1、1轉爐冶煉低磷鋼的控制技術素材2/11:12:081 概述概述p 磷是鋼中有害雜質，容易在晶界偏析，造成鋼磷是鋼中有害雜質，容易在晶界偏析，造成鋼材材“冷脆冷脆”，顯著降低鋼材的低溫沖擊韌性。，顯著降低鋼材的低溫沖擊韌性。因此，一般鋼種都要求盡量降低磷含量。因此，一般鋼種都要求盡量降低磷含量。p 鋼材中的合格磷含量鋼材中的合格磷含量(質量分數(shù)質量分數(shù))(P0.03%)；p 高級優(yōu)質鋼中要求鋼中磷含量高級優(yōu)質鋼中要求鋼中磷含量(P0.01%或或0.005%）；）；p 低磷鋼中磷含量低磷鋼中磷含量(P0.01%0.02%)p 超低磷鋼則要求磷含量超低磷鋼則要求磷含量(P 5010-6）。）。3/1

2、1:12:082 低磷鋼生產(chǎn)的熱力學、動力學條件低磷鋼生產(chǎn)的熱力學、動力學條件 精煉過程中的脫磷反應精煉過程中的脫磷反應,根據(jù)反應產(chǎn)物不同根據(jù)反應產(chǎn)物不同,分為：分為：p 氧化脫磷：氧化脫磷：鋼中的磷通過氧化反應以的形式進入爐鋼中的磷通過氧化反應以的形式進入爐渣：渣： 1/2P2+3/2O2-+5/4O2= PO43- （1）p 還原脫磷：還原脫磷：鋼中的磷通過還原反應以鋼中的磷通過還原反應以P3-的形式進的形式進入爐渣：入爐渣： 1/2P2+2/3O2-=P3-+3/4O2 （ 2）NoImage4/11:12:08p 氧分壓的高低決定了脫磷產(chǎn)物的類別。下圖給氧分壓的高低決定了脫磷產(chǎn)物的類別

3、。下圖給出出1823K時時41%CaO-Al2O3系爐渣，渣中磷濃度系爐渣，渣中磷濃度與氣相氧分壓的關系。與氣相氧分壓的關系。 1823K時，時，CaO-Al2O3渣系中磷濃度與氧分壓的關系渣系中磷濃度與氧分壓的關系5/11:12:08 Healy G W 研究了煉鋼研究了煉鋼爐渣成分爐渣成分變化對變化對爐渣脫爐渣脫磷能力磷能力的影響，對于煉鋼過程，脫磷反應可以的影響，對于煉鋼過程，脫磷反應可以寫為：寫為：p 2P+5(FeO)+4(CaO)=Ca4P2O9 （5） G15=-204450+83.55Tp 爐渣成分變化對渣爐渣成分變化對渣-鋼間磷分配系數(shù)的影響為：鋼間磷分配系數(shù)的影響為： lg

4、（%P）/%P=22350/T- 16.0+0.08(%CaO)+2.5lg(%FeO)p 下圖給出了不同堿性爐渣的脫磷能力。下圖給出了不同堿性爐渣的脫磷能力。6/11:12:08不同堿性爐渣的磷容量不同堿性爐渣的磷容量 7/11:12:08 工業(yè)生產(chǎn)中，常用表現(xiàn)脫磷速度常數(shù)工業(yè)生產(chǎn)中，常用表現(xiàn)脫磷速度常數(shù)KP表示脫磷速度表示脫磷速度。如下圖所示，隨熔池攪拌能的增加，。如下圖所示，隨熔池攪拌能的增加，KP提高。提高。攪拌能對脫磷速度常數(shù)的影響攪拌能對脫磷速度常數(shù)的影響8/11:12:08p 綜合以上分析，脫磷的最佳熱力學、動綜合以上分析，脫磷的最佳熱力學、動力學條件是：力學條件是： 降低反應溫

