转炉脱磷及熔池氧化特性

D0:10.13374f.issn1001-053x.2011.s1.018 第33卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.33 Suppl.1 2011年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2011 转炉脱磷及熔池氧化特性 区铁2)朱万军12)王国平)李小明”王金平)杨成威) 1)武汉钢铁股份有限公司，武汉4300802)武汉科技大学材料与冶金学院，武汉430083 ☒通信作者，E-mail:outie@wisco.com.cn 摘要为了改善脱磷，在实验室和工业转炉的基础上开展了一些试验。结果表明，在顶底吹条件下，搅拌强度、碳磷氧化反 应转化温度、金属液碳含量和炉渣成分对脱磷有明显影响.用试验数据建立了一个包括碳含量和搅拌因素在内的磷分配比公 式，并验证了一个脱磷反应速率方程.在考察熔池氧化性的同时，提出了一个支配铁氧化的吹炼指数来调整氧在炉渣和金属 液之间的分配.在实际操作中，通过控制顶底吹条件和炉渣成分使脱磷和熔池中铁的过氧化均获得改善. 关键词炼钢：转炉：脱磷：氧化 分类号TF769.4 Dephosphorization in converters and oxidation characteristics of molten baths OU Tie,ZHU Wan-jun,WAN Guo-ping",LI Xiao-ming,WANG Jin-ping,YANG Cheng-wei 1)Wuhan Iron Steel Corp.Ltd.Wuhan 430080,China 2)College of Materials Science and Metallurgical Engineering,Wuhan University of Science and Technology.Wuhan 430081.China Corresponding author,E-mail:outie@wisco.com.cn ABSTRACT On the basis of laboratory and industrial converters,some tests were carried out in order to improve dephosphorization in steelmaking.The results show that stirring intensity,conversion temperature of carbon-phosphorus oxidation reactions,carbon con- tent of hot metal and slag compositions have significant effects on the dephosphorization under the top and bottom blowing conditions.A formula for the distribution ratio of phosphorus was established,which included carbon content and agitating factors,and a dephospho- rization reaction rate equation was verified by test data.While the oxidizability of the molten bath was investigated,a blowing index for dominating the iron-oxidation in the molten bath was suggested to adjust the distribution of oxygen between slag and hot metal.In prac- tical operations,both the dephosphorization and the peroxidation of iron in the molten bath were improved by controlling the top and bottom blown conditions and the slag compositions. KEY WORDS steelmaking:converters;dephosphorization;oxidation 磷元素对钢的塑性、回火脆性和耐腐蚀性有不 感应炉和工业转炉试验数据的基础上，考察了搅拌 利影响，低温下对钢材韧性·的危害更大.随着高 对脱磷和熔池氧化度的影响，研究了转炉高碳范围 质量钢需求的增长2]，不仅超低碳深冲钢、低碳管 优先脱磷以及吹炼终点抑制铁氧化的特性. 线钢，也包括中高碳合金钢对磷含量的要求越来 1实验方法 越严. 由于钢厂4)并非都采用了转炉双联操作，生1.1感应炉热态实验 产中还存在高碳钢脱磷困难、低碳钢脱磷熔池过氧 为弄清熔池搅拌对脱磷和熔池氧化的影响，在 化等问题，提高低磷钢冶炼效率，在适用方法及改进 中频感应炉改装的60kg实验装置上进行了顶底吹 依据等方面仍有待进一步探索. 炼实验.顶吹供氧强度为3.0m3·mint1,冶炼过 从钢水低磷低氧化的观点出发，本文在实验室 程添加石灰、轻烧白云石、铁皮和莹石等造渣材料， 收稿日期：201108-20

