优势，快速脱磷。若铁水温度高（1300℃以上），冶炼初期采用高枪位操作，前期多加废钢或者加入矿石等，抑制炉温快速升高，同时也有利于石灰的熔解。4.转炉冶炼过程钢液磷含量控制4.3钢液温度对脱磷的影响4.转炉冶炼过程钢液磷含量控制经计算，脱磷反应和脱碳的转变温度为1470℃，即1470℃以下是脱磷反应为主，是脱磷反应最好的温度条件；1470℃以上脱碳反应变得非常快速而抑制了脱磷反应的进行。因此如何造好初期渣，提高吹炼前期炉渣脱磷率就显得非常重要。当然，脱磷反应和脱碳反应的转变温度只是表明，T＞1470℃时脱磷反应变得缓慢了，并不是脱磷反应停止。吹炼中期，随着温度升高，脱碳反应加强，为了保证脱碳同时脱磷或不回磷，必须碳-温协调，中期温度控制1500℃~1600℃。随着转炉冶炼终点温度的升高，终点钢水中的磷含量增大。例如出钢温度为1692℃，出钢磷含量为0.009%；出钢温度为1606℃，出钢磷含量为0.004%，所以采用下限出钢温度对脱磷有利。若需要高温出钢，必须满足5.2节中提出炉渣碱度和(FeO)含量的要求，才能满足终点磷含量要求。644.转炉冶炼过程钢液磷含量控制经计算，脱磷反应和5.回磷问题5.回磷问题65

在吹炼中期，常发现金属中含磷量有少量增加现象：一般成品钢中含磷量比终点钢水含磷量高。这就是“回磷”造成的结果。终点后的回磷常常是成品钢含磷量出格的主要原因。所以，在此我们简单地讨论一下终点后的回磷问题。5.回磷问题5.回磷问题22在吹5.回磷问题5.2回磷的原因回磷反应如下：炉渣中(FeO)与脱氧剂作用：2(FeO)+8[Si]=(SiO2)+[Fe](FeO)+[Mn]=(MnO)+[Fe]炉渣与脱氧产物及钢包内衬(SiO2)作用：2(3CaO·P2O5)+3(SiO2)=3(2CaO·SiO2)+2(P2O5)炉渣中(P2O5)与脱氧剂作用：(P2O5)+[Mn]=5(MnO)+2[P]2(P2O5)+5[Si]=5(SiO2)+4[P]3(P2O5)+10[Al]=5(Al2O3)+6[P]炉渣中3CaO·P2O5直接与脱氧剂作用：(3CaO·P2O5)+5[Mn]=2[P]+5(MnO)+3(CaO)2(3CaO·P2O5)+5[Si]=4[P]+5(SiO2)+6(CaO)3(3CaO·P2O5)+10[Al]=6[P]+5(Al2O3)+9(CaO)在出钢、脱氧过程中，如果“下渣”或最后覆盖在钢包上部的炉渣与熔化了的脱氧剂接触，使炉渣也“部分脱氧”，渣中(FeO)降低；加入包内合金带入磷，这些都能导致回磷现象。5.回磷问题5.2回磷的原因回磷反应如下：在出钢、脱5.回磷问题图6.1各个过程平均回磷率情况

对于走精炼流程，冶炼过程回磷情况如图6.1所示。即转炉出钢到LF炉和LF炉还原精炼是回磷的主要原因。675.回磷问题图6.1各个过程平均回磷率情况5.回磷问题5.3防止回磷的措施68为防止或减少回磷，通常可采用以下的办法：①冶炼到终点时，向炉内加入石灰，使炉渣稠化，以防出钢时“下渣”；②快出完钢，将要出渣时，向包内加入石灰粉，以使包内炉渣变稠并降温，从而减弱炉渣的反应能力；③采用挡渣出钢，防止出钢过程下渣；④严格选择含磷低的脱氧剂。上述措施中关键是防止和减少出钢时下渣。因此控制转炉渣进入钢包中是转炉冶炼低磷钢水的关键环节。大量实践证明：在冶炼低合金钢、合金钢钢种（例如，硅钢）时，由于加到包内的合金量较多，回磷也比一般碳素钢严重。