5、度，降低反應溫度，1300低溫有利于脫磷反應進低溫有利于脫磷反應進行；行； 提高鋼水、爐渣的氧化性，有利于脫磷反應；提高鋼水、爐渣的氧化性，有利于脫磷反應； 提高鋼中磷的活度和增加渣量，有利于脫磷反提高鋼中磷的活度和增加渣量，有利于脫磷反應；應； 適當?shù)膲A度；適當?shù)膲A度； 對熔池進行強力攪拌。對熔池進行強力攪拌。9/11:12:083 鐵水預處理脫磷鐵水預處理脫磷p 3.1 噴吹蘇打粉處理噴吹蘇打粉處理p 下圖是日本住友公司鹿島廠開發(fā)的下圖是日本住友公司鹿島廠開發(fā)的“住友堿精住友堿精煉法煉法”-SARP法法也叫蘇打精煉法。也叫蘇打精煉法。p 用氮氣輸送和噴吹燒結礦粉用氮氣輸送和噴吹燒結礦粉(噴

6、入量為噴入量為40kg/t鐵鐵水水,最大供粉速度為最大供粉速度為400kg/min,最大吹氧量為最大吹氧量為50m3/min,脫硅量約為脫硅量約為0.4%)-鐵水硅含量可降鐵水硅含量可降到到0.1%以下以下-真空吸渣器吸出脫硅渣真空吸渣器吸出脫硅渣-脫磷處脫磷處理理-噴入蘇打粉噴入蘇打粉 (蘇打粉用量為蘇打粉用量為18kg/t鐵水鐵水,最大最大供粉量為供粉量為250kg/min,最大吹氧量為最大吹氧量為50m3/min)-鐵水鐵水 P0.01%,S0.003%-真空吸渣器吸出真空吸渣器吸出脫磷渣脫磷渣-送至蘇打回收車間送至蘇打回收車間(回收約回收約80%的的Na2O)-復吹轉爐復吹轉爐-RH處

7、理處理-連鑄連鑄10/11:12:08住友堿精煉法的工藝流程住友堿精煉法的工藝流程11/11:12:083.2 噴吹石灰系溶劑處理噴吹石灰系溶劑處理p 下圖是下圖是新日鐵君津鐵廠新日鐵君津鐵廠開發(fā)的最佳精煉法，簡開發(fā)的最佳精煉法，簡稱稱ORP（Optimizing Refining Process）。該法。該法于于1982年年9月投產(chǎn)，是使用石灰系熔劑進行鐵水月投產(chǎn)，是使用石灰系熔劑進行鐵水預處理的有代表性的方法。預處理的有代表性的方法。 p 噴入的石灰熔劑的化學成分為：噴入的石灰熔劑的化學成分為：55%FeO，35%CaO，5%CaF2，5%CaCl2。噴入量為。噴入量為52kg/t鐵水，粒

8、度為鐵水，粒度為0.1mm，用，用N2為載氣，流為載氣，流量為量為3-5m3/min，平均供粉速度為，平均供粉速度為600kg/mim；處理溫度為處理溫度為1350處理時間處理時間25min。 12/11:12:08ORP工藝流程工藝流程13/11:12:08研究者粉劑成分，%實驗規(guī)模加入量，kg/t鐵水脫磷率，%佐佐木等CaO35FeO35CaF25CaCl25290t混鐵車5288河井等CaO38.5FetO42.3CaF219.2-50t,250t鐵水包39氧氣氧氣1.4m3/t90成田等CaO39FetO39CaF211Na2CO31115t實驗爐35氧氣氧氣9Nm3/t96.5殿村等

9、CaO30.5FetO62.2CaF24CaCl23.3100t鐵水包4589某些石灰系粉劑的脫磷效果某些石灰系粉劑的脫磷效果14/11:12:083.3 鐵水預處理脫磷工藝鐵水預處理脫磷工藝p 鐵水預處理工藝，從鐵水預處理工藝，從熔劑加入方式熔劑加入方式上分為上分為2種：種： 一種是噴粉法：用氮氣或空氣輸送，用浸沒噴槍一種是噴粉法：用氮氣或空氣輸送，用浸沒噴槍將粉劑噴人熔池底部。將粉劑噴人熔池底部。 另一種是底部吹氣法：將熔劑加在鐵水表面，爐另一種是底部吹氣法：將熔劑加在鐵水表面，爐底通過透氣磚吹氮氣攪拌。底通過透氣磚吹氮氣攪拌。p 根據(jù)根據(jù)所用容器所用容器不同，脫磷工藝可分為不同，脫磷工藝

