无锡不锈钢及高铬合金脱磷特点分析

引言

　　氧化法是对钢水脱磷的主要手段。但对无锡不锈钢及高铬合金，由于铬的存在使得脱磷难度大大增加。在过去相当长的一段时间里，认为只有通过还原法才能对无锡不锈钢进行脱磷，2O世纪8O年代后期，氧化脱磷取得很大进展，已开发出一系列氧化脱磷渣系，其中BaO渣系和BaO-CaO复合渣系是研究的重点。

　　1脱磷研究的两个主要方向及特点

　　无锡不锈钢和高铬合金脱磷的研究目前主要集中在如下两个方面：一是对高碳含铬合金的脱磷，主要目标是探索对高碳铬铁和熔融还原所得合金的脱磷，试图在矿石冶炼阶段就将磷含量控制在很低的水平。这一方面的研究比较成熟，可以采用成本比较低的石灰渣系进行脱磷处理，在碳含l量较高时(一般大于4，高时可达7以上)，可以取得较好的脱磷效果;另一方面是针对(采用返回法冶炼工艺)不锈钢脱磷，因返回料的碳含量比较低，并且配碳过高会给后步工序增加负担，甚至使后步工序不能顺利进行，如对VOD精炼工艺，要求人炉碳含量不高于1.2，否则会造成喷溅，影响真空室的寿命，所以提高炉料的配碳将受到初炼钢水准备过程的脱碳量的限制。对A0D工艺过程，碳含量可适当放宽，可至3。高配碳量使得氧化脱磷成为可能。

　　对氧化法脱磷，在碳含量比较低的情况下，无法采用CaO系脱磷渣，必须采用磷容量更高的脱磷渣系，现在一般选用BaO和BaO-CaO渣系。由于合金的组成不同，脱磷特点各异。对氧化法脱磷工艺，脱磷难度随碳含量的降低、铬含量的升高而增大。因而，按脱磷的难易依次为高碳低铬合金、高碳高铬合金、低碳高铬合金。对有关的研究结果作一总结，对用返回法生产无锡不锈钢，也可采用还原法脱磷。但由于还原脱磷对反应条件十分苛刻，工业条件不易满足，且脱磷产物不易处理，使其应用受到限制。

　　2磷含量控制策略

　　2.1不无锡不锈钢冶炼过程的磷含量控制措施

　　几种典型的无锡不锈钢冶炼工艺如下：

　　(1)采用碳素废钢在电炉内生产初炼钢水，走EAF_一AOD(或VOD)的工艺路线。

　　(2)采用铁水预处理脱ESi、脱EP，然后进入顶底复吹转炉进行精炼的工艺路线。

　　(3)采用返回吹氧法，走EAFA0D(或V0D)的工艺路线。

　　对工艺(1)和(2)，可以在未加Fe-Cr的情况下，采用常规脱磷方法将[P]控制在足够低的水平，确保在后步工序出现增磷的情况下，产品磷含量仍能满足规格要求。对工艺(3)，无法采用常规脱磷方法，只能采用严格控制原料中磷配人的方法。如冶炼过程出现增磷(包括还原期由铁合金代人的磷)，则很可能造成磷高判废。

　　返回法冶炼无锡不锈钢磷含量的控制，有两种基本方法;一是稀释法，即利用磷含量比较低的炉料与磷含量比较高的炉料配合使用，使产品中的磷含量控制在成品要求的水平以下;二是脱磷，采用适当的手段，进行脱磷操作。

　　2.2对研究开发的思考

　　(1)无锡不锈钢冶炼的初始配碳量较高，提高磷的活度系数，降低铬的活度系数，有利于脱磷保铬。国外部分厂家初始配碳量已达1.9%。高配碳有利于降低熔化过程铬的氧化，减少或取消熔化过程向熔池表面加还原剂的操作。

　　(2)利用碳氧化放热可降低电耗，符合冶金工艺发展的趋势。且在高碳含量区脱碳比较容易，在现代电弧炉炼钢技术中脱碳不会成为太大负担。现代电弧炉炼钢技术的发展已使无锡不锈钢电弧炉内脱磷成为可能。除使冶炼工艺条件发生变化外，采用直流电弧炉炼钢技术时还可以因电化学反应促进脱磷。

　　(3)有可能将泡沫渣技术，熔融还原技术，直接合金化和脱磷技术结合，开发全新的工艺流程。

　　(4)发展顶底复吹转炉冶炼无锡不锈钢工艺，将返回的不锈钢废料只作配料使用。

　　(5)对电弧炉炼钢厂，应抓好不锈钢的生产组织工作，采用碳钢脱磷，或低磷、硫钢水加废钢，然后配加不锈钢返回料进行无锡不锈钢生产的工艺，保证产品的磷含量要求。当然，这要求利用返回法生产不锈钢的生产厂，改变不锈钢生产工艺无脱磷的传统作法，重新做好加料、熔化、精炼工序的协调。电弧炉使用铁水既可以缓解我国废钢短缺的情况，也是一项重要的节电措施，符合技术进步的要求。

　　(6)由于含铬渣粘度很高，应开发渣中氧化铬的精确控制技术。

　　(7)继续开发不锈钢和高铬合金脱磷技术。结合冶金工艺发展的趋势，将脱磷纳人工艺系统进行研究。

　　3结语

　　高铬合金特别是无锡不锈钢脱磷是一个世纪性难题，还有许多有待研究的问题，结合我国国情，应走稀释法和铁合金及不锈钢脱磷技术的开发并举的策略。重点开发的氧化脱磷技术，已基本具备应用条件，可供工艺选择。在铁合金生产厂还可研究实施还原脱磷技术。冶金技术中的有害元素控制，也应从系统工程的角度出发，从全国的资源及设备优化出发，进行研究。