路文刚等：转炉利用石灰石造渣炼钢的试验研究 81 1700 铁损和碱度等，结果如表2所示.采用石灰石或石灰 I600 。石灰石 石灰 造渣时均能保证治炼终点炉渣碱度，其中：采用石灰炼 1500 1400 钢时，平均终点炉渣碱度为3.28：采用石灰石炼钢时， 1300 平均终点炉渣碱度为3.52，均能满足一般钢种治炼的 1200 脱磷要求.渣中Mg0是通过加入的高镁石等造渣材 2☑石灰石 料带入的，终渣Mg0质量分数分别为11.88%和 石灰 10.73%,均能满足保护转炉炉衬的要求.同时发现炉 渣铁损提高了0.65%，这是由于分解产生的C0,参与 炼钢熔池反应，应降低供氧强度或减少供氧时间，但治 炼过程中供氧总量略有增加，造成终点时过氧化较为 治炼时可/min 严重，因此，炉渣铁损略有增加 图5不同吹炼阶段熔池温度和脱磷率变化 表2炉渣成分对比（质量分数） Fig.5 Changes of bath temperature and dephosphorization rate at Table2 Comparison of slag composition % different blowing stages 造渣材料 Cao Mgo Si02 2.2.2脱磷率 石灰石 16.19 11.88 3.28 图6为两种工艺条件下脱磷率分布图.从图中可 石灰 16.84 10.73 3.52 以看出，采用石灰造渣炼钢时，脱磷率集中分布在 观察治炼过程中炉渣变化可知，反应前期出现溢 78%~90%,平均脱磷率为84.3%：当采用石灰石代 渣现象稍有增加，供氧时间略有增加，氧耗量有所增 替石灰进行造渣炼钢时，脱磷率集中在82%~92%， 大，且终渣泡沫化程度普遍较高.判断是石灰石在炉 平均脱磷率为86.9%，脱磷率提高了2.6%.同时，分 内受热分解过程中生成大量C0,气体，C0,气体的逸出 析图中的脱磷率也可看出，采用石灰石作为造渣材料 使熔渣泡沫化程度增大，故吹炼过程中易出现溢渣 时，炼钢过程的脱磷稳定性增加 现象. 100 2.2.4辅料消耗 96 石灰 石灰石 ·石灰石 92 ● 当治炼过程采用石灰石完全代替石灰造渣时，石 881 灰石消耗60.1kgL,可代替石灰加入量49.3kgL.吨 钢高镁石的加入量基本不变，均为35kg1,由于采用石 80 灰炼钢过程中富余热量较多，因此采用了少量烧结矿 76 石灰 调节熔池温度.根据表1的原料成分，采用石灰石进 行炼钢，仅相当于加入了石灰33.9kgL.与传统采用 68 石灰炼钢相比，采用石灰石炼钢带入的Ca0总量降低 64 了11.7kgL,相当于石灰量减少了15.4kgL.使得炼 606246810216182022426280 钢过程总渣量降低，从而降低炉渣中总铁损失，降低钢 治炼炉次炉 图6两种造渣治炼工艺脱磷率分布 铁料消耗. Fig.6 Distribution of dephosphorization rate with two kinds of smel- 2.2.5吹炼时间 ting processes 图7为两种治炼工艺的吹炼时间分布.从图中可 以看出，采用石灰石炼钢时，吹炼时间略有增加，但不 采用石灰石代替石灰进行造渣炼钢能在治炼过程 明显.采用石灰造渣炼钢时，平均吹炼时间为13.3 中提高脱磷率主要有以下三方面原因：(1)石灰石吸 min.当采用石灰石进行炼钢时，由于加入的石灰石在 热分解会使所处局部位置的温度降低，有利于吹炼初 吹炼前期不断分解为Ca0,需要一定的分解时间，因此 期脱磷反应的进行：(2)石灰石分解产生的石灰具有 吹炼时间增加至13.6min. 很大的活性，利于脱磷期成渣，炉渣乳化性能和流动性 2.2.6终点钢液温度 能增加，有利于钢渣反应脱磷：(3)碳酸钙分解产生的 由于转炉炼钢中后期可根据加入冷却剂和供氧对 C0,参与铁水中各元素反应减少放热量，也能改善钢 终点温度进行调节，同时在石灰石炼钢时减少了矿石 渣界面反应的动力学条件，有利于熔池脱磷 的加入量，因此，采用石灰和石灰石造渣炼钢时，转炉 2.2.3炉渣成分 熔池终点平均温度分别为1646和1647℃，不影响治 对两种治炼工艺的终点炉渣进行取样，分析炉渣 炼终点控制路文刚等: 转炉利用石灰石造渣炼钢的试验研究 图 5 不同吹炼阶段熔池温度和脱磷率变化 Fig． 