增刊1 区铁等：转炉脱磷及熔池氧化特性 69 底吹氩流量为0~0.4m3mim-lt1 式中，apo,代表最终以4Ca0·P203形式存在的五氧 1.2转炉试验 化二磷活度.a(,o越小，钢中磷含量越低，因此前 试验在工业顶底吹转炉进行，铁水成分（质量 期排渣去磷. 分数)为Si0.20~0.9%,P0.06~0.1%;温度T为 图2是转炉吹炼前期磷含量与碳含量的关系. 1210~1360℃.顶吹氧供强度3.0~3.5m3mim-1t-; 在钢液中碳质量分数为2.8%，温度1380℃的场 底吹氮气和氩气，底吹强度≤0.l2m3min1t1. 合，倒炉后磷的平均质量分数为0.0148% 处理钢种从高碳钢到低碳钢，深脱磷采用双渣，普通 0.11 脱磷为单渣操作，吹炼过程按预定时间倒炉，并取样 0.10 =0.0026225 测温和测定终点钢水溶解氧含量 0.9 0.08 2结果与讨论 0.07 这0.06 色0.05 2.1搅拌对脱磷和熔池氧化影响的热态实验 0.04 图1是60kg实验装置底吹氩搅拌对冶炼后期 0.03 熔池脱磷及钢中溶解氧水平的影响 0.02 0.01 2.4 C:024%-0.05% 2.5 3.0 35 4.0 45 T1620-1640℃ % 22 R253 800 20 图2吹炼前期碳含量与磷含量的关系 0- 、0 1.8 Fig.2 Relation between carbon and phosphorus contents during the .Q160衡 earlier stage of blowing 1.6 1.4 500 由式(1)估算的反应转化温度T与碳含量之 12 间的关系见图3，转化温度T随碳含量降低而升 1.0 0 高.当钢液温度大于转化温度T时，反应式(1) V/m.min-.1-) △G°>0，导致炉渣回磷.为了抑制碳氧化优先脱 图1底搅拌对脱磷和溶解氧水平的影响(R=(CaO)/(Si02)) 磷，须注意控制脱碳过程的钢水温度，防止温度偏高 Fig.I Effect of bottom-stirring on dephosphorization and dissolved 回磷. oxygen levels (R=(Cao)/(Si02)) 1800 质量分数% 当底吹强度V大于0.15m3·min-1t后，熔池 1700 ----0.005 —0.015 氧化度下降使脱磷恶化，底吹强度在0.075 1600 m3·min-1tl附近对改善磷分配比的效果最佳.对 & 1500 低碳范围钢中溶解氧含量而言，底吹强度达到 1400 0.075m3·min1t后降低钢中氧的作用比较明显. P氧化人C何化 从实验结果看，一个综合降低钢中溶解氧，同时 1300 能改善脱磷的底搅拌强度在0.075m3·min-1t-1附 1200 0051.01.52.02.53.03.54.04.5 近.以这些特征为基础，可以选择适合脱磷并降低 LC]/% 钢中溶解氧的底搅拌参数 图3碳含量与碳一磷反应转化温度的关系 2.2转炉前期抑制碳氧化脱磷 Fig.3 Relation between carbon content and transformation tempera- 氧化脱磷是碳一磷竞争氧化反应： ture of carbon-phosphorus reactions 2[P]+5C0=(P,0s)+5[C] 2.3转炉冶炼过程渣成分的变化 (1) △G°=-141850+180.4To 图4是1600℃Fe-Fe0n-Ca0-Si02系相图1 由式(1)得出氧化过程的碳一磷含量关系为 与测定的顶底吹转炉渣成分比较.随着硅锰的氧 [P]=B[C]2s 化、石灰的熔解，第1个点(480s)炉渣位于C,S饱 和线附近.前期是高碳区抑制碳氧化迅速脱磷的 e-学(p)'K] (2 关键，应发挥低温条件，尽量降低钢液磷含量.