我们在冶炼上述钢种时，应特别加以注意。5.回磷问题5.3防止回磷的措施25为防止或减少回磷6.转炉造渣6.转炉造渣炼钢去磷的关键是快速形成碱性氧化渣，只有造好渣，才能炼好钢。所谓成渣速度，就是石灰的熔化速度，既石灰的熔解是决定冶炼速率的关键因素。6.1成渣途径成渣途径包括钙质成渣和铁质成渣。钙质成渣：采取相对较低枪位操作，渣中的（FeO）含量下降得很快，当含碳量接近终点时，通过底吹Ar强搅拌或低枪位操作，渣中的含铁量才回升。此成渣途径适用于低磷铁水的情况，采用它有益于延长炉衬的寿命，降低钢铁料消耗；但是钢中[P]含量容易偏高。696.转炉造渣6.转炉造渣266.转炉造渣铁质成渣过程：采用高枪位操作，渣中的(FeO)含量保持较高的水平，当含碳量接近终点时，渣中的含铁量才下降。此途径适用于高磷铁水的冶炼，它对炉衬的侵蚀严重，且(FeO)的含量高时，炉渣的泡沫化严重，易产生喷溅。加入白云石可以提高渣中(MgO)的含量，延长炉衬的寿命。一般根据冶炼情况，渣中的饱和(MgO)含量应控制在8%~10%。采用白云石造渣应注意加入的时间，防止涨炉底和黏氧枪。铁质成渣有利于生产低磷钢。706.转炉造渣铁质成渣过程：采用高枪位操作，6.转炉造渣6.2石灰在氧气顶吹转炉炉渣中的熔解

吹熔过程中向炉内加入的造渣材料，主要是石灰(CaO)。因此，如何加速石灰的熔化过程，便成为“提前成渣”的关键问题。开始吹氧时，由于渣中的主要成分是SiO2、MnO、FeO，因而是酸性渣。加入石灰后，石灰的熔解速率可用下式来表示：J=K(CaO+1.35MgO-1.09SiO2+2.75FeO+1.9MnO-39.1)成渣时，虽然容易形成难熔渣2CaO·SiO2但由于FeO、MnO、MgO的存在可降低炉渣的黏度，破坏2CaO·SiO2的形成，石灰的熔化进程被加速了。采用软烧活性石灰、加矿石和萤石以及采取高枪位吹氧措施都可提高成渣的速率。716.转炉造渣6.2石灰在氧气顶吹转炉炉渣中的熔解286.转炉造渣要石灰快速熔解需要三个条件：熔剂（主要是(FeO)）、温度和搅拌。譬如枪位过高，氧气流股对熔池没有足够动能，使得熔池得不到良好的搅拌作用，因而石灰块内部不易熔化。甚至容易结团，渣子化不好，造成金属液面没有足够的渣层覆盖，或者有的部位渣层很薄，就容易产生金属喷溅。如果枪位虽然高出合适的范围，但是还有一点搅拌作用使渣子化好，此时渣中(FeO)往往过高，达到40~50%以上，或局部超过40~50%，就能导致严重的泡沫渣喷溅。因此较高的枪位就是要同时保持氧气流股对熔池有一个合适的冲击深度和冲击面积，从而取得良好的化渣效果。726.转炉造渣要石灰快速熔解需要三个条件：熔剂6.转炉造渣我国某厂曾研究了炼钢熔池中石灰的熔化过程。在扒渣时，用样勺从炉渣的下层中取出了尚未熔化的石灰块，观察石灰块的外表并分析它从外到内各部分的化学成分，其结果如表6.1所示。表6.1未熔化石灰块的外观及化学成分736.转炉造渣我国某厂曾研究了炼钢熔池中石灰的熔化过程。在6.转炉造渣由表可见：石灰块的外层富有SiO2和FeO，那么整个吹炼过程中石灰是怎样熔化的呢？开吹后不久。形成了含SiO2很高的初渣，在石灰块附近很快生成了饱和正硅酸盐（2CaO·SiO2）。我们从CaO-SiO2二元相图中已经知道，2CaO·SiO2的熔点很高（2130℃左右），因此2CaO·SiO2就在石灰块表面凝固沉淀下来，这样就在不同程度上于石灰的表面生成了一层“难渗透”的正硅酸钙外壳。