10、可分為2種：種： 一種是在盛鐵水的鐵水包或魚雷罐車中進行脫磷一種是在盛鐵水的鐵水包或魚雷罐車中進行脫磷。如日本新日鐵。如日本新日鐵ORP，住友的，住友的SARP預處理工藝預處理工藝。我國的太鋼二煉鋼廠。我國的太鋼二煉鋼廠20世紀世紀80年代引進住友主年代引進住友主體設備建成鐵水罐噴吹三脫工藝。體設備建成鐵水罐噴吹三脫工藝。15/11:12:08 另一種是在轉爐內進行鐵水預處理。轉爐內脫另一種是在轉爐內進行鐵水預處理。轉爐內脫磷具有石灰消耗少，磷具有石灰消耗少， 渣量少，脫磷效果好，復渣量少，脫磷效果好，復吹攪拌強，處理時間短，熱損少以及錳回收率吹攪拌強，處理時間短，熱損少以及錳回收率增高等優(yōu)點

11、，而且也解決了敞口罐和魚雷罐車增高等優(yōu)點，而且也解決了敞口罐和魚雷罐車脫磷中的泡沫渣問題。脫磷中的泡沫渣問題。 神戶制鋼的神戶制鋼的H爐、住友金屬的爐、住友金屬的SRP、新日鐵的、新日鐵的LD-ORP，NKK福山少渣冶煉技術，新日鐵的福山少渣冶煉技術，新日鐵的MURC法等都是采用的這種轉爐內脫磷的預處法等都是采用的這種轉爐內脫磷的預處理工藝。理工藝。16/11:12:084 轉爐冶煉轉爐冶煉脫磷脫磷p 4.1 轉爐鐵水預處理脫磷轉爐鐵水預處理脫磷p 轉爐煉鋼過程的脫磷是一個轉爐煉鋼過程的脫磷是一個氧化脫磷氧化脫磷過程，保證過程，保證轉爐內的有效脫磷要有合適的供氧制度、造渣制轉爐內的有效脫磷要有

12、合適的供氧制度、造渣制度等。為了更好的去除鋼中磷，在造渣方式上，度等。為了更好的去除鋼中磷，在造渣方式上，根據(jù)需要，可由原來的單渣法發(fā)展到雙渣法、雙根據(jù)需要，可由原來的單渣法發(fā)展到雙渣法、雙渣留渣法等操作；在出鋼制度上，采用堿性包襯渣留渣法等操作；在出鋼制度上，采用堿性包襯紅包出鋼、低溫弱脫氧出鋼、擋渣出鋼等措施。紅包出鋼、低溫弱脫氧出鋼、擋渣出鋼等措施。p 轉爐鐵水預處理主要有轉爐鐵水預處理主要有H爐爐、SRP法法和和Q-BOP法法三種工藝。下表給出了三種工藝技術的比較（三種工藝。下表給出了三種工藝技術的比較（2005年）。年）。17/11:12:08工藝方法工藝方法H爐法爐法SRP法法Q-

13、BOP法法開發(fā)單位開發(fā)單位神戶制鋼神戶制鋼住友金屬住友金屬川崎公司川崎公司工藝特點工藝特點頂吹轉爐加頂吹浸入式噴粉槍頂吹轉爐加頂吹浸入式噴粉槍、先脫、先脫P后脫后脫S頂吹轉爐底吹頂吹轉爐底吹攪拌，轉爐渣攪拌，轉爐渣作脫作脫P劑劑底吹噴粉轉爐底吹噴粉轉爐，底部噴粉吹，底部噴粉吹O2轉爐容量轉爐容量/t802506頂吹供頂吹供O2強度強度/m3(t-min)-11.251.01.31.22.0渣料消耗（渣料消耗（kg/t）石灰石灰 螢石螢石鐵皮鐵皮轉爐渣轉爐渣Na2CO3152010152081081031525202528-2535-58-處理時間處理時間/min12min脫脫P，3min脫脫S