吹增刊 1 区 铁等: 转炉脱磷及熔池氧化特性 底吹氩流量为 0 ～ 0. 4 m3 ·min － 1 ·t － 1 ． 1. 2 转炉试验 试验在工业顶底吹转炉进行，铁水成分( 质量 分数) 为 Si 0. 20 ～ 0. 9% ，P 0. 06 ～ 0. 1% ; 温度 T 为 1210 ～1360℃． 顶吹氧供强度3. 0 ～3. 5m3 ·min －1 ·t －1 ; 底吹氮气和氩气，底吹强度≤0. 12 m3 ·min － 1 ·t － 1 ． 处理钢种从高碳钢到低碳钢，深脱磷采用双渣，普通 脱磷为单渣操作，吹炼过程按预定时间倒炉，并取样 测温和测定终点钢水溶解氧含量． 2 结果与讨论 2. 1 搅拌对脱磷和熔池氧化影响的热态实验 图 1 是 60 kg 实验装置底吹氩搅拌对冶炼后期 熔池脱磷及钢中溶解氧水平的影响． 图 1 底搅拌对脱磷和溶解氧水平的影响( R = ( CaO) /( SiO2 ) ) Fig． 1 Effect of bottom-stirring on dephosphorization and dissolved oxygen levels ( R = ( CaO) /( SiO2 ) ) 当底吹强度 Vb大于 0. 15 m3 ·min － 1 ·t － 1 后，熔池 氧化 度 下 降 使 脱 磷 恶 化，底 吹 强 度 在 0. 075 m3 ·min － 1 ·t － 1 附近对改善磷分配比的效果最佳． 对 低碳范围钢中溶解氧含量而言，底吹强度达到 0. 075 m3 ·min － 1 ·t － 1 后降低钢中氧的作用比较明显． 从实验结果看，一个综合降低钢中溶解氧，同时 能改善脱磷的底搅拌强度在 0. 075 m3 ·min － 1 ·t － 1 附 近． 以这些特征为基础，可以选择适合脱磷并降低 钢中溶解氧的底搅拌参数． 2. 2 转炉前期抑制碳氧化脱磷 氧化脱磷是碳--磷竞争氧化反应: 2［P］+ 5CO ( P2O5 ) + 5［C］ ΔG— = － 141 850 + 180. 4T { ［10］ ( 1) 由式( 1) 得出氧化过程的碳--磷含量关系为 ［P］= β［C］2. 5 β = [ a( P2O5) f 2 ( P fC PCO /P ) ° 5 K － 1 { ( 1) ] 1 /2 ( 2) 式中，aP2O5代表最终以 4CaO·P2O5 形式存在的五氧 化二磷活度． a( P2O5) 越小，钢中磷含量越低，因此前 期排渣去磷． 图 2 是转炉吹炼前期磷含量与碳含量的关系． 在钢液中碳质量分数为 2. 8% ，温度 1 380 ℃ 的场 合，倒炉后磷的平均质量分数为 0. 014 8% ． 图 2 吹炼前期碳含量与磷含量的关系 Fig． 2 Relation between carbon and phosphorus contents during the earlier stage of blowing 由式( 1) 估算的反应转化温度 T* 与碳含量之 间的关系见图 3，转化温度 T* 随碳含量降低而升 高． 当钢液温度大于转化温度 T* 时，反应式( 1) ΔG— ＞ 0，导致炉渣回磷． 为了抑制碳氧化优先脱 磷，须注意控制脱碳过程的钢水温度，防止温度偏高 回磷． 图 3 碳含量与碳--磷反应转化温度的关系 Fig． 3 Relation between carbon content and transformation tempera￾ture of carbon-phosphorus reactions 2. 3 转炉冶炼过程渣成分的变化 图 4 是 1 600℃ Fe--FeOn--CaO--SiO2 系相图［11］ 与测定的顶底吹转炉渣成分比较． 随着硅锰的氧 化、石灰的熔解，第 1 个点( 480 s) 炉渣位于 C2 S 饱 和线附近． 前期是高碳区抑制碳氧化迅速脱磷的 关键，应发挥低温条件，尽量降低钢液磷含量． 吹 ·69·