無錫不銹鋼及高鉻合金脫磷特點分析

引言

　　氧化法是對鋼水脫磷的主要手段。但對無錫不銹鋼及高鉻合金，由于鉻的存在使得脫磷難度大大增加。在過去相當長的一段時間里，認為只有通過還原法才能對無錫不銹鋼進行脫磷，2O世紀8O年代后期，氧化脫磷取得很大進展，已開發出一系列氧化脫磷渣系，其中BaO渣系和BaO-CaO復合渣系是研究的重點。

　　1脫磷研究的兩個主要方向及特點

　　無錫不銹鋼和高鉻合金脫磷的研究目前主要集中在如下兩個方面：一是對高碳含鉻合金的脫磷，主要目標是探索對高碳鉻鐵和熔融還原所得合金的脫磷，試圖在礦石冶煉階段就將磷含量控制在很低的水平。這一方面的研究比較成熟，可以采用成本比較低的石灰渣系進行脫磷處理，在碳含l量較高時(一般大于4，高時可達7以上)，可以取得較好的脫磷效果;另一方面是針對(采用返回法冶煉工藝)不銹鋼脫磷，因返回料的碳含量比較低，并且配碳過高會給后步工序增加負擔，甚至使后步工序不能順利進行，如對VOD精煉工藝，要求人爐碳含量不高于1.2，否則會造成噴濺，影響真空室的壽命，所以提高爐料的配碳將受到初煉鋼水準備過程的脫碳量的限制。對A0D工藝過程，碳含量可適當放寬，可至3。高配碳量使得氧化脫磷成為可能。

　　對氧化法脫磷，在碳含量比較低的情況下，無法采用CaO系脫磷渣，必須采用磷容量更高的脫磷渣系，現在一般選用BaO和BaO-CaO渣系。由于合金的組成不同，脫磷特點各異。對氧化法脫磷工藝，脫磷難度隨碳含量的降低、鉻含量的升高而增大。因而，按脫磷的難易依次為高碳低鉻合金、高碳高鉻合金、低碳高鉻合金。對有關的研究結果作一總結，對用返回法生產無錫不銹鋼，也可采用還原法脫磷。但由于還原脫磷對反應條件十分苛刻，工業條件不易滿足，且脫磷產物不易處理，使其應用受到限制。

　　2磷含量控制策略

　　2.1不無錫不銹鋼冶煉過程的磷含量控制措施

　　幾種典型的無錫不銹鋼冶煉工藝如下：

　　(1)采用碳素廢鋼在電爐內生產初煉鋼水，走EAF_一AOD(或VOD)的工藝路線。

　　(2)采用鐵水預處理脫ESi、脫EP，然后進入頂底復吹轉爐進行精煉的工藝路線。

　　(3)采用返回吹氧法，走EAFA0D(或V0D)的工藝路線。

　　對工藝(1)和(2)，可以在未加Fe-Cr的情況下，采用常規脫磷方法將[P]控制在足夠低的水平，確保在后步工序出現增磷的情況下，產品磷含量仍能滿足規格要求。對工藝(3)，無法采用常規脫磷方法，只能采用嚴格控制原料中磷配人的方法。如冶煉過程出現增磷(包括還原期由鐵合金代人的磷)，則很可能造成磷高判廢。

　　返回法冶煉無錫不銹鋼磷含量的控制，有兩種基本方法;一是稀釋法，即利用磷含量比較低的爐料與磷含量比較高的爐料配合使用，使產品中的磷含量控制在成品要求的水平以下;二是脫磷，采用適當的手段，進行脫磷操作。

　　2.2對研究開發的思考

　　(1)無錫不銹鋼冶煉的初始配碳量較高，提高磷的活度系數，降低鉻的活度系數，有利于脫磷保鉻。國外部分廠家初始配碳量已達1.9%。高配碳有利于降低熔化過程鉻的氧化，減少或取消熔化過程向熔池表面加還原劑的操作。

　　(2)利用碳氧化放熱可降低電耗，符合冶金工藝發展的趨勢。且在高碳含量區脫碳比較容易，在現代電弧爐煉鋼技術中脫碳不會成為太大負擔。現代電弧爐煉鋼技術的發展已使無錫不銹鋼電弧爐內脫磷成為可能。除使冶煉工藝條件發生變化外，采用直流電弧爐煉鋼技術時還可以因電化學反應促進脫磷。

　　(3)有可能將泡沫渣技術，熔融還原技術，直接合金化和脫磷技術結合，開發全新的工藝流程。

　　(4)發展頂底復吹轉爐冶煉無錫不銹鋼工藝，將返回的不銹鋼廢料只作配料使用。

　　(5)對電弧爐煉鋼廠，應抓好不銹鋼的生產組織工作，采用碳鋼脫磷，或低磷、硫鋼水加廢鋼，然后配加不銹鋼返回料進行無錫不銹鋼生產的工藝，保證產品的磷含量要求。當然，這要求利用返回法生產不銹鋼的生產廠，改變不銹鋼生產工藝無脫磷的傳統作法，重新做好加料、熔化、精煉工序的協調。電弧爐使用鐵水既可以緩解我國廢鋼短缺的情況，也是一項重要的節電措施，符合技術進步的要求。

　　(6)由于含鉻渣粘度很高，應開發渣中氧化鉻的精確控制技術。

　　(7)繼續開發不銹鋼和高鉻合金脫磷技術。結合冶金工藝發展的趨勢，將脫磷納人工藝系統進行研究。

　　3結語

　　高鉻合金特別是無錫不銹鋼脫磷是一個世紀性難題，還有許多有待研究的問題，結合我國國情，應走稀釋法和鐵合金及不銹鋼脫磷技術的開發并舉的策略。重點開發的氧化脫磷技術，已基本具備應用條件，可供工藝選擇。在鐵合金生產廠還可研究實施還原脫磷技術。冶金技術中的有害元素控制，也應從系統工程的角度出發，從全國的資源及設備優化出發，進行研究。