14、8105終渣堿度終渣堿度33.522.53.3脫磷率脫磷率(%)7585859390脫碳量（脫碳量（%）0.450.80.81.00.8渣中渣中T、Fe（%）53418/11:12:08p 比較三種轉爐鐵水預處理工藝，比較三種轉爐鐵水預處理工藝，SRP法是值得推法是值得推薦的方法薦的方法，其優(yōu)點主要是：，其優(yōu)點主要是： (1)采用轉爐采用轉爐“雙聯(lián)雙聯(lián)”工藝，預處理鐵水供精煉轉工藝，預處理鐵水供精煉轉爐用，精煉轉爐渣作為脫磷劑供脫磷爐使用。噸爐用，精煉轉爐渣作為脫磷劑供脫磷爐使用。噸鐵消耗鐵消耗CaO20 kg25 kg，可使鐵水含磷量，可使鐵水含磷量(質量質量分數(shù)分數(shù))降到降到0.011%。

15、 (2)可采用低堿度造渣工藝，獲得較高的脫可采用低堿度造渣工藝，獲得較高的脫P、脫、脫S效率（見下圖）。效率（見下圖）。 (3)熱效率高，可熔化熱效率高，可熔化5%7%的廢鋼。的廢鋼。 (4)生產(chǎn)效率高，純處理時間僅生產(chǎn)效率高，純處理時間僅13 min。19/11:12:08p 上述轉爐鐵水預處理工藝，在操作方法上有一上述轉爐鐵水預處理工藝，在操作方法上有一定區(qū)別。但其本質是相同的。即采用定區(qū)別。但其本質是相同的。即采用渣渣-鋼反應鋼反應進行脫進行脫P、S，而未采用噴粉工藝。以氣氧為主，而未采用噴粉工藝。以氣氧為主向熔池供氧，添加廢鋼控制反應溫度。向熔池供氧，添加廢鋼控制反應溫度。20/11:

16、12:08爐渣堿度對脫磷的影響爐渣堿度對脫磷的影響21/11:12:084.2 影響終點影響終點w（P）分配系數(shù)）分配系數(shù)LP的因素的因素p 武鋼第二煉鋼廠現(xiàn)有武鋼第二煉鋼廠現(xiàn)有3座公稱容量座公稱容量90t的全爐役的全爐役濺渣復吹轉爐，底吹供氣強度在濺渣復吹轉爐，底吹供氣強度在0.030.06m3/(mint)之間。影響終點之間。影響終點Lp (Lp=w(P)/wP)的因素有的因素有終點溫度終點溫度t、終渣堿度終渣堿度R和和全鐵含量全鐵含量、冶煉過程的、冶煉過程的底吹強度底吹強度Q和和渣的狀渣的狀況況等。等。22/11:12:08p 4.2.1 終點溫度終點溫度p 終點溫度對終點終點溫度對終點

17、Lp的影響見下圖的影響見下圖: 終點溫度對終點溫度對Lp的影響的影響 隨溫度的升高，隨溫度的升高，LP變小，這是因為脫變小，這是因為脫P是一個放熱反應。是一個放熱反應。23/11:12:08p 4.2.2 終渣終渣w（TFe）p 終渣對終渣對Lp 的影響見下圖的影響見下圖：當當w(TFe)22%時時,aFeO并不能成比例地增大，并不能成比例地增大，卻生成了卻生成了3CaOFe2O3，反而使渣堿度變小反而使渣堿度變小,稀釋了（稀釋了（CaO）的堿度，）的堿度，減弱了渣的去減弱了渣的去P作用，作用，所以所以Lp 反而變小。反而變小。W(TFe)對對Lp的影響的影響24/11:12:08p 4.2.

18、3 終渣終渣Rp 下圖顯示了終渣堿度下圖顯示了終渣堿度R對對Lp的影響：的影響： R對對Lp的影響的影響 R在在3.7 時，時，Lp是極大值。是極大值。這是因為在堿性渣條件這是因為在堿性渣條件下下2CaOSiO24CaOP2O5都能生成，兩者均消耗都能生成，兩者均消耗(CaO)，故脫磷需要較高，故脫磷需要較高的堿度。堿度過高時的堿度。堿度過高時,使使爐渣變粘，惡化了去爐渣變粘，惡化了去P的的動力學條件，故反而不利動力學條件，故反而不利于去于去P。25/11:12:09p 4.2.4 底吹強度底吹強度Qp 第二煉鋼廠轉爐冶煉時采用底吹自動供氣，前第二煉鋼廠轉爐冶煉時采用底吹自動供氣，前10min

