吕延春等：基于多功能转炉炼钢法的连续循环冶炼过程 ·337· 表3循环冶炼实验参数 Table 3 Recycled smelting test 循环炉次 治炼模式 钢种 石灰量/(kgt1) 终点的1% 中间倒渣： 治炼周期/min 铁水S]1% 第0炉 常规工艺 45-1 66.3 0.018 37 0.57 第1炉 SGRS 45- 63.3 0.012 45 0.63 第2炉 SGRS 45- 48.0 0.008 7 43 0.52 第3炉 SGRS Q345R-5 39.1 0.009 > 41 0.53 第4炉 SGRS 45-1 39.1 0.006 43 0.51 第5炉 SGRS Q345R-S 31.1 0.006 8 47 0.45 第6炉 SGRS 45-1 32.4 0.005 6 % 0.43 第1~6炉平均 42.2 0.008 7 43 0.51 搅拌强度，脱磷阶段脱硅期结束前采用高枪位化渣，然 min.t,如图2(b)所示.在实际治炼过程中，脱硅 后低枪位控制以提高熔池搅拌强度，吹炼至达到目标 期结束至脱磷阶段结束氧枪枪位分别控制在1.2~ 供氧量停止吹炼，之后进入倒渣阶段. 1.5m,对应渣中TFe控制在7%~16%.枪位越低则 转炉顶吹供氧强度的控制主要受吹炼过程稳定操 转炉熔搅拌强度越强，渣中TFe含量间接反映了转炉 作的影响，脱磷阶段顶吹供氧强度为3.0~3.08m· 熔池搅拌强度 155@ 3.200m 1.50 F35 1.45 1.40 3.05 1.35 3.00 1.30 2.95 1.25 2.90 3 2 时间min 时问min 图2脱磷阶段枪位()与顶吹供氧控制(b)示意图 Fig.2 Schematic illustration of gun position (a)and oxygen supply (b)in the dephosphorization stage 实验中炉渣成分和对应铁水成分分别如表4和表 1.8左右，对应炉渣中F0含量控制较低（7%~ 5所示.铁水中Si元素的含量对脱磷反应的平衡影响 13%),P]控制在较低(P]≤0.027%)的范围内， 很大，当铁水中的硅含量降到很低时，磷才开始氧化. 这是因为脱磷需要较好的热力学与动力学条件，较 脱磷阶段结束，铁水中仍有较高含量的S,原因为铁水 强的搅拌可以满足脱磷动力学需要，而炉渣的高氧 中氧含量低、碳含量仍然较高(3.0%左右)，渣界面处 化性是脱磷的必要的热力学条件.为了节省治炼成 氧含量虽然较高，但是熔池内部Sⅰ元素向界面的传输 本提高治炼效率，实现较低的氧化铁含量条件下得 限制了Si元素的去除，Sⅰ含量的高低间接反映了熔池 到较高的脱磷效果，以及进一步判断脱磷反应的限 搅拌状况. 制性环节，进行了实验条件下渣系氧化性5等的 脱磷阶段（吹炼0~5min)渣中碱度基本在1.4~ 计算分析 表4脱磷阶段结束炉渣成分（质量分数） Table 4 Slag composition at the end of the dephosphorization stage % 编号 TFe Fe0 SiO2 Ca0 Mgo A203 P205 MnO 碱度 1 11.20 9.04 20.98 38.13 8.94 1.82 3.30 6.18 1.80 2 10.34 8.38 25.33 38.13 9.16 1.71 3.35 5.27 1.50 3 14.54 12.39 24.29 34.61 6.47 0.85 1.60 2.83 1.42 4 12.03 10.93 24.91 39.35 9.82 1.01 2.15 4.01 1.58 5 9.49 7.69 23.03 37.19 12.81 1.22 2.65 4.27 1.62 6 9.65 10.56 23.39 41.70 9.66 1.04 2.26 4.24 1.78吕延春等: 基于多功能转炉炼钢法的连续循环冶炼过程 表 3 循环冶炼实验参数 Table 3 Ｒecycled smelting test 循环炉次 冶炼模式 钢种 石灰量/( kg·t － 1 ) 终点［P］/% 中间倒渣/t 冶炼周期/min 铁水［Si］/% 第 0 炉 常规工艺 45--1 66. 