第 33 卷 增刊 1 2011 年 12 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 Suppl． 1 Dec． 2011 转炉脱磷及熔池氧化特性 区 铁1，2) 朱万军1，2) 王国平1) 李小明1) 王金平1) 杨成威1) 1) 武汉钢铁股份有限公司，武汉 430080 2) 武汉科技大学材料与冶金学院，武汉 430083 通信作者，E-mail: outie@ wisco． com． cn 摘 要 为了改善脱磷，在实验室和工业转炉的基础上开展了一些试验． 结果表明，在顶底吹条件下，搅拌强度、碳磷氧化反 应转化温度、金属液碳含量和炉渣成分对脱磷有明显影响． 用试验数据建立了一个包括碳含量和搅拌因素在内的磷分配比公 式，并验证了一个脱磷反应速率方程． 在考察熔池氧化性的同时，提出了一个支配铁氧化的吹炼指数来调整氧在炉渣和金属 液之间的分配． 在实际操作中，通过控制顶底吹条件和炉渣成分使脱磷和熔池中铁的过氧化均获得改善． 关键词 炼钢; 转炉; 脱磷; 氧化 分类号 TF769. 4 Dephosphorization in converters and oxidation characteristics of molten baths OU Tie 1，2) ，ZHU Wan-jun1，2) ，WAN Guo-ping1) ，LI Xiao-ming1) ，WANG Jin-ping1) ，YANG Cheng-wei 1) 1) Wuhan Iron ＆ Steel Corp． Ltd． ，Wuhan 430080，China 2) College of Materials Science and Metallurgical Engineering，Wuhan University of Science and Technology，Wuhan 430081，China Corresponding author，E-mail: outie@ wisco． com． cn ABSTRACT On the basis of laboratory and industrial converters，some tests were carried out in order to improve dephosphorization in steelmaking． The results show that stirring intensity，conversion temperature of carbon-phosphorus oxidation reactions，carbon con￾tent of hot metal and slag compositions have significant effects on the dephosphorization under the top and bottom blowing conditions． A formula for the distribution ratio of phosphorus was established，which included carbon content and agitating factors，and a dephospho￾rization reaction rate equation was verified by test data． While the oxidizability of the molten bath was investigated，a blowing index for dominating the iron-oxidation in the molten bath was suggested to adjust the distribution of oxygen between slag and hot metal． In prac￾tical operations，both the dephosphorization and the peroxidation of iron in the molten bath were improved by controlling the top and bottom blown conditions and the slag compositions． KEY WORDS steelmaking; converters; dephosphorization; oxidation 收稿日期: 2011--08--20 磷元素对钢的塑性、回火脆性和耐腐蚀性有不 利影响，低温下对钢材韧性［1］的危害更大． 