19、 吹吹N2，此后吹，此后吹Ar。下圖示出了。下圖示出了Lp 和底吹和底吹強度強度Q的關系的關系 ：底吹強度對底吹強度對Lp的影響的影響 它條件相同的情況下它條件相同的情況下,在在Q為為0.047時，時，Lp為為極大值，所以生產(chǎn)中極大值，所以生產(chǎn)中選擇了底吹供氣強度選擇了底吹供氣強度為為0.040.05 m3/mint。26/11:12:09爐號爐號低吹強度低吹強度/( m3min-1t-1)溫度溫度/爐渣狀況爐渣狀況LpRw(TFe)/%B2311560.0316724.120.690B2312670.04516824.215.1124B2313230.0616723.910.675p下表列出

20、了底吹供氣強度對終渣下表列出了底吹供氣強度對終渣Lp 影響的影響的3爐吹煉爐吹煉 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) ：底吹強度對終渣底吹強度對終渣Lp的影響的影響 27/11:12:09終點渣狀況終點渣狀況有爐渣噴濺有爐渣噴濺Lp無爐渣噴濺無爐渣噴濺Lp范圍范圍平均平均范圍范圍平均平均流動性好流動性好3916593.72810969.2終渣特粘終渣特粘4859543866524.2.5 過程渣狀況過程渣狀況p過程渣狀況主要是指爐渣流動性，即脫過程渣狀況主要是指爐渣流動性，即脫P反應動力反應動力學條件的好壞。終渣學條件的好壞。終渣Lp與過程渣狀況的關系見下表。與過程渣狀況的關系見下表。終渣終渣Lp與過程渣狀況、終渣狀況

21、的關系與過程渣狀況、終渣狀況的關系 28/11:12:09p 從表中數(shù)據(jù)可以看到，當有爐渣噴濺，渣的流從表中數(shù)據(jù)可以看到，當有爐渣噴濺，渣的流動性好時，動性好時，Lp值較大。這也反映出過程渣一直值較大。這也反映出過程渣一直處于良好的化渣狀態(tài)，正是脫處于良好的化渣狀態(tài)，正是脫P 所需要的高堿所需要的高堿度流動性好的渣?，F(xiàn)場實際情況是轉爐的爐容度流動性好的渣?，F(xiàn)場實際情況是轉爐的爐容比只有比只有0.74m3/t，與正常情況相比此值偏小，所，與正常情況相比此值偏小，所以即使正常泡沫化的爐渣也易發(fā)生噴濺，造成以即使正常泡沫化的爐渣也易發(fā)生噴濺，造成粘槍粘罩、質量事故及降低金屬收得率。若不粘槍粘罩、質量

22、事故及降低金屬收得率。若不出現(xiàn)爐渣噴濺，爐渣泡沫化程度又不夠。因此出現(xiàn)爐渣噴濺，爐渣泡沫化程度又不夠。因此操作時要求控制爐渣處于爐口要噴不噴的狀況操作時要求控制爐渣處于爐口要噴不噴的狀況。 29/11:12:09裝入量裝入量/t鐵水情況鐵水情況過程加入過程加入散裝料散裝料/t終渣終渣R鐵水量鐵水量/t鐵水鐵水w（Si）/%活性灰活性灰輕燒輕燒平均平均范圍范圍8878.30.423.11.93.73.04.54.3 終點終點wP0.010%的操作的部分控制的操作的部分控制p 4.3.1 終渣終渣R的控制的控制p 一次拉碳出鋼的終渣一次拉碳出鋼的終渣R ，按下表配制。由于一，按下表配制。由于一般普

23、通廢鋼、低般普通廢鋼、低S、低、低Mn廢鋼中都含有廢鋼中都含有0.2%以以上的鋼，所以在配上的鋼，所以在配R時，以時，以裝入量計算裝入量計算為好。為好。30/11:12:09鋼種鋼種造渣造渣方式方式出鋼出鋼w（C）/%出鋼溫度出鋼溫度/出鋼出鋼w（P）/%范圍范圍平均平均值值范圍范圍平均平均值值范圍范圍平均平均值值15CrMoR雙渣雙渣0.0260.0360.0311725173517300.0070.0090.008HG70B單渣單渣0.020.040.031700173017200.0080.0110.010雙渣與單渣去雙渣與單渣去P效果的對比效果的對比 4.3.2 雙渣操作雙渣操作p若后

