当前,中国钢铁工业面临产能过剩,行业利润微薄,环境污染严重等问题。转炉留渣双渣工艺使用上炉终渣替代本炉部分石灰,相对传统单、双渣工艺能大幅降低转炉石灰消耗,这对于降低转炉生产成本,并减少钢渣排放带来的环境污染等问题具有重要意义。该工艺冶炼过程分为脱磷及脱碳两阶段,脱磷阶段需要完成脱除大部分磷并将脱磷渣从炉内倒出的双重任务,其中炉渣泡沫化是将脱磷渣从炉内倒出的主要手段,脱磷阶段倒渣和脱磷是整个留渣双渣工艺的关键环节。因此,本文重点研究了脱磷阶段炉渣泡沫化及脱磷相关理论,为认识和完善留渣双渣工艺倒渣及脱磷技术提供指导。通过统计50t转炉留渣双渣工艺大量生产数据,进一步明确了脱磷阶段结束倒渣量、倒渣铁损,脱磷阶段脱磷是留渣双渣工艺开发过程中的关键难点,为相关理论研究提供了依据。在50t转炉脱磷阶段结束倒渣现场取样,并统计泡沫渣电镜照片,研究表明：泡沫渣由气泡、渣相、铁珠组成。泡沫渣至上而下气泡数量逐渐增加,气泡尺寸及孔隙率逐渐减小,气泡球形度多集中在0.9～1.0。通过分析泡沫渣形成过程,提出了获得更大倒渣量的有利条件：减少泡沫渣的析液时间即快速倒渣,同时增加碳氧反应速率。针对倒渣铁损过大,泡沫渣中含有大量铁珠等问题,使用水/硅油界面模拟了气泡穿越钢/渣界面气泡夹带行为,研究表明：增加炉渣粘度及减小气泡尺寸,有利于降低气泡夹带率。回归相关参数后,得到了气泡夹带率(M)计算公式,M=4.6Eob2.57(ηs/ηd)-0.75(ps/pd)-5进一步探讨气泡夹带机理表明：大尺寸液滴主要由高速运动的球冠形气泡夹带,而小尺寸液滴则主要是由运动速度较慢的锥球形气泡夹带。Factsage热力学理论计算及热态试验结果表明：脱磷渣中物相主要由富磷相、富铁相及基体相组成,碱度在1.5～2.5时,处在硅酸二钙初生区内,随着炉渣碱度的降低,2Ca0.SiO2析出量略微减少,从而使富磷相中磷含量增加,有利于转炉脱磷：当碱度<1.5时,处于CaSiO3初生区内,2CaO·SiO2相析出量显著减少,不利于转炉脱磷,结合提高碱度有利于渣钢脱磷反应的传统脱磷理论,适宜的脱磷渣碱度范围为1.5～2.5。50t转炉生产优化试验表明,对于倒渣环节,通过倒渣前0.5～1min批量加入矿石2～6kg/t来提高碳氧反应速率,并将倒渣时间控制在3min以内,使倒渣量增加了32.6%。对于脱磷环节,脱磷阶段：吹氧时间、温度、炉渣碱度、Fe2O3含量控制区间分别为4-6min、1350～1400℃、1.6～2.2、20-25%。脱碳阶段,温度在1610～1700℃、炉渣碱度在3.2～5.2、Fe2O3含量在17～30%之间时,降低温度、提高碱度及Fe2O3含量有利于脱磷,根据钢种脱磷需求合理控制脱碳阶段炉渣成分及温度。工艺优化后,转炉终点平均脱磷率达到了92.7%,吨钢石灰消耗下降了30.3%,钢铁料消耗降低了0.55%。