随着高 质量钢需求的增长［2--3］，不仅超低碳深冲钢、低碳管 线钢，也包括中高碳合金钢对磷含量的要求越来 越严． 由于钢厂［4--9］并非都采用了转炉双联操作，生 产中还存在高碳钢脱磷困难、低碳钢脱磷熔池过氧 化等问题，提高低磷钢冶炼效率，在适用方法及改进 依据等方面仍有待进一步探索． 从钢水低磷低氧化的观点出发，本文在实验室 感应炉和工业转炉试验数据的基础上，考察了搅拌 对脱磷和熔池氧化度的影响，研究了转炉高碳范围 优先脱磷以及吹炼终点抑制铁氧化的特性． 1 实验方法 1. 1 感应炉热态实验 为弄清熔池搅拌对脱磷和熔池氧化的影响，在 中频感应炉改装的 60 kg 实验装置上进行了顶底吹 炼实验． 顶吹供氧强度为 3. 0 m3 ·min － 1 ·t － 1 ，冶炼过 程添加石灰、轻烧白云石、铁皮和莹石等造渣材料， DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.s1.018

增刊1 区铁等：转炉脱磷及熔池氧化特性 69 底吹氩流量为0~0.4m3mim-lt1 式中，apo,代表最终以4Ca0·P203形式存在的五氧 1.2转炉试验 化二磷活度.a(,o越小，钢中磷含量越低，因此前 试验在工业顶底吹转炉进行，铁水成分（质量 期排渣去磷. 分数)为Si0.20~0.9%,P0.06~0.1%;温度T为 图2是转炉吹炼前期磷含量与碳含量的关系. 1210~1360℃.顶吹氧供强度3.0~3.5m3mim-1t-; 在钢液中碳质量分数为2.8%，温度1380℃的场 底吹氮气和氩气，底吹强度≤0.l2m3min1t1. 合，倒炉后磷的平均质量分数为0.0148% 处理钢种从高碳钢到低碳钢，深脱磷采用双渣，普通 0.11 脱磷为单渣操作，吹炼过程按预定时间倒炉，并取样 0.10 =0.0026225 测温和测定终点钢水溶解氧含量 0.9 0.08 2结果与讨论 0.07 这0.06 色0.05 2.1搅拌对脱磷和熔池氧化影响的热态实验 0.04 图1是60kg实验装置底吹氩搅拌对冶炼后期 0.03 熔池脱磷及钢中溶解氧水平的影响 0.02 0.01 2.4 C:024%-0.05% 2.5 3.0 35 4.0 45 T1620-1640℃ % 22 R253 800 20 图2吹炼前期碳含量与磷含量的关系 0- 、0 1.8 Fig.2 Relation between carbon and phosphorus contents during the .Q160衡 earlier stage of blowing 1.6 1.4 500 由式(1)估算的反应转化温度T与碳含量之 12 间的关系见图3，转化温度T随碳含量降低而升 1.0 0 高.当钢液温度大于转化温度T时，反应式(1) V/m.min-.1-) △G°>0，导致炉渣回磷.为了抑制碳氧化优先脱 图1底搅拌对脱磷和溶解氧水平的影响(R=(CaO)/(Si02)) 磷，须注意控制脱碳过程的钢水温度，防止温度偏高 Fig.I Effect of bottom-stirring on dephosphorization and dissolved 回磷. oxygen levels (R=(Cao)/(Si02)) 1800 质量分数% 当底吹强度V大于0.15m3·min-1t后，熔池 1700 ----0.005 —0.015 氧化度下降使脱磷恶化，底吹强度在0.075 1600 m3·min-1tl附近对改善磷分配比的效果最佳.对 & 1500 低碳范围钢中溶解氧含量而言，底吹强度达到 1400 0.075m3·min1t后降低钢中氧的作用比较明显. P氧化人C何化 从实验结果看，一个综合降低钢中溶解氧，同时 1300 能改善脱磷的底搅拌强度在0.075m3·min-1t-1附 1200 0051.01.52.02.53.03.54.04.5 近.以这些特征为基础，可以选择适合脱磷并降低 LC]/% 钢中溶解氧的底搅拌参数 图3碳含量与碳一磷反应转化温度的关系 2.2转炉前期抑制碳氧化脱磷 Fig.3 Relation between carbon content and transformation tempera- 氧化脱磷是碳一磷竞争氧化反应： ture of carbon-phosphorus reactions 2[P]+5C0=(P,0s)+5[C] 2.3转炉冶炼过程渣成分的变化 (1) △G°=-141850+180.4To 图4是1600℃Fe-Fe0n-Ca0-Si02系相图1 由式(1)得出氧化过程的碳一磷含量关系为 与测定的顶底吹转炉渣成分比较.随着硅锰的氧 [P]=B[C]2s 化、石灰的熔解，第1个点(480s)炉渣位于C,S饱 和线附近.前期是高碳区抑制碳氧化迅速脱磷的 e-学(p)'K] (2 关键，应发挥低温条件，尽量降低钢液磷含量.吹

