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轉(zhuǎn)爐冶煉高碳低磷鋼氧槍“氮攪”工藝實踐

文檔作者：劉書超文檔來源：本溪鋼鐵集團公司煉鋼廠			點擊數(shù)：
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冶金能源
ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY
Vo1．32 No．5
SepL 2013
轉(zhuǎn)爐冶煉高碳低磷鋼氧槍“氮攪"工藝實踐
劉書超
(本溪鋼鐵集團公司煉鋼廠)
摘要在冶煉GCrl5類高碳低磷鋼時，終點提槍后手動方式二次下槍轉(zhuǎn)換為高壓氮氣對熔
池鋼渣進行強烈攪拌，也可在攪拌的同時加人200—300kg鐵礦石，攪拌時間10—20s，槍位
在200—400cm，鋼水[P]能穩(wěn)定控制在0．018％ 以下，平均“跑碳” 量為0．01％ 一0．o2％ ，
單純“氮攪” 和“氮攪” 同時添加鐵礦石，鋼水溫降分別為13．2℃ 和24．3℃ ，而適當(dāng)?shù)靥?
高終點溫度即可彌補。試驗表明，采用“氮攪”工藝后，冶煉GCrl5鋼種一次倒?fàn)t[P]合
格率達到95％以上，從而大大降低了磷高補吹率，滿足較高的終點鋼水碳含量。
關(guān)鍵詞轉(zhuǎn)爐氮攪脫磷溫降鐵礦石
Oxygen—lance“nitrogen—stirring’’technology practice
in converter steel of high——carbon and low —-phosphorus
LiU Shuchao
(Steel—making Plant of Benxi Iron and Steel(Group)Co．，Ltd．)
Abstract Namely GCrl5 class in smelting low phosphorus high carbon steel，the destination carry a
gun manual way after second gun for high pressure nitrogen under convemion of steel slag pool made
strong mixing，also Call be in the mix and adding 200—300kg iron Ore，stirring time 10 to 20s，a gun
in 200～4OO cm，molten steel[P]Call stability control under 0．018％ ，the average”run carbon”
content is 0．01％ 一0．02％ ，and the simple“nitrogen stir”and“nitrogen stir”and adding iron Ore，
steel temperature drop of 13．2℃ ，respectively，and 24．3'E，a8 appropriate，to make up for the ternperature
increase．Test show that the“nitrogen stir” technology，the GCrl5 smelting steel a fall fur-
[1ace[P]could achieve 95％ above，which will greatly reduce the high phosphorus blow rate，meet
the end of high hquid carbon content．
Keywords converter nitrogen—stirring dephosphorization temperature drop iron Ore
實踐表明，加強熔池攪拌、促進渣鋼反應(yīng)平
衡是提高轉(zhuǎn)爐冶金效果的有效途徑。本鋼煉鋼廠
對于鐵水磷含量較不穩(wěn)定的鐵水，采用BOF—
LF+RH—CC工藝路徑生產(chǎn)GCrl5等高碳低磷矩
