北方钒钛2019年第3期
白银舰for seal
王金星
苏克文
徐强
(线材事业部)
0前言
铁水预处理技术在现代炼钢生产中起着举足
轻重的作用，铁水预处理按铁水种类可分为普通铁水预处理和特殊铁水预处理（如含钒、含铌铁水等），按处理方式可分为转炉炉内处理，铁水包预处理等方式。铁水预处理不仅可以降低铁水中的有害元素，还可以回收铁水中的有益元素，因此，铁水预处理技术在国内外得到普遍的应用和重视。含钒铁 水的预处理的方式和效果，不仅关系到稀有钒资源的回收，而且关系到后续炼钢生产，对于钢水质量、
炼钢经济技术指标等方面均具有十分重要的作用。
1传统铁水预处理工艺路线
含钒铁水在炼钢工序一般采用提钒-炼钢双联
工艺生产，在炼钢之前需进行转炉提钒处理，以回收钒元素，提钒后的半钢进行炼钢，必要时进行脱硫预处理，具体工艺流程为：
含钒铁水→脱硫预处理→铁水提钒工序（脱硅、提钒）→转炉炼钢
1.1铁水条件
工业防护眼镜表1
某厂含钒铁水条件
铁水元素C%Si%+Ti%平均 4.620.346最大值 4.910.550最小值 4.070.120V%0.2150.2350.185Mn%
P%S%
0.1710.1490.052
0.1180.1130.020
0.2380.1950.114
1.2传统含钒铁水预处理效果
含钒铁水脱硫采用喷吹法，向铁水包内喷入钝
化CaO 粉与钝化颗粒镁，其反应式为：
2CaO+[S]+1/2[Si]＝(CaS)+1/2(Ca 2SiO 4)
钝化颗粒镁脱硫时，镁喷入铁水，在铁水的温度下发生液化、气化，并且溶解于钢水，由于金属镁在铁水的温度下与硫的亲和力极强，低温下镁脱硫的效率极高。
Mg （固态）→Mg （液态）→{Mg}→[Mg]→MgS （s ）石灰喷吹量与颗粒镁按4:1比例混合喷吹，吨铁耗钝化石灰平均为2.67kg ，颗粒镁为0.58kg ，喷吹时间控制在10分钟左右，脱硫率平均为75%，
回硫量控制在0.005%以下。
脱硫后的铁水在提钒过程通过加入一定数量冷料（球团、混合球或含铁物料）调整温度，将铁水里钒元素氧化成V 2O 5聚集在炉渣中。
摘
要：为提升钢材产品质量，需要对铁水进行预处理。针对含钒铁水的特殊性，在传统工艺上，开发新型
半钢脱磷预处理技术，降低半钢磷含量，实现转炉少渣、高拉碳冶炼操作，降低了石灰、钢铁料消耗和合金消耗，并有效提高了钢材质量和使用性能，对研发更多低磷品种钢具有重要意义。
关键词：铁水预处理脱硫提钒半钢脱磷炼钢
5--
预处理后的半钢如下表所示：
1.3铁水与半钢对比
表2
传统含钒铁水预处理后半钢条件
2012年2月6日
半钢元素C%Si%+Ti%平均 3.720.02最大值
4.18
0.04
最小值0.0130V%0.0370.062
0.007Mn%P%S%0.020.1570.01300.1180.0050.04
0.236
0.024
经脱硫、提钒后铁水C 含量平均降低0.9%，Si+Ti 与Mn 含量几乎为痕迹，V 元素大部分被氧化成V 2O 5进入到钒渣中，余钒平均为0.035%，S 含量降低到平均0.013%，最小值为0.005%，最大值
为0.024%，而磷含量平均为0.157%，与铁水相比磷含量不但没有降低，反而在提钒过程中由于加入冷却剂等因素的影响，磷含量还有增高的趋势，可见经脱硫、提钒后，S 、Si 含量处于较低水平，取得良好效果，但铁水P 含量受提钒工艺影响，在脱硫及提钒工艺均难以去除，磷含量较高，对于转炉炼钢及品种开发均有不利影响，虽然转炉在大渣量、高碱度、氧化氛围下脱磷能力是很强的，但要实现高拉碳、少渣操作、降低石灰和钢铁料消耗、降低合金消耗、冶炼低磷优质钢，以及开发极低磷品种钢还存在困难。因此，如何降低铁水或半钢的磷含量是需要重点解决的问题之一。
2半钢脱磷技术的开发
因含钒铁水需要进行提钒处理，在提钒处理前若进行脱磷处理，在脱磷的同时必然损失较多的钒元素，造成后续工序无法更有效地回收钒元素，因此，将脱磷工序放在提钒和半钢炼钢工序之间，形成了一条新的含钒铁水预处理工艺路线，具体如下：
含钒铁水→铁水包脱硫预处理→转炉提钒工
序（脱硅、提钒）→半钢包脱磷预处理→转炉半钢炼钢
2.1半钢脱磷原理
铁水预脱磷与炉内脱磷原理相同，即低温、高碱度、高氧化性炉渣和大渣量条件下有利于脱磷。与钢
水相比，铁水温度低，这是铁水脱磷的有利条件，此时向铁水内加入具有一定碱度和氧化能力的脱磷剂，可把铁水中的磷降低到较低含量。
采用半钢喷吹法脱磷，建立在含钒铁水脱硫、脱硅与提取钒资源基础上，对于碳饱和半钢的脱磷，从热力学条件分析，一方面低温有利于脱磷反应而不利于脱碳反应，另一方面半钢中有大量碳存在，由于碳磷在半钢中的相互作用，使磷的活度提高，更增加了脱磷倾向，同时半钢中的硅、锰元素为痕迹，约占0.01%～0.03%，在转炉提钒工序已完成了脱硅处理，为下一步脱磷处理创造了优越的条件。