增刊 1 区 铁等: 转炉脱磷及熔池氧化特性 底吹氩流量为 0 ～ 0. 4 m3 ·min － 1 ·t － 1 ． 1. 2 转炉试验 试验在工业顶底吹转炉进行，铁水成分( 质量 分数) 为 Si 0. 20 ～ 0. 9% ，P 0. 06 ～ 0. 1% ; 温度 T 为 1210 ～1360℃． 顶吹氧供强度3. 0 ～3. 5m3 ·min －1 ·t －1 ; 底吹氮气和氩气，底吹强度≤0. 12 m3 ·min － 1 ·t － 1 ． 处理钢种从高碳钢到低碳钢，深脱磷采用双渣，普通 脱磷为单渣操作，吹炼过程按预定时间倒炉，并取样 测温和测定终点钢水溶解氧含量． 2 结果与讨论 2. 1 搅拌对脱磷和熔池氧化影响的热态实验 图 1 是 60 kg 实验装置底吹氩搅拌对冶炼后期 熔池脱磷及钢中溶解氧水平的影响． 图 1 底搅拌对脱磷和溶解氧水平的影响( R = ( CaO) /( SiO2 ) ) Fig． 1 Effect of bottom-stirring on dephosphorization and dissolved oxygen levels ( R = ( CaO) /( SiO2 ) ) 当底吹强度 Vb大于 0. 15 m3 ·min － 1 ·t － 1 后，熔池 氧化 度 下 降 使 脱 磷 恶 化，底 吹 强 度 在 0. 075 m3 ·min － 1 ·t － 1 附近对改善磷分配比的效果最佳． 对 低碳范围钢中溶解氧含量而言，底吹强度达到 0. 075 m3 ·min － 1 ·t － 1 后降低钢中氧的作用比较明显． 从实验结果看，一个综合降低钢中溶解氧，同时 能改善脱磷的底搅拌强度在 0. 075 m3 ·min － 1 ·t － 1 附 近． 以这些特征为基础，可以选择适合脱磷并降低 钢中溶解氧的底搅拌参数． 2. 2 转炉前期抑制碳氧化脱磷 氧化脱磷是碳--磷竞争氧化反应: 2［P］+ 5CO ( P2O5 ) + 5［C］ ΔG— = － 141 850 + 180. 4T { ［10］ ( 1) 由式( 1) 得出氧化过程的碳--磷含量关系为 ［P］= β［C］2. 5 β = [ a( P2O5) f 2 ( P fC PCO /P ) ° 5 K － 1 { ( 1) ] 1 /2 ( 2) 式中，aP2O5代表最终以 4CaO·P2O5 形式存在的五氧 化二磷活度． a( P2O5) 越小，钢中磷含量越低，因此前 期排渣去磷． 图 2 是转炉吹炼前期磷含量与碳含量的关系． 在钢液中碳质量分数为 2. 8% ，温度 1 380 ℃ 的场 合，倒炉后磷的平均质量分数为 0. 014 8% ． 图 2 吹炼前期碳含量与磷含量的关系 Fig． 2 Relation between carbon and phosphorus contents during the earlier stage of blowing 由式( 1) 估算的反应转化温度 T* 与碳含量之 间的关系见图 3，转化温度 T* 随碳含量降低而升 高． 当钢液温度大于转化温度 T* 时，反应式( 1) ΔG— ＞ 0，导致炉渣回磷． 为了抑制碳氧化优先脱 磷，须注意控制脱碳过程的钢水温度，防止温度偏高 回磷． 图 3 碳含量与碳--磷反应转化温度的关系 Fig． 3 Relation between carbon content and transformation tempera￾ture of carbon-phosphorus reactions 2. 3 转炉冶炼过程渣成分的变化 图 4 是 1 600℃ Fe--FeOn--CaO--SiO2 系相图［11］ 与测定的顶底吹转炉渣成分比较． 随着硅锰的氧 化、石灰的熔解，第 1 个点( 480 s) 炉渣位于 C2 S 饱 和线附近． 前期是高碳区抑制碳氧化迅速脱磷的 关键，应发挥低温条件，尽量降低钢液磷含量． 吹 ·69·

·70 北京科技大学学报 第33卷 炼中期碳氧反应激烈进行，渣成分进人C,S+L多 按式(3)，当碳质量分数为3.0%~2.6%，底吹 相区，氧化铁含量和渣的流动反应性降低，脱磷效 强度为0.05m3·min-1t-1,温度为1380℃，碱度为 率不高 2.5,炉渣T(Fe)质量分数为14%时，[P]质量分数≤ 吹炼后期，渣成分落入C$区域附近，液相成分 0.01%.当碳质量分数降到0.5%时，达到同样脱磷 位于Ca0和C2S同时饱和的E点，由于获得了均匀 水平，需要降低钢液温度，提高碱度和炉渣T(F©)含 适当的碱度和氧化性，磷质量分数降到0.010% 量，钢中碳含量和气泡贯穿熔池的搅拌作用不宜忽 以下. 略 0 2.5氧化脱磷的速率 大100 考虑环境回磷的脱磷净反应速率用下式表示： 20 80 (Sio d(P]=kd (P]-[P].) dt (4) Ca0质量分数 % P 60 60 质量分数% [P]=a/kp 式中，[P]为质量分数：1为时间，s,k,为脱磷表观速 40 率常数，s:《为回磷速率，%·s.