转炉炼钢脱磷工艺理论与实践探究

引言：转炉炼钢的原材料主要为铁矿石，含有大量磷的矿石原料在高炉冶炼的环境作用下，经过还原的磷就会进入铁水混合物。磷含量超标的钢材冲击韧性以及塑性强度都会大幅降低，同时也不利于转炉炼钢的企业生产效益达到最优。因此如何将脱磷工艺适当应用于转炉炼钢的原料加工以及转化过程，应当视为钢材加工技术创新面临的关键问题。

1 转炉炼钢脱磷工艺的理论基础

转炉炼钢脱磷工艺的本质在于利用钢水特有的还原与氧化作用，经过氧化反应脱除混合物原料中的磷，并且将其转化为无毒无害的成分。目前常用的转炉炼钢脱磷工艺主要包含直接脱磷与间接脱磷的两种表现形式，其中的直接脱磷工艺旨在依靠炉渣产生的化学反应来脱除磷，使得铁水中的二氧化硅与磷酸根实现有机的结合，生成铁硅铝的化合物。在加入硅铁成分的前提下，炉渣物质的碱性程度就会发生一定的改变，以期达到降低磷含量的目的[1]。

与直接脱磷的工艺方法相比，采取间接脱磷方案通常涉及钢水氧化与磷化氢氧化的两个关键步骤。为实现间接脱磷的转炉炼钢目标，重点就是要严格把控氧气输送的流量，并需要借助自动化的喷吹系统作为辅助。除此以外，技术人员还应当密切观察钢水发生氧化反应的时间点，充分利用人工智能的传感仪器来监测炉内的反应温度，以防止过度脱磷的后果形成。

2 转炉炼钢脱磷工艺的影响要素

2.1 石灰含量

转炉炼钢脱磷的目标如果要得以完整实现，则不能够缺少对于石灰含量的灵活掌控。在一些情况下，转炉炼钢过程中的石灰添加比例过高，易导致炉渣出现过度氧化的趋势，直接影响到转炉炼钢的实际效果。技术人员还需要避免吹炼时间过短的情况出现，因为过短的吹炼时间易导致炉渣不充分氧化，但是过长的吹炼时间又容易造成炉渣过度氧化，不利于转炉炼钢的目标获得实现。

2.2 炉内温度

转炉炼钢效果改善的重要前提就是适宜的炉内温度，对于转炉炼钢系统如果设计为过高的炉内反应温度，那么大量的炉渣就会在很短时间里出现过度氧化，从而影响到脱磷反应的安全进行。现阶段的炼钢企业技术人员应重视信息技术工具在监测炉内反应温度方面的合理应用，使得转炉炼钢的炉内反应温度始终保持在最佳范围。企业人员还应当严格控制炉膛入口与氧枪的间隔距离，避免由于设计过小的炉内入口与氧枪间隔距离，进而导致脱磷反应的接触面积过大，或者造成炉内氧气的通入浓度过高[2]。

2.3 渣料氧化程度

渣料属于转炉炼钢的重要副产物，渣料的氧化程度与脱磷效果之间具有不可分割的关系。一般情况下，转炉炼钢实施中的渣料氧化程度取决于炉内反应压力与温度指标，过高的炉内压力或者反应温度都有可能导致渣料的氧化铁成分明显增加。渣料的氧化程度还关系到铁水中的氧化铁浓度，铁水含有的氧化铁一旦超出了 0.5% 的浓度指标，则会阻碍脱磷反应的正常进行。通过以上分析可见，转炉炼钢过程中的脱磷反应效果主要取决于石灰含量、炉内温度、渣料的氧化度、氧枪与入口的距离等因素。

3 转炉炼钢脱磷工艺的实践优化

3.1 严格控制原材料的质量

转炉炼钢脱磷反应中的原材料纯度以及质量都会形成显著的影响，企业人员应当加强针对原材料品质的控制。炼钢企业的相关负责人员在全面控制原材料的品质与纯度基础上，对于废钢入炉的品位实现显著的提升，有助于磷、铁在转炉原料中的浓度指标获得良好的控制[3]。具体有必要选择硫含量与磷含量相对较低的优质转炉炼钢原料，企业人员需要尽可能采用优质的废钢入炉。企业人员应当在转炉炼钢的质量效益与经济效益之间寻求最优的平衡点，避免企业人员由于过度重视原材料成本的节约，而导致转炉炼钢的脱磷成效不够显著。

3.2 借助高效脱磷剂

近些年来，高效脱磷剂已经普遍应用于转炉炼钢的脱磷反应环节，采用高效脱磷剂作为辅助的转炉炼钢纯净度将会更高，方便技术人员对于磷含量实施合理的控制。现阶段的钢铁企业技术人员还应当利用计算机软件的辅助建模工具，通过建构直观化、动态化的转炉炼钢模型来把控磷含量，以期进一步减少脱磷剂的消耗。通常来讲，高磷性质的转炉炼钢材料将会直接增加脱磷环节的风险因素，由此决定了企业人员应谨慎选择磷含量较高的废钢入炉。如果确有必要选取高磷的转炉炼钢材料，则需要适度添加脱磷剂，主要涉及到白云石、石灰为代表的碱性氧化物。与传统形式的脱磷剂相比，近些年来新兴的高效脱磷剂平均能够达到 25% 以上的脱磷比率，体现了脱磷工艺创新的价值所在。

3.3 引进铁水预处理方案

转炉炼钢中的脱磷工艺应当起到固定磷的作用，在碱性炉渣的反应环境下，磷就会得到很大程度的固定，而不会融入铁水混合物。对于铁水进行预处理的做法能够脱除一定比例的磷，从而方便后续的脱磷反应有序进行。在此前提下，炼钢企业人员应充分重视铁水预处理的技术方案创新，依靠预处理环节来降低企业的脱磷处理成本，提升转炉炼钢的综合效益。技术人员在合理采用脱磷剂来脱除过多磷之前，首先需要针对原始的铁水采取预处理的措施。例如在铁水预处理阶段加入一定浓度的溶剂或者石灰成分，能够在最大程度上消除磷等有害化学物质导致的不利影响；并能够明显提升转炉炼钢原材料的纯净度，在延长装置使用寿命的同时还能够节约企业的成本投资。

结束语：

综上所述，转炉炼钢的全过程不能够缺少脱磷工艺作为支撑，技术人员需要在明确磷含量的前提下，采取因地制宜的脱磷实施方案。近些年来，相关领域的研究人员正在积极探索转炉炼钢脱磷工艺的改进路径，在突破传统工艺局限的基础上优化钢铁企业的资源配置形式，维护企业人员及财产的安全。为进一步发挥转炉炼钢脱磷工艺的保障功能，最关键的就是要严格控制炉内温度、铁水含磷量、炉渣碱度等指标，以期在根源上降低安全风险，提升炼钢企业的经济效益。

参考文献：

[1] 李子兴. 转炉熔渣气化脱磷炼钢工艺技术研究[J]. 冶金与材料,2024,44(12):109-111.

[2]史进强,闫龙格,高福彬等.转炉炼钢脱磷工艺理论与实践探究[J].新疆 钢铁,2024(02):131-133.

[3] 王 鹏 飞 . 转 炉 炼 钢 脱 磷 工 艺 理 论 与 实 践 [J]. 中 国 金 属 通报,2020(02):61-62.