。972 北京科技大学学报 第31卷 [P优先于熔池中的C氧化.当△G0时，[C]优 磷w(F0控制在8%~12%为宜. 先于[氧化.反应进行的方向取决于温度，根据宣 (3)碱度对脱磷的影响.前期脱硅、脱磷结束 钢治炼的铁水和脱磷渣成分（表2），将数据代入式 后，排脱磷渣，通过对渣样的分析，炉渣碱度R都在 (12),并令△G=0,求得碳与磷氧化的转换温度为 2左右（表2）.由于前期倒炉、倒渣温度基本控制在 1320℃.即当温度小于1320℃时，△G0,转炉熔池 1320℃左右，既能熔化转炉中的石灰，又可控制铁 中P]优先于[C氧化，此时可以在[C]大量氧化前， 水回磷.如果炉渣碱度过高，则需加大石灰的用量 并且温度没有升高的时候，倒炉排脱磷渣时机最好， 使炉渣固相增多，流动性变差，影响脱磷动力学 表2脱磷渣成分（质量分数） 条件10， Table 2 Composition of dephosphorization slag 2 炉号 Ca0 SiOz POs Mgo TFe FeO CaF2 2.2 1 37.45241840046611.047.260.86 363522533495.66136611220.87 2.0 3 34032223321601164810540.48 1.8 4 35.63209139943215.338751.04 1.6 5 42421.1129244711.346670.45 14 平均37.1722193525.0213.578890.74 8 101214161820 tUgo/% 3实验结果与讨论 图1前期磷分配比与熔渣内wBo的关系 3.1前期脱磷 Fig I Relation of w and phosphorus ratio at pophase (1)前期温度的控制.因硅优先于磷氧化，前 3.2中后期脱碳 期吹氧后开始脱硅，之后开始脱磷.前期倒渣温度 (1)炉渣碱度对脱磷的影响.脱磷后，进行倒 控制在1300℃左右，磷分配比较大，脱磷效果好. 渣，倒掉一部分高S02、高P205的炉渣，此时在中 如果温度太低，不利于石灰熔化，影响脱磷：温度太 后期脱碳阶段，转炉熔池温度升高，炉渣流动性好. 高，引发脱碳反应，转炉熔池反应剧烈，易发生喷溅， 终点炉渣碱度基本控制在3.5左右，磷的质量分数 使倒渣困难. 可以降到0011%以下，脱磷率比较稳定，为91%~ (2)炉渣(F0)含量对脱磷的影响.[P]与O] 94%. 结合生成P205后，与石灰中的C0作用生成 (2)转炉渣的循环利用.前期脱磷倒的渣进入 3Ca0P20s或4Ca0P205.从反应(1)~(4)可以看 渣罐，冷却.而脱碳处理后的渣留在炉内，作溅渣护 出，高氧化性有利于脱磷，(F0)含量高可以促使铁 炉使用，也可在下一炉脱磷处理时作为脱磷渣使用， 水中的PI更好地与固定剂结合.(Fε0)在碱度不 提高前期脱磷率 太高的熔炼初期也能生成3Fe0·Pz05,但 3.3多功能法脱磷工艺的经济性 3F0·P2O5的稳定性较差，随着炼钢熔池温度的上 (1)治炼原料消耗量.从表3可以看出，常规治 升，3F0P205难以稳定存在.在(Ca0)逐渐升高 炼时.用石灰3~7t、轻烧2~3t、萤石不到1t、球团 时，大部分P05生成3Ca0·P09.在治炼过程 1~2t,其总量约7~13t.表4中采用新工艺时，石 中，(F0)升高会促进氧化钙在渣中的溶解，但过高 灰量只需要3~4t,其石灰、轻烧、萤石、球团总量约 的(FeO)会造成铁损失率高.图1反映了前期炉渣 5~7t,每炉钢用料量减少约3t左右.所用原材料 (FO)含量对脱磷的影响.从图1可以看出，前期脱 大大减少，降低了每炉钢冶炼成本. 表3常规吹炼用料量 Table 3 Quntity of material at the end of normal refining 质量/kg 编号 钢种 石灰 轻烧 萤石 球团 总量 1-7 HRB400 6588 2360 0 2237 11185 8-15 HRB355 5267 2034 146 1733 9180 16-23 ER70S-6 3243 2898 0 500 6641 平均值 5033 2431 49 1490 9002[ P] 优先于熔池中的[ C] 氧化.当 ΔG >0 时, [ C] 优 先于[ P] 氧化.反应进行的方向取决于温度, 根据宣 钢冶炼的铁水和脱磷渣成分( 表 2) , 将数据代入式 (12) , 并令 ΔG =0, 求得碳与磷氧化的转换温度为 1320 ℃.即当温度小于 1320 ℃时, ΔG<0, 转炉熔池 中[ P] 优先于[ C] 氧化, 此时可以在[ C] 大量氧化前, 并且温度没有升高的时候, 倒炉排脱磷渣时机最好 . 