下标∞表示表 220 20 观平衡. N10%MeO 图6是脱碳过程磷的氧化速率和阶段特征.脱 100 0 磷表观速率常数为0.0052s-1,表观平衡质量分数 40 60 电 100 Fe0质量分数/% 为0.007%，平均回磷速率0.36×10-6s1 图4转炉吹炼中炉渣成分的演变 50 0.10 Fig.4 Evolution of slag components in converter blowing 45月 0.09 4.0 0.08 2.4磷分配比 3.5 0.07 3.0 [P] 渣钢平衡磷分配比的评估可采用经典的Healy o. 0.06 2.5 0.05 平衡式，用转炉数据建立了以下实际磷分配比公式： 三2.0 K0.G052 004三 lg(P)/P」=5984.38/T+0.25R+ 1.5… 0.03 1.0 2 0.02 1.091lgT(Fe)+0.084[C]+1.95Vo,V/H-3.81 05 0.01 (3) 0 0 200 400 600 800 10001200 式中：T是温度，K:R=(CaO)(Si02),碱度[C]是 计g 钢液中碳质量分数：T(F)是炉渣全铁质量分数； 图6脱碳期间磷含量与时间的关系 Vo,是顶吹氧强度，m3·mint；V是底吹惰性气 Fig.6 Relation between phosphorus content and time during decar- 体强度，m3min-t-;H是顶吹枪位，m. burization 图5比较了实际磷分配比式(3)和Healy平衡 图7是吹炼过程底吹强度V对脱磷速率的影 式，实际过程脱磷反应尚未达到平衡 响.为加速石灰溶解，发挥渣的碱性作用，吹炼前期 6r 需要更高的底吹流量，如0.12m3·min-1t-1.吹炼 后期温度进一步升高、碳氧反应减弱，适当调高底吹 能量可加强金属液滴在渣中乳化，一个适合脱磷的 llealy M 底吹强度在0.07m3min1t附近. a444 1 2.6熔池的氧化特性 06动⊙0吗m(3) 文献[12]用式(5)定义了氧化特性指标： Qox (5) 1.0 1.5 2.0 2.5 BOC=(W/t)[C] 1gLv来 考虑CO分压的影响，本文用下式来表述熔池 图5磷分配比实测值和计算值的比较 的氧化特性： Fig.5 Comparison of phosphorus distribution ratio between the meas. [FC =BVo,[C] ured and calculated values (6) B=(Pco/P)t

北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 炼中期碳氧反应激烈进行，渣成分进入 C2 S + L 多 相区，氧化铁含量和渣的流动反应性降低，脱磷效 率不高． 吹炼后期，渣成分落入 C3 S 区域附近，液相成分 位于 CaO 和 C2 S 同时饱和的 E 点，由于获得了均匀 适当的碱度和氧化性，磷质量分数降到 0. 010% 以下． 图 4 转炉吹炼中炉渣成分的演变 Fig． 4 Evolution of slag components in converter blowing 2. 4 磷分配比 渣钢平衡磷分配比的评估可采用经典的 Healy 平衡式，用转炉数据建立了以下实际磷分配比公式: lg( P) /［P］= 5 984. 38 /T + 0. 25R + 1. 09lgT( Fe) + 0. 084［C］+ 1. 95VO2 Vb /H － 3. 81 ( 3) 式中: T 是温度，K; R = ( CaO) /( SiO2 ) ，碱度; ［C］是 钢液中碳质量分数; T( Fe) 是炉渣全铁质量分数; VO2是顶吹氧强度，m3 ·min － 1 ·t － 1 ; Vb是底吹惰性气 体强度，m3 ·min － 1 ·t － 1 ; H 是顶吹枪位，m． 图 5 磷分配比实测值和计算值的比较 Fig． 5 Comparison of phosphorus distribution ratio between the meas￾ured and calculated values 图 5 比较了实际磷分配比式( 3) 和 Healy 平衡 式，实际过程脱磷反应尚未达到平衡． 按式( 3) ，当碳质量分数为 3. 0% ～ 2. 6% ，底吹 强度为 0. 05 m3 ·min － 1 ·t － 1 ，温度为 1 380 ℃，碱度为 2. 5，炉渣 T( Fe) 质量分数为 14% 时，［P］质量分数≤ 0. 01% ． 当碳质量分数降到 0. 5% 时，达到同样脱磷 水平，需要降低钢液温度，提高碱度和炉渣 T( Fe) 含 量，钢中碳含量和气泡贯穿熔池的搅拌作用不宜忽 略． 2. 5 氧化脱磷的速率 考虑环境回磷的脱磷净反应速率用下式表示: － d［P］ dt = kP( ［P］－［P］∞ ) ［P］∞ = α/k { P ( 4) 式中，［P］为质量分数; t 为时间，s，kp为脱磷表观速 率常数，s － 1 ; α 为回磷速率，%·s － 1 ． 