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连铸余渣在高磷半钢冶炼中的应用

文档作者：陈达双赵卫东杨雪文档来源： 1．玉溪新兴钢铁有限公司；2．昆钢技术中心)		点击数：	更新时间： 2020年12月03日
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昆钢科技
Kungang Keji 2015年第3期
连铸余渣在高磷半钢冶炼中的应用
陈达双 赵卫东。杨雪t
(1．玉溪新兴钢铁有限公司；2．昆钢技术中心)
摘要为解决高磷半钢冶炼过程中化渣脱磷困难和热量不足的问题，将含大量SiO：、MnO及少量的
FeO、A120，等氧化物并有较高温度的连铸余渣回收用于高磷半钢的冶炼，应用实践表明，连铸余渣用于
高磷半钢冶炼有效提高了高磷半钢冶炼过程的化渣脱磷效果，初渣形成时间缩短2～3 min，渣料消耗降低
约10 ／t，并减少氧枪粘钢和转炉烟罩粘钢现象，达到了很好的使用效果。
关键词连铸余渣氧化物高磷半钢化渣脱磷效果
1前言
2008年，玉钢引进了钒钛磁铁矿进行冶炼，为
充分有效地利用钒钛资源，玉钢炼钢开展了提钒炼
钢，高炉使用钒钛矿的比例逐渐增加。钒钛铁水经
喷吹脱硫、扒渣后进行提钒操作，提钒后的半钢几
乎不含Si、Mn等成渣和发热元素，其碳含量也较
低，因而转炉初期渣形成困难，致使前期脱磷效率
低下，成品P含量不合格的炉次较多。尤其在2011
年下半年后，为降低生产成本，公司使用低成本高
磷矿进行冶炼，半钢P含量高达0．305％ ～0．450％。
为保证产品质量，提高成品P合格率，在半钢的冶
炼工艺上采取双渣脱磷的工艺。但鉴于半钢冶炼的
特点，半钢冶炼前期化渣困难，导致初期渣形成时
间偏晚，双渣脱磷效率偏低。通过对连铸余渣的分
析，连铸余渣中有较多促进化渣的组元，可提高半
钢冶炼前期的化渣速率。同时，可减少炼钢废渣的
排放，达到循环利用的目的。
2高磷半钢冶炼的特点
半钢为含钒铁水经氧化脱钒后的半成品，其碳
的质量分数下降1．2％ 0．8％，硅、锰为痕迹量，温
度在1 330℃ 一1 360℃之间。半钢中硅、锰含量低，
几乎为痕迹，碳含量降低。半钢用于炼钢时直接进
入碳的氧化期，和铁水冶炼相比，热量损失大，热
源少，成渣元素少，炉渣碱度高、成渣困难。同时，
玉钢为降低生产成本使用成本较低的高磷矿，铁水
和半钢P含量较高，高磷半钢在冶炼时脱磷任务较
重。结合半钢冶炼成渣困难的特点，转炉在冶炼过
程中主要依靠较高的FeO来促进炉渣熔化，且在冶
炼时倒炉P含量偏高炉次较多，主要依靠多次倒炉
补加渣料来保证产品质量，这对转炉冶炼降低消耗
和控制产品质量是不利的。2013年玉钢高磷半钢的
温度、成分情况见表1所示。
表1半钢人炉成分、温度
针对高磷半钢的特点，要降低高磷半钢冶炼的
消耗及提高产品质量，首先要解决的问题是高磷半
钢冶炼过程中化渣困难的问题。增加渣中的成渣组
元是提高化渣的主要途径，目前半钢冶炼工艺的各
厂用于化渣的材料主要有铁矿石、氧化铁皮、球团
矿、萤石、锰矿、石英砂，主要目的都是增加渣中
2015年第3期 陈达双，赵卫东， 杨雪：连铸余渣在高磷半钢冶炼中的应用 ·23·
SiO：、MnO、FeO等成渣组元。通过对连铸余渣成分
的分析研究，连铸余渣中含有大量的SiO：、MnO及
少量的FeO、Al2o，等氧化物，将其用于半钢冶炼可
提高炉渣中的化渣组元。
3高磷半钢冶炼转炉成渣过程分析
3．1炉渣的组成
铁水炼钢时，炉渣由许多氧化物组成，炉渣中
的氧化物主要包括：CaO、MgO、SiO2、FeO、Fe203、
MnO、AI【203、Cr203、CaF2、V205等。对半钢冶炼而
言，半钢中的硅、锰基本被氧化完，因此，半钢炼
钢时渣中SiO 、MnO几乎为痕迹量。
3．2从石灰熔化机理分析影响半钢化渣的因素
石灰熔化是一个复杂多项的固一液反应。其过
程可分为以下三步：
1)液相炉渣经石灰块外部扩散边界层向反应
区进行扩散。
2)炉渣与石灰在反应区进行化学反应并形成
新相，反应不仅在石灰外表面进行，而且在内部气
孔表面上进行。
3)反应产物离开反应区向炉渣熔体中转移。
有研究表明石灰熔化速度近似等于
VCaO=k(CaO+1．35MgO+1．09Si02+2．75Fe0+1．9Mn0-39．11