3 0. 018 — 37 0. 57 第 1 炉 SGＲS 45--1 63. 3 0. 012 4 45 0. 63 第 2 炉 SGＲS 45--1 48. 0 0. 008 7 43 0. 52 第 3 炉 SGＲS Q345Ｒ--S 39. 1 0. 009 7 41 0. 53 第 4 炉 SGＲS 45--1 39. 1 0. 006 7 43 0. 51 第 5 炉 SGＲS Q345Ｒ--S 31. 1 0. 006 8 47 0. 45 第 6 炉 SGＲS 45--1 32. 4 0. 005 6 40 0. 43 第 1 ～ 6 炉平均 — — 42. 2 0. 008 7 43 0. 51 搅拌强度，脱磷阶段脱硅期结束前采用高枪位化渣，然 后低枪位控制以提高熔池搅拌强度，吹炼至达到目标 供氧量停止吹炼，之后进入倒渣阶段． 转炉顶吹供氧强度的控制主要受吹炼过程稳定操 作的影响，脱磷阶段顶吹供氧强度为 3. 0 ～ 3. 08 m3 · min － 1 ·t － 1 ，如图 2( b) 所示． 在实际冶炼过程中，脱硅 期结束至脱磷阶段结束氧枪枪位分别控制在 1. 2 ～ 1. 5 m，对应渣中 TFe 控制在 7% ～ 16% ． 枪位越低则 转炉熔搅拌强度越强，渣中 TFe 含量间接反映了转炉 熔池搅拌强度． 图 2 脱磷阶段枪位( a) 与顶吹供氧控制( b) 示意图 Fig． 2 Schematic illustration of gun position ( a) and oxygen supply ( b) in the dephosphorization stage 实验中炉渣成分和对应铁水成分分别如表 4 和表 5 所示． 铁水中 Si 元素的含量对脱磷反应的平衡影响 很大，当铁水中的硅含量降到很低时，磷才开始氧化． 脱磷阶段结束，铁水中仍有较高含量的 Si，原因为铁水 中氧含量低、碳含量仍然较高( 3. 0% 左右) ，渣界面处 氧含量虽然较高，但是熔池内部 Si 元素向界面的传输 限制了 Si 元素的去除，Si 含量的高低间接反映了熔池 搅拌状况． 脱磷阶段( 吹炼 0 ～ 5 min) 渣中碱度基本在 1. 4 ～ 1. 8 左右，对 应 炉 渣 中 FeO 含 量 控 制 较 低 ( 7% ～ 13%) ，［P］控制在较低( ［P］≤0. 027% ) 的范围内， 这是因为脱磷需要较好的热力学与动力学条件，较 强的搅拌可以满足脱磷动力学需要，而炉渣的高氧 化性是脱磷的必要的热力学条件． 为了节省冶炼成 本提高冶炼效率，实现较低的氧化铁含量条件下得 到较高的脱磷效果，以及进一步判断脱磷反应的限 制性环节，进行了实验条件下渣系氧化性［2，5--6］等的 计算分析． 表 4 脱磷阶段结束炉渣成分( 质量分数) Table 4 Slag composition at the end of the dephosphorization stage % 编号 TFe FeO SiO2 CaO MgO Al2O3 P2O5 MnO 碱度 1 11. 20 9. 04 20. 98 38. 13 8. 94 1. 82 3. 30 6. 18 1. 80 2 10. 34 8. 38 25. 33 38. 13 9. 16 1. 71 3. 35 5. 27 1. 50 3 14. 54 12. 39 24. 29 34. 61 6. 47 0. 85 1. 60 2. 83 1. 42 4 12. 03 10. 93 24. 91 39. 35 9. 82 1. 01 2. 15 4. 01 1. 58 5 9. 49 7. 69 23. 03 37. 19 12. 81 1. 22 2. 65 4. 27 1. 62 6 9. 65 10. 56 23. 39 41. 70 9. 66 1. 04 2. 26 4. 24 1. 78 ·337·