下标∞ 表示表 观平衡． 图 6 是脱碳过程磷的氧化速率和阶段特征． 脱 磷表观速率常数为 0. 005 2 s － 1 ，表观平衡质量分数 为 0. 007% ，平均回磷速率 0. 36 × 10 － 6 s － 1 ． 图 6 脱碳期间磷含量与时间的关系 Fig． 6 Relation between phosphorus content and time during decar￾burization 图 7 是吹炼过程底吹强度 Vb对脱磷速率的影 响． 为加速石灰溶解，发挥渣的碱性作用，吹炼前期 需要更高的底吹流量，如 0. 12 m3 ·min － 1 ·t － 1 ． 吹炼 后期温度进一步升高、碳氧反应减弱，适当调高底吹 能量可加强金属液滴在渣中乳化，一个适合脱磷的 底吹强度在 0. 07 m3 ·min － 1 ·t － 1 附近． 2. 6 熔池的氧化特性 文献［12］用式( 5) 定义了氧化特性指标: BOC = QO2 ( W/ts ) ［C］ ( 5) 考虑 CO 分压的影响，本文用下式来表述熔池 的氧化特性: FC = β·VO2 /［C］ β = ( PCO /P— { )·ts ( 6) ·70·

增刊1 区铁等：转炉脱磷及熔池氧化特性 ·71· 0.010r 强度对脱磷和熔池氧化的影响以及吹炼过程的炉 0.008 吹炼前期 渣走向，建立了脱碳过程优先脱磷的关系和脱磷 的速率方程，包括把实际磷分配比公式延伸到含 碳熔池的搅拌体系.同时，提出了一种支配熔池铁 0.002 0 氧化的吹炼指标V。,/[C]来调整氧在渣钢之间的 0.04 0.060.080.100.12 V/m.min-. 分配. 实际操作中，控制适当的熔渣成分和顶底吹条 0.010r 0.008 吹烁后期 件促进了转炉钢水的低磷化和低氧化， 0 00 参考文献 8 0.002 [1]Wang Y M.Li M Y,Wei G.Controlled Rolling and Controlled Cooling of Steel.2nd Ed.Beijing:Metallurgical Industry Press. 0.04 0.060.080.100.12 V/tm'.min.r) 2010 (王有铭，李曼云，韦光.钢材的控制轧制和控制冷却.2版. 图7吹炼过程V与k的关系 北京：治金工业出版社，2010) Fig.7 Relationship between V,and kp during blowing [2] Xu K D.Certain basic subjects on clean steel.Acta Metall Sin, 2009.45(3)：264 式中，Qo,是氧流量，m3·min-；W是钢水质量，kg: (徐匡迪.关于洁净钢的若干基本问题.金属学报，2009,45 Vo,是顶吹氧强度，m3min1t;t,是与搅拌有关的 (3):264) 钢水混匀时间，s[C]是碳质量分数，%；Pco是一氧 [3]Yin R Y.Development of steelmaking and continuous casting tech- 化碳分压，MPa;P°是标准状态的大气压，MPa:B是 nology and prospect of this technology in 2010 in China.Steelmak- ng,2008,24(6):1 系数项 (殷瑞钰。我国炼钢一连铸技术发展和2010年展望.炼钢， 用炉役期间碳含量范围很宽的转炉生产数据铁 2008,24(6):1) 碳积(FeO)×[C]与式(6)的关联进行了验证，所得 [4]The Technical Society,The Iron and Steel Institute of Japan.Pro- 结果示于图8 duction and Technology of Iron and Steel in Japan during 2010. 1SJnt,2011,51(6):861 15 Vm2.min-.r） LC慨 [5]Li J.Liu L.Process of smelting low phosphorus steel in combined 3.23.5 0.020.55 blowing converter.Steelmaking,2009,25(6):15 (李俊，刘浏.复吹转炉冶炼低磷钢工艺.炼钢，2009,25 10 三 (6):15) [6]Pan X L,Wang Y H.Liang H Z.Analysis of converter dephos- B=0.0626 phorization steelmaking technology at home and abroad.World fron 5 Steel..2010(1):19 (潘秀兰，王艳红，梁慧智.国内外转炉脱磷炼钢工艺分析.