魏丰雷
（山东钢铁集团日照有限公司，山东 日照 276800）
摘 要：随着钢铁冶金生产技术的快速发展，用户对钢质量的要求也在不断提高。如何改善炼钢工艺条件、降低转炉炼钢的生产成本成为各钢厂面临的重大课题。通过试验，确定了最适合山钢集团预处理中磷铁水的工艺条件和参数，使铁水质量达到了炼钢生产的要求，从而切实推动了中磷铁矿的大规模开发利用，提高了炼铁水平，降低了生产成本。
关 键 词：铁水；脱磷；研究
近年来，随着钢铁冶金生产技术的快速发展，用户对钢质量的要求也在不断提高［１－３］。如，对于低温用钢、海洋用钢和抗氢致裂纹钢等高级优质钢，要求钢ｗ（Ｐ）＜０．０１％或ｗ（Ｐ）＜０．００５％。随着钢铁产能的急剧扩张，不仅矿石的品位有下降趋势，矿石中的杂质也呈升高趋势，为改善炼钢工艺条件，降低转炉炼钢的生产成本，要求进行铁水脱磷预处理［４－５］。
为增强铁水脱磷的效果，提高铁水质量，本文开展铁水脱磷工艺技术研究，以中磷铁水为研究对象进行脱磷预处理，确定最科学的预处理中磷铁水的工艺条件和参数，使铁水质量达到炼钢生产要求，从而切实推动磷铁矿的大规模开发和利用。
１ 试验方案
１．１ 试验装置
试验装置为５００ｋｇ级感应炉。感应炉具有快速加热功能，并配有顶吹氧枪和底吹供气系统。烟气采用干法除尘，处理过程中可以随时进行测温和取样，并观察熔池反应情况。出钢采用倾动方式并直接模铸。试验可以模拟转炉冶炼的全过程。
１．２ 试验过程
本试验以ｗ（Ｐ）＝０．３０％的中磷铁水为研究对象进行脱磷预处理。通过试验，研究脱磷过程中铁水各成分的变化对脱磷率的影响，炉渣碱度对脱磷率的影响，并比较中磷铁水与低磷铁水的脱磷规律。
试验用铁水采用生铁及磷铁配制，低磷和中磷铁水成分分别见表１。
试验用脱磷剂采用ＣａＯ、Ｆｅ３Ｏ４和ＣａＦ２配制。试验方案见表２。中磷铁水试验方案主要是提高石灰比例，以维持脱磷必须的高碱度，总渣量也因此提高。
首先将配好的生铁块称重，然后加入炉内，炉底吹入氮气后开始送电加热熔化生铁，生铁熔清后测温取样。温度升至（１３５０±１０）℃降枪吹氧，同时加入预先混合好的脱磷剂。每３ｍｉｎ取一次样，根据结果计算脱磷率。
２ 试验结果与分析
低磷铁水预处理时间为９ｍｉｎ，中磷铁水预处理时间为１２ｍｉｎ，结果见表３。由表３可知，第７组～第９组中磷铁水脱磷率较为稳定。最高脱磷率达到９５．００％，最低脱磷率为５６．３３％，平均脱磷率为９．２４％，处理后的铁水ｗ（Ｐ）＝０．０６％。
２．１ 中磷铁水预处理过程铁水成分变化
脱磷过程中减少碳氧化是脱磷预处理工艺的核心问题。脱磷过程中碳和磷的变化规律如图１所示。为了比较中磷铁水脱磷过程中碳、磷含量的变化规律，在图中同时绘出低磷铁水碳、磷成分的变化情况。
从图１中可以发现，不论铁水磷含量高低，脱磷过程都伴随着碳含量的降低，虽然中磷铁水磷含量远大于低磷铁水，但其脱磷过程中碳的损失量几乎是相同的，即随着磷含量的增加，氧化脱磷过程中磷保护碳的趋势增强，更多的氧去脱磷，碳得到了保护。中磷铁水脱磷预处理过程中这一特点以前未被认识。
２．２ 炉渣碱度同脱磷率的关系
炉渣碱度同脱磷率的关系如图２所示，图２中炉渣碱度是指ＣａＯ的质量与（ＳｉＯ２＋Ｐ２Ｏ５）的质量的比值。对于中、低磷铁水，当碱度＜３．５时，随着炉渣碱度的提高，脱磷率增加；反之，中磷铁水脱磷率维持在９０％以上，而低磷铁水的脱磷率则呈下降趋势。
２．３ 影响ｌｇＬＰ的因素
渣－铁间磷的分配比（ＬＰ）反映了炉渣的脱磷能力，分配比越高，炉渣的脱磷能力越强。炉渣碱度同ｌｇＬＰ的关系如图３所示，对于中、低磷铁水，随着炉渣碱度的提高，渣－铁间磷的分配比增加；而低磷铁水在碱度＞３．５后，磷的分配比降低，说明炉渣脱磷能力下降，可能是由于低磷铁水的渣量不足所致。
由此可知，当造渣模式相同时，中磷铁水能够获得低磷铁水同样高的分配比，在渣量适当增加的情况下，相同碱度的炉渣处理中磷铁水能够获得与低磷铁水同样的脱磷效果。渣－铁间磷的分配比与碱度及对应的渣量相关。
３ 结语
通过中磷铁水脱磷预处理中试试验得到如下结论。
１）中磷铁水在脱磷过程中磷的变化规律较为一致，采用转炉脱磷预处理工艺时，对于含磷量约为０．３％的铁水，中磷铁水的脱磷率较为稳定，处理时间为１２ｍｉｎ，最高脱磷率达到９５．００％，最低脱磷率为５６．３３％，平均脱磷率达到了７９．２４％，处理后的铁水磷含量为０．０６％。
２）中磷铁水脱磷过程中，碳、磷变化规律同低磷铁水炉次一致，即随着处理时间的增加，脱碳率与脱磷率均同步上升；脱碳量相同时，中磷铁水能够获得低磷铁水相同的脱磷效果。
３）中磷铁水能够获得低磷铁水同样高的分配比，在渣量适当增加的情况下，相同碱度的炉渣处理中磷铁水能够获得与低磷铁水同样的脱磷效果。
参 考 文 献
［１］王金星，段喜海，杨坤，等．含钒铁水脱磷预处理工艺的研究及应用［Ｊ］．河北冶金，２０１５（８）：５－７．
［２］薄荷，董建君，任倩倩，等．石灰活性和微观结构对铁水脱磷的影响［Ｊ］．特殊钢，２０１６（５）：１０－１３．
［３］轩心宇，施哲，漆鑫，等．基于ＣａＯ－ＳｉＯ２－ＦｅＯ－Ｎａ２ＯＡｌ２Ｏ３渣系的中高磷铁水脱磷试验研究［Ｊ］．矿冶，２０１５（２）：５１－５４．
［４］张伟，刘卫星，田铁磊，等．脱磷剂对高磷钢渣气化脱磷率影响的研究［Ｊ］．烧结球团，２０１４（１）：４７－５０，５９．
［５］杜玉涛，董大西，朱荣，等．特殊钢石灰石炼钢脱磷工艺研究及实践［Ｊ］．工程科学学报，２０１６（Ｓ１）：169-174.