【摘要】本文在全三脱法脱磷转炉脱磷保碳的热力学分析的基础上，并结合首钢京唐公司采用300t 转炉双联法冶炼的实际生产数据，探讨并分析了“全三脱”工艺流程脱磷的主要影响因素及工艺条件。结果表明：在脱磷炉中，降低熔池温度，保持适当高的炉渣碱度和（feo）含量条件下有利于实现脱磷保碳；脱磷炉内[p]和[c]发生选择性氧化的转折温度在1350℃～1400℃范围，控制在[p]和[c]发生选择性氧化的转折温度偏下水平；脱磷炉内铁水温度，脱碳炉内炉渣碱度和渣中的（feo）含量对脱磷影响较大，要控制在合适的范围之内，使脱磷达到最大化。
　　【关键词】低磷钢 全三脱 脱磷保碳 选择性氧化
　　一、前言
　　磷是一般钢种中有害元素之一，钢中含磷量高会使钢材的低温塑性和韧性降低，同时低磷钢和超低磷钢等钢材需求量的急剧上升，对转炉脱磷技术的要求越来越严格。目前转炉脱磷炼钢工艺操作方法主要有双联法和双渣法。
　　与传统炼钢流程不同，双联法转炉脱磷流程是将脱磷和脱碳分别在两个转炉中进行，脱磷炉出钢后的钢水叫半钢，将半钢兑入脱碳炉后进行脱碳冶炼终点需求成分合格钢水。这种双联法的缺点是脱碳炉中的能量不足，在脱磷炉中在保证高的脱磷效率的前提下，也要保证铁水中的[c]尽量少氧化，即脱磷保碳。本研究在脱磷炉中脱磷保碳理论分析的基础上，结合低磷钢冶炼实际生产数据，探讨了影响全三脱脱磷的主要影响因素及工艺条件。
　　二、脱磷炉中脱磷保碳的热力学分析
　　铁液各元素与氧的结合能力，可以用该元素被氧化达到平衡时的氧位大小来表示：
　　徐匡迪等根据首钢京唐公司脱磷转炉铁水的平均入炉成分，绘制出了lga[o]-t的关系图，在脱磷炉吹炼前期，温度偏低，随着[si]和[mn]质量分数的降低，铁水的温度逐渐升高，此时就出现了铁液中[p]和[c]的选择性氧化问题。因此，保持适当高的碱度和（feo）含量条件下有利于实现脱磷保碳。在 [%c]=3.5和[%c]=4.5时[c]的平衡氧位线分别与ap2o5=10-21和ap2o5=10-22时，[p]和[c]发生选择性氧化的转折温度在1350℃-1400℃范围。
　　在铁液中的[si]和[mn]先被氧化后温度升高，当铁液中[c]含量较高时，[c]要与[p]争夺氧，发生选择性氧化，根据碳-磷-氧的平衡关系，则[p]和[c]发生选择性氧化的热力学条件为：
　　根据（3）式的平衡常数与各组元活度之间的关系，可以得到：
　　由式（4）可以看出，提高铁水中[p]的活度系数，及降低温度、铁水中[c]的活度和渣中（p2o5）的活度，从而可以降低半钢中[p]的质量分数。
　　三、转炉内[p]的控制及主要影响因素
　　由前面的热力学分析可以知道，降低熔池温度，保持适当高的碱度和（feo）含量条件下有利于实现脱磷保碳，吹炼过程配加渣料可以将炼钢温度控制在1300℃-1350℃温度范围，从而控制温度低于[p]和[c]发生选择性氧化的转折温度，并且造适度碱性渣，可将脱磷炉内的磷含量降低到较低水平，同时也满足了脱磷保碳的要求。
　　（一）脱磷炉内铁水温度对于脱磷效果影响
　　磷在渣钢的分配比随铁水温度呈现先增加后降低的趋势，表明温度对脱磷的影响起着双向作用，并不是温度越低越好，高温不利于脱磷，铁水温度升高，可以加速石灰的熔化，快速提高熔渣碱度，当铁水温度在1300℃-1340℃温度范围内时，表明此时脱磷效果最好。按照此温度操作，半钢[p]控制在0.035%以下的良好控制指标。
　　（二）脱碳炉渣碱度对脱磷的影响
　　钢渣的碱度控制在3.7-4.5时，脱磷效果最好，也并不是碱度越高越好。炉渣碱度高，表明炉渣中的cao含量高，而且生成的磷酸钙在炼钢温度下较稳定。但如果渣中的cao含量过多，cao不能完全溶入炉渣，会使炉渣的粘度增加，流动性变差，从而影响脱磷反应在钢液与炉渣间的界面进行，降低脱磷效果。因此脱碳炉的白灰消耗控制在合理范围内有利于脱磷，未必是大量白灰取得较好的脱磷效果。
　　（三）脱碳炉内温度对脱磷影响
　　-在脱碳炉内虽然冶炼温度较高（1650℃-1710℃），但只要加入合适的造渣料，加之脱碳反应剧烈，如果合适控制枪位，将（feo）和终渣碱度控制在合理的范围内，脱碳炉工艺终点温度控制在1660-1680℃之间时，可以将转炉[p]稳定控制在0.008%以下，如果超出1680℃时，终点[p]含量波动性较大，稳定性较差。
　　四、结论
　　（1）由于双联法转炉冶

时容易造成脱碳炉热量不足，因此，在脱磷炉中，降低熔池温度，保持适当碱度和（feo）含量条件下有利于实现脱磷保碳；
　　（2）脱磷炉内[p]和[c发生选择性氧化的转折温度在1350℃
　　-1400℃范围，铁水温度尽量控制在[p]和[c]发生选择性氧化的转折温度偏下水平；
　　（3）脱磷炉内铁水温度，要合理控制在合适的范围之内，配合炉渣碱度和渣中的（feo）含量使脱磷达到最大化，将磷含量控制在0.035%以下；
　　（4）脱碳炉内虽温度较高，将其控制在1650-1680℃，在配合适当碱度（3.7-4.5）、feo含量（14-18%）和较强的搅拌，可进一步脱磷，可将终点磷含量稳定在0.008%以下水平。
　　参考文献：
　　[1]潘秀兰，王艳红，梁惠智等. 国内外转炉脱磷炼钢工艺分析[j].世界钢铁，2010，（1）.
　　[2]徐匡迪，肖丽俊.转炉铁水预处理脱磷的基础理论分析[j].上海大学学报（自然科学版），2011.
　　[3]郑沛然.炼钢学[m].北京：冶金工业出版社，1994.
　　作者简介：边吉明（1984-）：男，汉族，河北唐山人，大学本科学历，首钢京唐钢铁联合有限责任公司，助理工程师，主要从事副枪自动化工作；胡敏（1985-）：男，汉族，河北唐山人，大学本科学历，首钢京唐钢铁联合有限责任公司，助理工程师，主要从事钢铁转炉吹炼及生产组织工作。