5 Changes of bath temperature and dephosphorization rate at different blowing stages 2. 2. 2 脱磷率 图 6 为两种工艺条件下脱磷率分布图． 从图中可 以看出，采 用 石 灰 造 渣 炼 钢 时，脱磷率集中分布在 78% ～ 90% ，平均脱磷率为 84. 3% ; 当采用石灰石代 替石灰进行造渣炼钢时，脱磷率集中在 82% ～ 92% ， 平均脱磷率为 86. 9% ，脱磷率提高了 2. 6% ． 同时，分 析图中的脱磷率也可看出，采用石灰石作为造渣材料 时，炼钢过程的脱磷稳定性增加． 图 6 两种造渣冶炼工艺脱磷率分布 Fig． 6 Distribution of dephosphorization rate with two kinds of smel￾ting processes 采用石灰石代替石灰进行造渣炼钢能在冶炼过程 中提高脱磷率主要有以下三方面原因: ( 1) 石灰石吸 热分解会使所处局部位置的温度降低，有利于吹炼初 期脱磷反应的进行; ( 2) 石灰石分解产生的石灰具有 很大的活性，利于脱磷期成渣，炉渣乳化性能和流动性 能增加，有利于钢渣反应脱磷; ( 3) 碳酸钙分解产生的 CO2参与铁水中各元素反应减少放热量，也能改善钢 渣界面反应的动力学条件，有利于熔池脱磷． 2. 2. 3 炉渣成分 对两种冶炼工艺的终点炉渣进行取样，分析炉渣 铁损和碱度等，结果如表 2 所示． 采用石灰石或石灰 造渣时均能保证冶炼终点炉渣碱度，其中: 采用石灰炼 钢时，平均终点炉渣碱度为 3. 28; 采用石灰石炼钢时， 平均终点炉渣碱度为 3. 52，均能满足一般钢种冶炼的 脱磷要求． 渣中 MgO 是通过加入的高镁石等造渣材 料带 入 的，终 渣 MgO 质 量 分 数 分 别 为 11. 88% 和 10. 73% ，均能满足保护转炉炉衬的要求． 同时发现炉 渣铁损提高了 0. 65% ，这是由于分解产生的 CO2参与 炼钢熔池反应，应降低供氧强度或减少供氧时间，但冶 炼过程中供氧总量略有增加，造成终点时过氧化较为 严重，因此，炉渣铁损略有增加． 表 2 炉渣成分对比( 质量分数) Table 2 Comparison of slag composition % 造渣材料 CaO MgO SiO2 石灰石 16. 19 11. 88 3. 28 石灰 16. 84 10. 73 3. 52 观察冶炼过程中炉渣变化可知，反应前期出现溢 渣现象稍有增加，供氧时间略有增加，氧耗量有所增 大，且终渣泡沫化程度普遍较高． 判断是石灰石在炉 内受热分解过程中生成大量 CO2气体，CO2气体的逸出 使熔渣泡沫化程度增大，故吹炼过程中易出现溢渣 现象． 2. 2. 4 辅料消耗 当冶炼过程采用石灰石完全代替石灰造渣时，石 灰石消耗 60. 1 kg /t，可代替石灰加入量 49. 3 kg /t． 吨 钢高镁石的加入量基本不变，均为35 kg /t，由于采用石 灰炼钢过程中富余热量较多，因此采用了少量烧结矿 调节熔池温度． 根据表 1 的原料成分，采用石灰石进 行炼钢，仅相当于加入了石灰 33. 9 kg /t． 与传统采用 石灰炼钢相比，采用石灰石炼钢带入的 CaO 总量降低 了 11. 7 kg /t，相当于石灰量减少了 15. 4 kg /t． 使得炼 钢过程总渣量降低，从而降低炉渣中总铁损失，降低钢 铁料消耗． 2. 2. 5 吹炼时间 图 7 为两种冶炼工艺的吹炼时间分布． 从图中可 以看出，采用石灰石炼钢时，吹炼时间略有增加，但不 明显． 采用石灰造渣炼 钢 时，平均吹炼时间为 13. 3 min． 当采用石灰石进行炼钢时，由于加入的石灰石在 吹炼前期不断分解为 CaO，需要一定的分解时间，因此 吹炼时间增加至 13. 6 min． 2. 2. 6 终点钢液温度 由于转炉炼钢中后期可根据加入冷却剂和供氧对 终点温度进行调节，同时在石灰石炼钢时减少了矿石 的加入量，因此，采用石灰和石灰石造渣炼钢时，转炉 熔池终点平均温度分别为 1646 和 1647 ℃，不影响冶 炼终点控制． · 18 ·