(1)
k一比例系数 vca()_一石灰在渣中的溶解度
由此可看出，对石灰熔化速度影响较大的为FeO
和MnO，其次是MgO和SiO2。
铁水冶炼过程中，冶炼初期，铁水中Si、Mn、
一
磊
；∈
乜
Fe等元素氧化生成SiO 、FeO、Fe20 、MnO等氧化
物进入渣中。这些氧化物相互作用生成许多矿物质，
吹炼初期渣中主要矿物组成为各类橄榄石(Fe、Mn、
Mg、Ca)SiO4和玻璃体SiO：。这时加入的石灰块就
浸泡在初期渣中，并处于这些氧化物的包围之中。
这些氧化物从石灰表面向其内部渗透，并在高温下
与CaO作用，生成一些低熔点的化合物，引起了石
灰表面的熔化。这些反应不仅在石灰的表面进行，
而且也在石灰气孑L的内表面进行着[1】。结合半钢炉渣
组成的特点，从(1)可以看出，要提高半钢冶炼石
灰的熔化速度，需要有较高的FeO和MgO含量。而
MgO含量的提高将增加炉渣的粘度，降低炉渣的反
应能力。因此，和铁水冶炼相比，半钢冶炼过程中
需要更高的FeO含量。半钢冶炼初期即进入C—O反
应区，很难在短时间内形成具有较高FeO的炉渣，
冶炼初期化渣困难。
3．3 SiO 、MnO对炉渣性质的影响
3．3．1 SiO 、MnO对熔渣表面张力的影响
表面张力是指生产1 cm 新表面所要做的功，熔
渣表面张力越小，越容易形成新生界面。熔渣中有
些物质能显著降低熔剂分子问的作用力，降低熔渣
表面张力，形成泡沫渣，加快应速度闭。
由图1可看出，随着渣中SiO 、MnO含量的增
加，炉渣的表面张力下降，MnO对表面张力的改变
不大，但随着SiO 含量的增加，表面张力急剧下降。
3．3-2 SiO 对炉渣碱度的影响
半钢冶炼初期，由于缺少SiO：等酸性氧化物的存
在，加入石灰后炉渣碱度过高，有较多游离CaO颗粒
弥散于渣中，提高了炉渣的熔点和粘度，降低了炉渣
图1炉渣的表面张力随组成变化情况

2015年第3期 陈达双，赵卫东，杨雪：连铸余渣在高磷半钢冶炼中的应用
图3 炉渣碱度和双渣时脱磷率的关系
于渣中SiO 含量(平均为3．5％)较低，渣中有较多
的游离CaO，炉渣化验结果中CaO含量(平均33％)
较高，炉渣二元碱度高达9．43，严重影响了脱磷效
率，转炉一倒脱磷效率平均仅为43％。在加入连铸
余渣后，双渣时炉渣二元碱度下降至3．27，TFe含量
为12％，一倒脱磷率提高至62％。而未加连铸余渣
的炉次脱磷率要达到60％以上，渣中TFe含量大于
15％。其中，加入连铸余渣后的炉渣碱度和双渣时脱
磷率的关系如图3所示：
从图中可以看出，脱磷率高的炉次炉渣碱度主
要分布在2．7～3．5之间。
6．3 其它影响
1)氧枪粘钢减少，枪龄由原来的23次／支提
高至38次／支。
2)连铸余渣使用近一年来，未出现因烟罩粘
钢造成的生产事故的中断。
3)渣料消耗降低
连铸余渣使用以来，由于化渣情况良好，渣中
游离CaO含量较少，石灰得到有效利用。同时，减
少了半钢化渣剂的加入量，降低了渣料成本。连铸
余渣使用以来，渣料消耗情况如表3所示：
7 结论
通过对高磷半钢的特点分析，玉钢高磷半钢冶
炼采用含化渣组元SiO 和一定热量的连铸余渣用于
半钢冶炼，取得了以下显著效果：
1)使用连铸余渣进行半钢冶炼，可有效增加
化渣组元和少量增加冶炼过程热量，有利于高磷半
钢冶炼过程化渣。
2)使用高磷半钢后，转炉一倒脱磷率由42％
提高至63％，初渣起渣时间缩短2 3 min。
3)连铸余渣的应用有利于高磷半钢冶炼过程
减少粘氧枪、粘烟道的生产事故，同时有效降低了
表3连铸余渣使用前后渣料使用量的变化情况
渣料消耗和钢铁料消耗。
参考文献：
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业出版社，2007，39～42
【2】黄道鑫，陈厚生，杨根土，杨绍利等．提钒炼钢『J1．北京：冶
金工业出版社，2000
[3】陈钢，石磊，陶勇．连铸铸余渣用于中高碳钢水精炼技
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[5懒祥文，袁宏伟，张龙超等．留渣操作在半钢冶炼上的
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