同时，FeO-CaO形成固溶体，也在石灰表面形成FeO-MnO-CaO固溶体的外壳。正硅酸钙外壳有减慢FeO渗入石灰的作用，因而阻止石灰快速熔化。从CaO-FeO二元相图得知，FeO有帮助石灰熔化的作用，但是，只有在(FeO)和（MnO）通过2CaO·SiO2外壳渐渐地渗入石灰内部，与内部的CaO形成固溶体后，石灰才能完全熔化。746.转炉造渣由表可见：石灰块的外层富有SiO2和FeO，6.转炉造渣有人在实验室内于1600℃的条件下测定了各种成分的炉渣中的石灰熔化速度突然增加。于是认为，在这个阶段，石灰的熔化速度取决于石灰的反应性。试验还表明，在石灰熔化速度增加的同时，石灰外层的正硅酸钙外壳被“解开”了。FeO的这种作用，从CaO-SiO2-FeO三元相图也能得到说明。所以一般说来，石灰熔化速度与下列因素有关：①炉渣成分，防止炉渣组成成分在“低温”时进入正硅酸钙区，是造渣过程中应该随时注意的问题。②炉渣温度。应尽快提高炉渣温度到合适的程度。③石灰的块度。块度大，则熔化慢。④石灰的反应性。在操作合理的条件下，软烧活性石灰能更快的熔化成渣。756.转炉造渣有人在实验室内于1600℃的条件下测定了各种6.转炉造渣石灰熔解延迟的原因，看来是与1600℃时的CaO-SiO2-FeO相图有关的。图6.11600℃时，CaO-SiO2-FeO系统的液相区从图6.1可见：固体正硅酸钙(2CaO·SiO2)和石灰(CaO)在三元相图上占有一个很大的范围。分同时在2CaO·SiO2和FeO这条直线下面的部，其炉渣成分是有利于脱磷、脱硫的。这就出现了一个困难。我们的目的就是既要尽量使炉渣成分在A点附近，又要在整个造渣过程中，随时避开石灰被正硅酸钙包住的危险。因此，在生产操作中一定要注意控制好渣中(FeO)，特别是在碳大量氧化时，务必不要让炉渣进入正硅酸钙难熔区内。另外由于Al2O3，MnO，Fe2O3能有效地扩大液相区。在生产中向炉内加入铁鳞，铁钒土或萤石都能促进石灰熔化。锰矿也可作为熔剂使用。766.转炉造渣石灰熔解延迟的原因，看来是与1600℃时的C7.生产中脱磷实例7.生产中脱磷实例低温（铁水温度1250℃左右）、低硅（[Si]≈0.2%）铁水脱磷

7.1正常铁水条件下转炉造渣机理分析正常情况下铁水一般[Si]含量在0.30~0.60%。吹炼前期为硅、锰氧化期，由于铁水硅含量较高，前期一般持续3~5min。前期随着氧气的吹入，铁水中的硅、锰首先氧化，形成大量的酸性渣，主要成分为二氧化硅和氧化锰。大量的酸性渣以及铁氧化所生成的氧化铁，与加入炉内的石灰在氧气流股的作用下混合在一起，液态的FeO、MnO、SiO2等氧化物一部分不断向石灰表面扩散，是石灰表面CaO熔解并通过两相界面向渣中扩散；另一部分沿石灰的空隙、裂缝和晶界向石灰内部渗透，并形成仪容的固溶体和化合物。随着硅锰氧化期的结束，第一批渣料已全部熔化，炉渣碱度达到1.5左右，为弱碱性渣。由于前期碱性渣的形成和低温条件满足了脱磷的热力学条件，前期脱磷能力最大。低熔点的炉渣良好的流动性，易导致炉渣从炉口溢出或喷出。777.生产中脱磷实例7.生产中脱磷实例347.生产中脱磷实例吹炼中期，随着硅、锰氧化的结束与铁水温度的上升，开始分批量加入二批渣料，这时碳的氧化已加剧，进入了碳氧化期。由于此时脱碳速度很大，吹入的氧和炉渣中的氧化铁都用来参加脱碳反应，导致炉渣中氧化铁含量逐渐降低，随着氧化铁浓度的降低，加入的二批渣料熔化速度降低，导致炉渣的熔点升高，炉