形坯鋼種。當(dāng)轉(zhuǎn)爐一次終點碳含量較高但磷含量
不滿足出鋼要求時，必須采用補吹以降低磷含
量，從而造成終點碳含量偏低和鋼中氧含量過高
影響鋼水純凈度，且補吹后通常造成爐渣過氧化
嚴(yán)重及爐況損失。為應(yīng)對冶煉高碳低磷鋼遇到的
上述問題，大膽嘗試、摸索創(chuàng)新氧槍“氮攪”
收稿日期：2013—04—10
劉書超(1980一 )，工程師；117000 遼寧省本溪市。
工藝，利用冶煉高碳低磷鋼種終點爐渣高堿度、
高氧化性的特點，通過用氧槍高壓氮氣強化熔池
渣鋼攪拌，達到脫除鋼水磷含量和控制碳燒損的
目的。此工藝在一定程度上替代了補吹操作，減
輕了因補吹帶來的鋼水過氧化等問題，節(jié)省了等
樣時間，提高了生產(chǎn)效率和鋼水質(zhì)量。由于此類
鋼種對鋼中[N]不作要求，且后續(xù)工序經(jīng)RH
循環(huán)脫氣，故對成品[N]影響甚微。
1 氮攪工藝技術(shù)特點
冶煉GCrl5類高碳低磷鋼時，過程渣況較
活躍，過程槍位GAP值控制在200—250em (正
Vol-32 No．5
Sept．2013
冶 金能源
ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY
常180—220em)，過程返干嚴(yán)重時流量可降至
26000—28000m ／h(正常30000m ／h)，過程測
試后拉碳槍位控制在180—200era (正常160
170cm)。此種吹煉模式提槍后一般爐渣氧化性
較強，但由于過程槍位較高，熔池鋼渣攪拌不足
而導(dǎo)致渣鋼反應(yīng)不充分脫磷效果不好，氮攪工藝
正彌補了吹煉過程熔池攪拌不足的缺陷。
主要操作方法如下：提槍后小幅度倒?fàn)t觀察
渣面情況，若渣面較高發(fā)泡，則轉(zhuǎn)爐回零后，手
動方式下二次下槍，接近開氧點時，手動切換為
高壓氮氣(流量控制在30000—32000m ／h)繼
續(xù)下槍對熔池鋼渣進行強烈攪拌，槍位在距液面
200—400em之間反復(fù)走行，攪拌時間為l0—
20s。若倒?fàn)t觀察發(fā)現(xiàn)渣面發(fā)死或渣面不高，則
可在下槍攪拌的同時添加200—300kg鐵礦石，
以增加爐渣氧化性、引起渣面擾動，為攪拌創(chuàng)造
條件，槍位控制可偏低一些，時間也可適當(dāng)延
長。氮攪結(jié)束后立即進行終點測試，若溫度和節(jié)
奏允許，可以進行二次氮攪操作后再出鋼。
2 氮攪工藝的冶金效果
2．1 對終點[P]影響
加強熔池攪拌是提高渣鋼反應(yīng)的有效途徑，
脫磷反應(yīng)是渣鋼界面反應(yīng)，氮攪工藝?yán)媒K點爐
渣的較強的氧化性，通過加強熔池攪拌促進渣鋼
反應(yīng)的平衡，從而達到改善脫磷的效果。施行氮
攪工藝后，轉(zhuǎn)爐冶煉高碳低磷鋼終點[P]含量
有了明顯改善，終點[P]可穩(wěn)定在0J 020％ 以
下。
表l為同一爐次使用氮攪前后的終點[P]
含量對比，可以看出，氮攪可以利用終點高氧化
性、高堿度爐渣對熔池進行“渣洗”，從而促進
渣鋼充分混熔反應(yīng)，達到二次脫磷的效果，平均
脫磷量為0．003％ ～0．009％。
單純氮攪和氮攪同時添加礦石相比，脫磷效
果基本相同，不同的是當(dāng)終點渣況氧化性偏弱
時，通過向爐內(nèi)添加鐵礦石可以增加爐渣的氧化
性，從而為氮攪脫磷創(chuàng)造條件。
2．2 對爐中[c]的影響
雖然下槍過程同轉(zhuǎn)爐補吹過程相似，但效果
大不相同。在用高壓氮氣對熔池的攪拌過程中，
熔池中碳氧反應(yīng)發(fā)生機率和程度均較小，故氧槍
氮攪過程脫碳量較少，如表2，氮攪前后鋼中碳
含量相比，平均脫碳量為O．01％ 一0．02％ ，對
出鋼過程增碳影響不大。
表1 同一爐次使用氮攪前后的終點[P]含量對比 ％
2．3 對爐渣性質(zhì)的影響
試驗表明：通過強氮攪可以將鋼水[P]控
制在0．020％ 以下，氮攪工藝能夠滿足冶煉高碳
低磷鋼脫磷的需要，但是，氮攪工藝的深脫磷能
力有限，使用氮攪工藝將鋼液[P]控制在
0．010％以下較為困難。主要因為在較高的終點