世 界钢铁，2010(1)：19) 020406080100120140160180 [7]Cui J,Huang ZZ,Zheng Y Y,et al.Overview:development of (化10mmin1 clean steel technology at Baosteel.Baosteel Technol,2009 Suppl):15 图8Vo,/[C]与终点(FcO)×[C]积的关系 (崔健，黄宗哲，郑贻裕，等.宝钢洁净钢生产工艺技术开发 Fig.8 Relationship between Vo,/[C]and Fe0)x [C]product at 的回顾与展望.宝钢技术，2009（增刊）：15) the end-point [8]Wan X S,Li D G,Cao D,et al.Study and practice on technolo- gies of deep dephosphorization with single slag in 260t combined 观察到系数项(PcoP)·t,=B为常数，FC值 converter.Steelmaking,2011,27(2):1 与熔池氧化度之间存在明显的相关关系.因此，在 (万雪松，李德刚，曹东，等.260t复吹转炉单渣深脱磷工艺 研究与实践.炼钢，2011,27(2)：1) 转炉中，V,I[C]可作为一种支配熔池氧化度 [9]Zhang L.Thomas B G.State of the art in evaluation and control of (FO)×[C]的指标来调节氧在渣钢间的分配. steel cleanliness./S//Int,2003.43(3):271 [10]Wang DZ.Dephosphorization of Steel Production.Beijing:Met- 3结语 allurgical Industry Press,1983:163 (汪大洲。钢铁生产中的脱磷.北京：冶金工业出版社， 在实验室和转炉数据的基础上，考察了搅拌 1983:163)

增刊 1 区 铁等: 转炉脱磷及熔池氧化特性 图 7 吹炼过程 Vb与 kp的关系 Fig． 7 Relationship between Vb and kp during blowing 式中，QO2是氧流量，m3 ·min － 1 ; W 是钢水质量，kg; VO2是顶吹氧强度，m3 ·min － 1 ·t － 1 ; ts是与搅拌有关的 钢水混匀时间，s; ［C］是碳质量分数，% ; PCO是一氧 化碳分压，MPa; P— 是标准状态的大气压，MPa; β 是 系数项． 用炉役期间碳含量范围很宽的转炉生产数据铁 碳积( FeO) ×［C］与式( 6) 的关联进行了验证，所得 结果示于图 8． 图 8 VO2 /［C］与终点( FeO) ×［C］积的关系 Fig． 8 Relationship between VO2 /［C］and ( FeO) ×［C］product at the end-point 观察到系数项( PCO /P— )·ts = β 为常数，FC 值 与熔池氧化度之间存在明显的相关关系． 因此，在 转炉 中，VO2 /［C］可 作 为 一 种 支 配 熔 池 氧 化 度 ( FeO) ×［C］的指标来调节氧在渣钢间的分配． 3 结语 在实验室和转炉数据的基础上，考察了搅拌 强度对脱磷和熔池氧化的影响以及吹炼过程的炉 渣走向，建立了脱碳过程优先脱磷的关系和脱磷 的速率方程，包括把实际磷分配比公式延伸到含 碳熔池的搅拌体系． 同时，提出了一种支配熔池铁 氧化的吹炼指标 VO2 /［C］来调整氧在渣钢之间的 分配． 实际操作中，控制适当的熔渣成分和顶底吹条 件促进了转炉钢水的低磷化和低氧化． 参 考 文 献 ［1］ Wang Y M，Li M Y，Wei G． Controlled Rolling and Controlled Cooling of Steel． 2nd Ed． Beijing: Metallurgical Industry Press， 2010 ( 王有铭，李曼云，韦光． 钢材的控制轧制和控制冷却． 2 版． 北京: 冶金工业出版社，2010) ［2］ Xu K D． Certain basic subjects on clean steel． Acta Metall Sin， 2009，45( 3) : 264 ( 徐匡迪． 关于洁净钢的若干基本问题． 金属学报，2009，45 ( 3) : 264) ［3］ Yin R Y． Development of steelmaking and continuous casting tech￾nology and prospect of this technology in 2010 in China． Steelmak￾ing，2008，24( 6) : 1 ( 殷瑞钰． 我国炼钢--连铸技术发展和 2010 年展望． 