为了在半钢氧化过程中能顺利地进行脱磷，必须加入与P 2O 5结合能力很强的碱性氧化物钝化
CaO 粉，使之生成稳定的磷酸盐有效进行脱磷，除钝
化CaO 粉脱磷剂外，还配加铁矿石粉氧化剂、萤石粉助溶剂和顶吹氧气，以提高脱磷渣的流动性和反应能力。脱磷反应为：
2[P]+5(FeO)+3(CaO)＝3(CaO)·P 2O 5+5[Fe]2[P]+5(FeO)+4(CaO)＝4(CaO)·P 2O 5+5[Fe]氧化条件下，碱性熔渣脱磷反应为：
[P]+3/2O 2-+5/2[O]＝PO 43-由反应式得知，钝化CaO 粉增加了脱磷渣的碱
度，喷吹氧气与加入铁矿石粉增大了脱磷渣的氧化性，脱磷反应为放热反应，半钢为脱磷渣提供了低温环境，另外萤石粉助溶剂改善了脱磷渣的物理性质，使脱磷效果得到强化。
西太平洋
3半钢脱磷预处理工艺技术及应用
3.1脱磷工艺参数
（1）总喷粉速度范围按80～150kg/min 控制，其中石灰和萤石粉混合喷吹速度为40～80kg/min ，铁矿石粉喷吹速度为40～80kg/min 。（2）脱磷剂配比：钝化石灰38～44%，萤石粉6～10%，铁矿石粉48～52%。
（3）
脱磷剂消耗：钝化石灰与萤石粉混合料
10kg/t ，铁矿石粉12kg/t 。
6--
北方钒钛2019年第3期
脱磷元素脱磷前脱磷后差值
平均脱磷后平均C%3.21～4.18-0.30
3.733.18～3.563.43P %0.118～0.2360.1570.020～0.0380.032-0.125
S%0.005～0.024-0.001
0.0130.005～0.0230.012温度/℃
1320～137013451292～13461321-24
（4）喷粉头距离脱磷包底200～400mm 。（5）氮气喷吹流量4～9Nm 3/min 。
（6）
脱磷氧压力0.3～0.8MPa ，吹氧流量12～
25Nm 3/min （平均≤20Nm 3/min ），喷吹位为1200～1500mm 。
（7）半钢脱磷周期：脱磷喷吹作业20min ，扒脱磷渣10min ，辅助时间8min 。
（8）
脱磷包净空≥1500mm ，半钢温度控制在
1320～1370℃，半钢重量控制在120～130t 。3.2
新型半钢脱磷预处理效果
表3
半钢脱磷前后对比
应用新型半钢预处理技术使得半钢中磷含量平均为0.032%，脱磷率约为80%，脱碳约为0.30%，脱硫约为0.001%，温降约为24℃，脱磷周期约
40min 。4
应用半钢脱磷预处理技术半钢与传统工艺炼钢
对比
新自由主义
由上表可知，采用新型半钢预处理技术有效地降低了半钢中磷含量，减轻了转炉冶炼负担，废钢加入比增加，石灰和白云石加入量控制在19.6kg/t ，比原有工艺平均少加入16.4kg/t ，实现了少渣操作；终点拉碳控制在0.15%～0.30%，比原有工艺平均多拉碳0.10%，实现了冶炼终点高拉碳操作；终点P 含量控制在0.008%～0.012%，比原有工艺平均低0.016%，
表4
不确定性分析
半钢脱磷技术前后冶炼效果
工艺
传统半钢冶
差值
新型半钢冶
半钢
t 128～134
-
2
130125～130
128
废钢
t 4～866～1082
石灰量
Kg/t 20～36-14.4
248～129.6白云石量
Kg/t 8～16128～1210-2
终点碳含量%0.06～0.150.100.15～0.300.200.10
半钢P 含量%0.118～0.2360.1570.020～0.0380.032-0.125
终点P 含量%
0.018～0.0350.0260.008～0.0120.010-0.016
实现冶炼终点低磷控制，取得良好效果。5结论（1）半钢脱磷预处理条件与钢水相比，脱磷更具优越性。
（2）转炉冶炼脱磷任务减轻，废钢、渣铁等冷料相应增加，有效降低了钢铁料消耗。（3）转炉实现少渣操作，大大降低了石灰、白
云石等造渣剂消耗。
（4）
实现冶炼终点高拉碳操作，减少铁耗损
失，同时能够提高合金吸收率，降低了合金料消耗。
（5）
缩短了冶炼周期，改善了冶炼工艺，减少
了炉渣对炉衬的侵蚀，有效地提高了炉衬寿命，从
而降低了耐材成本。
（6）
适应低磷优质钢冶炼，为极低磷品种钢
的研发奠定了基础。
参考文献
[1]
冯聚和，艾立，刘建华.铁水预处理与钢水炉外
精炼.
北京：冶金工业出版社
2006.
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