碳含量下，氮攪后爐渣的氧化性迅速下降，渣中
(FeO)平均可降低2．5％ 一3．5％ ，TFe平均可
降低2．8％ ～3．2％ ，且爐渣流動性減弱，從而
導(dǎo)致爐渣脫磷能力下降。表3為氮攪前后爐渣成
分對比。
表3 氮攪前后爐渣成分對比
竺! 堅 翌 墾
氮攪前 4．4．41 lO．∞ l5．38 l8．24 3．45
氮攪后 4 8．26 lO．05 l2．64 l5．33 3．36
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Vo1．32 No．5
SepL 2013
2．4 對熔池溫度的影響
氮攪過程鋼水中磷、碳等元素的氧化量較
小，因此，化學(xué)熱對于熔池溫度的影響較小，而
由于高壓氮氣的強攪拌作用，熔池的物理熱損失
較大，添加礦石等會使溫降進一步增加。如圖
1，單純氮攪時間控制在10—20s，鋼水平均溫
降約為l3．2℃。
如圖2，氮攪同時加入鐵礦石的溫降與氮攪
時間和加入鐵礦石的量成正比，若氮攪時間控制
在l0—15s的同時加入200—300kg鐵礦石，則
鋼水平均溫降為20．1—24．3℃。
當(dāng)冶煉GCr15系列高碳鋼種時，終點溫度
須控制在1680—1700℃，則氮攪后實際出鋼溫
度在1665—1675℃ ，可以滿足鋼包溫度。
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圖1 熔池溫降與氮攪時間的關(guān)系
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圖2 氮攪加入鐵礦石的溫降與氮攪時間、礦
石量的關(guān)系
2．5 氮攪工藝脫磷機理分析
脫磷反應(yīng)是渣鋼界面反應(yīng)，氮攪工藝對脫磷
反應(yīng)的促進作用是提高渣鋼間磷的系數(shù)分配，磷
的分配比公式為：
1g(％P)／[％P]=22350／T一16．0+O．O8(％
CaO)+2．5lg(％TFe)
經(jīng)過計算，氦攪后渣鋼間磷分配比平均提高
約40％ ，磷的分配比更接近理論值。從實際爐
渣成分變化來看，氮攪前后爐渣(FeO)、
(TFe)均有所降低。由于熔池溫降較大而爐渣
成分變化較小，因此，溫降對于爐渣脫磷能力的
貢獻要大于爐渣成分變化。通過計算可知，氮攪
前后磷分配比理論計算值的提高幅度略大于實際
值，爐渣仍具有一定脫磷能力。但是，由于氮攪
時間有限，在目前的爐渣條件下，進一步提高脫
磷效果較難，故在過程渣況和終點渣況偏粘的情
況條件下，單純通過氮攪很難將鋼水[P]控制
在0．010％ 以下。
3 結(jié)論
轉(zhuǎn)爐冶煉高碳低磷鋼種時采用氮攪模式，在
一定意義上代替了傳統(tǒng)補吹模式和大流量復(fù)吹
“后攪”模式，降低了鋼水的氧化性，簡化了冶
煉操作，穩(wěn)定了終點磷合格率。在轉(zhuǎn)爐實際操作
中，基本實現(xiàn)了氮攪結(jié)束送樣化驗成分[P]一
次合格，避免了磷高二次補吹和二次等樣等步驟
和“小耽誤”時間，保證了轉(zhuǎn)爐整體節(jié)奏和后
續(xù)處理周期。
(1)氮攪工藝在冶煉GCr15系列高碳低磷
鋼種時的頂部強攪拌作用能穩(wěn)定地將鋼中[P]
控制在0．020％以下，避免和減少了因磷高造成
的補吹，完全滿足高碳鋼脫磷的需要。
(2)單純氮攪和氮攪同時添加鐵礦石相比，
鋼水平均溫降分別為13．2和24．3~C。兩種情況
下脫磷效果和脫碳量基本相同，實際爐中“跑
碳”量僅為0．01％ 一0．02％，基本不影響出鋼
過程增碳。
(3)從氮攪前后的爐渣成分變化來看，爐
渣中(FeO)、(TFe)均有所降低，精煉前氧化
性減弱，同時提高了鋼水收得率，降低了鋼鐵料
消耗成本。
(4)在實際操作中應(yīng)初判爐渣狀況， “渣
泡”時可直接“氮攪”，渣況偏死時應(yīng)適當(dāng)加入
少量鐵礦石并延長“氮攪”時間。
(5)“氮攪”爐次終點溫度應(yīng)適當(dāng)提高，留
出1O一2O℃的溫度富余量。
趙艷編輯

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