表 2 脱磷渣成分( 质量分数) Table 2 Composition of dephosphorization slag % 炉号 CaO S iO2 P2O5 MgO TFe FeO CaF2 1 37.45 24.18 4.00 4.66 11.04 7.26 0.86 2 36.35 22.53 3.49 5.66 13.66 11.22 0.87 3 34.03 22.23 3.21 6.01 16.48 10.54 0.48 4 35.63 20.91 3.99 4.32 15.33 8.75 1.04 5 42.4 21.11 2.92 4.47 11.34 6.67 0.45 平均 37.17 22.19 3.52 5.02 13.57 8.89 0.74 3 实验结果与讨论 3.1 前期脱磷 ( 1) 前期温度的控制.因硅优先于磷氧化, 前 期吹氧后开始脱硅, 之后开始脱磷 .前期倒渣温度 控制在 1 300 ℃左右, 磷分配比较大, 脱磷效果好 . 如果温度太低, 不利于石灰熔化, 影响脱磷;温度太 高, 引发脱碳反应, 转炉熔池反应剧烈, 易发生喷溅, 使倒渣困难. ( 2) 炉渣( FeO) 含量对脱磷的影响.[ P] 与[ O] 结合 生成 P2O5 后, 与石灰中 的 CaO 作用生 成 3CaO·P2O5或 4CaO·P2O5 .从反应( 1) ～ ( 4) 可以看 出, 高氧化性有利于脱磷, ( FeO) 含量高可以促使铁 水中的[ P] 更好地与固定剂结合.( FeO) 在碱度不 太高 的 熔 炼 初 期 也 能 生 成 3FeO · P2O5, 但 3FeO·P2O5的稳定性较差, 随着炼钢熔池温度的上 升, 3FeO·P2O5难以稳定存在.在( CaO) 逐渐升高 时, 大部分 P2O5 生成 3CaO·P2O5 [ 9] .在冶炼过程 中, ( FeO) 升高会促进氧化钙在渣中的溶解, 但过高 的( FeO) 会造成铁损失率高.图 1 反映了前期炉渣 ( FeO) 含量对脱磷的影响 .从图 1 可以看出, 前期脱 磷 w( FeO) 控制在 8 %～ 12 %为宜. ( 3) 碱度对脱磷的影响 .前期脱硅、脱磷结束 后, 排脱磷渣, 通过对渣样的分析, 炉渣碱度 R 都在 2 左右( 表 2) .由于前期倒炉、倒渣温度基本控制在 1 320 ℃左右, 既能熔化转炉中的石灰, 又可控制铁 水回磷.如果炉渣碱度过高, 则需加大石灰的用量, 使炉渣固相增多, 流动性变差, 影响脱磷动力学 条件 [ 10] . 图 1 前期磷分配比与熔渣内 w (FeO) 的关系 Fig.1 Relation of w( FeO) and phosphorus ratio at prophase 3.2 中后期脱碳 ( 1) 炉渣碱度对脱磷的影响 .脱磷后, 进行倒 渣, 倒掉一部分高 SiO2 、高 P2O5 的炉渣, 此时在中 后期脱碳阶段, 转炉熔池温度升高, 炉渣流动性好. 终点炉渣碱度基本控制在 3.5 左右, 磷的质量分数 可以降到 0.011 %以下, 脱磷率比较稳定, 为 91 %～ 94 %. ( 2) 转炉渣的循环利用 .前期脱磷倒的渣进入 渣罐, 冷却.而脱碳处理后的渣留在炉内, 作溅渣护 炉使用, 也可在下一炉脱磷处理时作为脱磷渣使用, 提高前期脱磷率. 3.3 多功能法脱磷工艺的经济性 ( 1) 冶炼原料消耗量.从表3 可以看出, 常规冶 炼时, 用石灰 3 ～ 7 t 、轻烧 2 ～ 3 t 、萤石不到 1 t 、球团 1 ～ 2 t, 其总量约 7 ～ 13 t .表 4 中采用新工艺时, 石 灰量只需要 3 ～ 4 t, 其石灰、轻烧 、萤石 、球团总量约 5 ～ 7 t, 每炉钢用料量减少约 3 t 左右.所用原材料 大大减少, 降低了每炉钢冶炼成本. 表 3 常规吹炼用料量 Table 3 Quantit y of mat erial at the end of normal refining 编号 钢种 质量/ kg 石灰 轻烧 萤石 球团 总量 1 ～ 7 HRB400 6 588 2 360 0 2 237 11 185 8 ～ 15 HRB355 5 267 2 034 146 1 733 9 180 16 ～ 23 E R70S-6 3 243 2 898 0 500 6 641 平均值 — 5 033 2 431 49 1 490 9 002 · 972 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 31 卷