24、期去若后期去P的條件不好，出鋼過程回的條件不好，出鋼過程回P較多，則可采較多，則可采取雙渣操作。第一期渣倒爐時盡量多倒渣，有鐵水取雙渣操作。第一期渣倒爐時盡量多倒渣，有鐵水倒出時抬爐。下表是鐵水條件相同的情況下，雙渣倒出時抬爐。下表是鐵水條件相同的情況下，雙渣與單渣去與單渣去P效果的對比。效果的對比。31/11:12:09 比較鐵水原始含磷量不同時單渣法和雙渣法脫比較鐵水原始含磷量不同時單渣法和雙渣法脫磷的區(qū)別，得出以下結論：磷的區(qū)別，得出以下結論：p 對對脫磷脫磷而言而言雙渣法明顯優(yōu)于單渣法雙渣法明顯優(yōu)于單渣法， 雙渣法的雙渣法的操作要點是爐渣前期堿度操作要點是爐渣前期堿度2.0，噸鋼加入紅

25、泥，噸鋼加入紅泥球球6kg以提高爐渣中以提高爐渣中FeO含量，一批料化清后，含量，一批料化清后，搖爐倒渣，再造新渣，繼續(xù)冶煉。搖爐倒渣，再造新渣，繼續(xù)冶煉。 采用雙渣法采用雙渣法在吹煉前期在吹煉前期(6min)即可將磷降至即可將磷降至0.015%，脫，脫磷率達磷率達75%以上，在隨后的冶煉中鋼中磷略有以上，在隨后的冶煉中鋼中磷略有降低降低,但需繼續(xù)吹煉提高鋼水溫度后才能出鋼。但需繼續(xù)吹煉提高鋼水溫度后才能出鋼。p 轉爐將碳降至轉爐將碳降至0.03% 0.05%時，吹損率由鋼中時，吹損率由鋼中碳為碳為0.20%時的時的7%左右增至左右增至8.5%左右，使鋼鐵左右，使鋼鐵料消耗噸鋼增加超過料消耗噸

26、鋼增加超過10kg。所以所以除非生產(chǎn)特殊除非生產(chǎn)特殊品種，此工藝決不可取。因此，品種，此工藝決不可取。因此，雙渣法雙渣法只在冶只在冶煉煉低磷鋼低磷鋼中有優(yōu)勢。中有優(yōu)勢。32/11:12:09拉碳方式拉碳方式出鋼出鋼w（C）/%出鋼出鋼w（P）/%出鋼出鋼溫度溫度/終渣終渣w（TFe）/%一次拉碳一次拉碳出鋼出鋼0.0260.0350.0070.0101670168819.0521.900.0450.0540.0080.0121685169419.1022.15高拉補吹高拉補吹出鋼出鋼0.0250.0340.0070.0091677168516.8019.940.0400.0530.0080.0

27、111680169216.9019.034.3.3 高拉補吹的控制高拉補吹的控制p高拉補吹是在碳高于出鋼碳時提槍倒爐，調高拉補吹是在碳高于出鋼碳時提槍倒爐，調入活性灰、輕燒等，重新造渣，點吹至出鋼入活性灰、輕燒等，重新造渣，點吹至出鋼碳后再出鋼。高拉補吹的效果見下表：碳后再出鋼。高拉補吹的效果見下表： 高拉補吹操作的去磷效果高拉補吹操作的去磷效果 33/11:12:09鋼種鋼種合金增合金增P/%爐渣回爐渣回P/%總回總回P/%無取向硅鋼無取向硅鋼00.00080.00140.00080.0014取向硅鋼取向硅鋼00.00150.00260.00150.0026低合金鋼低合金鋼0.00240.0

28、0360.00170.00260.0040.0074.3.4 出鋼回出鋼回P的控制的控制在出鋼過程中，由于大罐爐渣在出鋼過程中，由于大罐爐渣R和和w（TFe）下降，）下降，加上脫氧劑直接還原爐渣中加上脫氧劑直接還原爐渣中P2O5，合金含有微量，合金含有微量的的P等，都會發(fā)生回磷。第二煉鋼廠使用擋渣塞、等，都會發(fā)生回磷。第二煉鋼廠使用擋渣塞、擋渣球后。到擋渣球后。到RH的渣厚一般在的渣厚一般在3060mm之間，之間，此時，此時，過程回磷情況見下表：過程回磷情況見下表：34/11:12:095.轉爐煉鋼常見的脫磷技術轉爐煉鋼常見的脫磷技術p 目前，轉爐煉鋼常見的脫磷技術有：目前，轉爐煉鋼常見的脫磷