炼钢， 2008，24( 6) : 1) ［4］ The Technical Society，The Iron and Steel Institute of Japan． Pro￾duction and Technology of Iron and Steel in Japan during 2010． ISIJ Int，2011，51( 6) : 861 ［5］ Li J，Liu L． Process of smelting low phosphorus steel in combined blowing converter． Steelmaking，2009，25( 6) : 15 ( 李俊，刘浏． 复吹转炉冶炼低磷钢工艺． 炼钢，2009，25 ( 6) : 15) ［6］ Pan X L，Wang Y H，Liang H Z． Analysis of converter dephos￾phorization steelmaking technology at home and abroad． World Iron Steel，2010( 1) : 19 ( 潘秀兰，王艳红，梁慧智． 国内外转炉脱磷炼钢工艺分析． 世 界钢铁，2010( 1) : 19 ) ［7］ Cui J，Huang Z Z，Zheng Y Y，et al． Overview: development of clean steel technology at Baosteel． Baosteel Technol， 2009 ( Suppl) : 15 ( 崔健，黄宗哲，郑贻裕，等． 宝钢洁净钢生产工艺技术开发 的回顾与展望． 宝钢技术，2009( 增刊) : 15) ［8］ Wan X S，Li D G，Cao D，et al． Study and practice on technolo￾gies of deep dephosphorization with single slag in 260 t combined converter． Steelmaking，2011，27( 2) : 1 ( 万雪松，李德刚，曹东，等． 260 t 复吹转炉单渣深脱磷工艺 研究与实践． 炼钢，2011，27( 2) : 1) ［9］ Zhang L，Thomas B G． State of the art in evaluation and control of steel cleanliness． ISIJ Int，2003，43( 3) : 271 ［10］ Wang D Z ． Dephosphorization of Steel Production． Beijing: Met￾allurgical Industry Press，1983: 163 ( 汪大洲． 钢铁生产中的脱磷． 北京: 冶金工业出版社， 1983: 163) ·71·

·72· 北京科技大学学报 第33卷 [11]Koch K.Kaestle G.Slag phase diagrams and thermodynamic ac- (Koch K,Kaestle G.熔渣相图和热力学活度I1曲英，万天 tivity /Qu Y.Wang T J,et al.Physical Chemistry and Steel- 蠛，等.物理化学和炼钢（第七届钢铁冶炼物理化学国际会 making Seventh International Conference on Physical Chemistry 议).北京：治金工业出版社，1984：42) of fron and Steel Smelting).Beijing:Metallurgical Industry [12]Kitamura S Y.Introduction of steel refining process engineering Press,1984:42 1.Tetsu-o-Hagane,2010,96(5):270

北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 ［11］ Koch K，Kaestle G． Slag phase diagrams and thermodynamic ac￾tivity / / Qu Y，Wang T J，et al． Physical Chemistry and Steel￾making ( Seventh International Conference on Physical Chemistry of Iron and Steel Smelting ) ． Beijing: Metallurgical Industry Press，1984: 42 ( Koch K，Kaestle G． 熔渣相图和热力学活度 / / 曲英，万天 骥，等． 物理化学和炼钢( 第七届钢铁冶炼物理化学国际会 议) ． 北京: 冶金工业出版社，1984: 42) ［12］ Kitamura S Y． Introduction of steel refining process engineering 1． Tetsu-to-Hagané，2010，96( 5) : 270 ·72·