無(wú)錫不銹鋼及高鉻合金脫磷特點(diǎn)分析
引言
氧化法是對(duì)鋼水脫磷的主要手段。但對(duì)無(wú)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(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里，認(rèn)為只有通過(guò)還原法才能對(duì)無(wú)錫不銹鋼進(jìn)行脫磷，2O世紀(jì)8O年代后期，氧化脫磷取得很大進(jìn)展，已開發(fā)出一系列氧化脫磷渣系，其中BaO渣系和BaO-CaO復(fù)合渣系是研究的重點(diǎn)。
1脫磷研究的兩個(gè)主要方向及特點(diǎn)
無(wú)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(gè)方面：一是對(duì)高碳含鉻合金的脫磷，主要目標(biāo)是探索對(duì)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(jìn)行脫磷處理，在碳含l量較高時(shí)(一般大于4，高時(shí)可達(dá)7以上)，可以取得較好的脫磷效果;另一方面是針對(duì)(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(guò)高會(huì)給后步工序增加負(fù)擔(dān)，甚至使后步工序不能順利進(jìn)行，如對(duì)VOD精煉工藝，要求人爐碳含量不高于1.2，否則會(huì)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(zhǔn)備過(guò)程的脫碳量的限制。對(duì)A0D工藝過(guò)程，碳含量可適當(dāng)放寬，可至3。高配碳量使得氧化脫磷成為可能。
對(duì)氧化法脫磷，在碳含量比較低的情況下，無(wú)法采用CaO系脫磷渣，必須采用磷容量更高的脫磷渣系，現(xiàn)在一般選用BaO和BaO-CaO渣系。由于合金的組成不同，脫磷特點(diǎn)各異。對(duì)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(duì)有關(guān)的研究結(jié)果作一總結(jié)，對(duì)用返回法生產(chǎn)無(wú)錫不銹鋼，也可采用還原法脫磷。但由于還原脫磷對(duì)反應(yīng)條件十分苛刻，工業(yè)條件不易滿足，且脫磷產(chǎn)物不易處理，使其應(yīng)用受到限制。
2磷含量控制策略
2.1不無(wú)錫不銹鋼冶煉過(guò)程的磷含量控制措施
幾種典型的無(wú)錫不銹鋼冶煉工藝如下：
(1)采用碳素廢鋼在電爐內(nèi)生產(chǎn)初煉鋼水，走EAF_一AOD(或VOD)的工藝路線。
(2)采用鐵水預(yù)處理脫ESi、脫EP，然后進(jìn)入頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐進(jìn)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(duì)工藝(1)和(2)，可以在未加Fe-Cr的情況下，采用常規(guī)脫磷方法將[P]控制在足夠低的水平，確保在后步工序出現(xiàn)增磷的情況下，產(chǎn)品磷含量仍能滿足規(guī)格要求。對(duì)工藝(3)，無(wú)法采用常規(guī)脫磷方法，只能采用嚴(yán)格控制原料中磷配人的方法。如冶煉過(guò)程出現(xiàn)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(wú)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(chǎn)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(dāng)?shù)氖侄?，進(jìn)行脫磷操作。
2.2對(duì)研究開發(fā)的思考
(1)無(wú)錫不銹鋼冶煉的初始配碳量較高，提高磷的活度系數(shù)，降低鉻的活度系數(shù)，有利于脫磷保鉻。國(guó)外部分廠家初始配碳量已達(dá)1.9%。高配碳有利于降低熔化過(guò)程鉻的氧化，減少或取消熔化過(guò)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(fā)展的趨勢(shì)。且在高碳含量區(qū)脫碳比較容易，在現(xiàn)代電弧爐煉鋼技術(shù)中脫碳不會(huì)成為太大負(fù)擔(dān)。現(xiàn)代電弧爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展已使無(wú)錫不銹鋼電弧爐內(nèi)脫磷成為可能。除使冶煉工藝條件發(fā)生變化外，采用直流電弧爐煉鋼技術(shù)時(shí)還可以因電化學(xué)反應(yīng)促進(jìn)脫磷。
(3)有可能將泡沫渣技術(shù)，熔融還原技術(shù)，直接合金化和脫磷技術(shù)結(jié)合，開發(fā)全新的工藝流程。
(4)發(fā)展頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉無(wú)錫不銹鋼工藝，將返回的不銹鋼廢料只作配料使用。
(5)對(duì)電弧爐煉鋼廠，應(yīng)抓好不銹鋼的生產(chǎn)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(jìn)行無(wú)錫不銹鋼生產(chǎn)的工藝，保證產(chǎn)品的磷含量要求。當(dāng)然，這要求利用返回法生產(chǎn)不銹鋼的生產(chǎn)廠，改變不銹鋼生產(chǎn)工藝無(wú)脫磷的傳統(tǒng)作法，重新做好加料、熔化、精煉工序的協(xié)調(diào)。電弧爐使用鐵水既可以緩解我國(guó)廢鋼短缺的情況，也是一項(xiàng)重要的節(jié)電措施，符合技術(shù)進(jìn)步的要求。
(6)由于含鉻渣粘度很高，應(yīng)開發(fā)渣中氧化鉻的精確控制技術(shù)。
(7)繼續(xù)開發(fā)不銹鋼和高鉻合金脫磷技術(shù)。結(jié)合冶金工藝發(fā)展的趨勢(shì)，將脫磷納人工藝系統(tǒng)進(jìn)行研究。
3結(jié)語(yǔ)
高鉻合金特別是無(wú)錫不銹鋼脫磷是一個(gè)世紀(jì)性難題，還有許多有待研究的問(wèn)題，結(jié)合我國(guó)國(guó)情，應(yīng)走稀釋法和鐵合金及不銹鋼脫磷技術(shù)的開發(fā)并舉的策略。重點(diǎn)開發(fā)的氧化脫磷技術(shù)，已基本具備應(yīng)用條件，可供工藝選擇。在鐵合金生產(chǎn)廠還可研究實(shí)施還原脫磷技術(shù)。冶金技術(shù)中的有害元素控制，也應(yīng)從系統(tǒng)工程的角度出發(fā)，從全國(guó)的資源及設(shè)備優(yōu)化出發(fā)，進(jìn)行研究。