29、技術有：轉爐大渣轉爐大渣量脫磷、雙渣脫磷、轉爐雙聯(lián)脫磷及轉爐預脫量脫磷、雙渣脫磷、轉爐雙聯(lián)脫磷及轉爐預脫磷磷等，這些技術在生產(chǎn)中取得了良好的脫磷效等，這些技術在生產(chǎn)中取得了良好的脫磷效果，其中日本先進煉鋼廠的實踐證明，采用果，其中日本先進煉鋼廠的實踐證明，采用雙雙聯(lián)法轉爐煉鋼聯(lián)法轉爐煉鋼工藝，可低成本大批量地生產(chǎn)低工藝，可低成本大批量地生產(chǎn)低磷鋼和超低磷鋼。磷鋼和超低磷鋼。p 本節(jié)著重介紹本節(jié)著重介紹雙聯(lián)法雙聯(lián)法。35/11:12:095.1 轉爐雙聯(lián)法簡介轉爐雙聯(lián)法簡介p 轉爐雙聯(lián)法冶煉是轉爐煉鋼一項新工藝。該工轉爐雙聯(lián)法冶煉是轉爐煉鋼一項新工藝。該工藝藝20世紀世紀90年代產(chǎn)生于日本，現(xiàn)在

30、日本住友金年代產(chǎn)生于日本，現(xiàn)在日本住友金屬和歌山廠、川崎制鐵水島廠、屬和歌山廠、川崎制鐵水島廠、NKK福山廠以福山廠以及新日鐵室蘭廠等均采用轉爐雙聯(lián)法冶煉工藝及新日鐵室蘭廠等均采用轉爐雙聯(lián)法冶煉工藝進行大規(guī)模生產(chǎn)。進行大規(guī)模生產(chǎn)。p 轉爐雙聯(lián)法工藝被日本住友和歌山廠稱為轉爐雙聯(lián)法工藝被日本住友和歌山廠稱為SRP法、新日鐵室蘭廠稱為法、新日鐵室蘭廠稱為LDORP法、法、NKK福福山廠稱為山廠稱為LDNRP法，操作方式都是采用法，操作方式都是采用兩座兩座轉爐雙聯(lián)轉爐雙聯(lián)作業(yè)，一座進行鐵水脫磷操作，稱為作業(yè)，一座進行鐵水脫磷操作，稱為脫磷爐脫磷爐，另一座轉爐接受來自脫磷爐的低磷鐵，另一座轉爐接受來自

31、脫磷爐的低磷鐵水進行脫碳操作，該轉爐稱為水進行脫碳操作，該轉爐稱為脫碳爐脫碳爐。也就是。也就是將鐵水脫磷和脫碳分開由兩座轉爐來完成，有將鐵水脫磷和脫碳分開由兩座轉爐來完成，有別于傳統(tǒng)上在一座轉爐內既要完成鐵水脫磷又別于傳統(tǒng)上在一座轉爐內既要完成鐵水脫磷又要完成脫碳。要完成脫碳。 36/11:12:09p典型的雙聯(lián)法典型的雙聯(lián)法工藝流程工藝流程為高爐鐵水為高爐鐵水一一鐵水脫硫鐵水脫硫預處理預處理一一轉爐脫磷轉爐脫磷一一轉爐脫碳轉爐脫碳一一二次精煉二次精煉一一連鑄連鑄，具體見下圖。，具體見下圖。轉爐雙聯(lián)法煉鋼工藝流程圖轉爐雙聯(lián)法煉鋼工藝流程圖37/11:12:095.2 雙聯(lián)法的主要優(yōu)勢：雙聯(lián)法的

32、主要優(yōu)勢： 爐內自由空間大，允許強烈攪拌鋼水；爐內自由空間大，允許強烈攪拌鋼水； 頂吹供氧；頂吹供氧； 高強度底吹（高強度底吹（0.3m3/(tmin)）；）； 不需要預脫硅；不需要預脫硅； 廢鋼比較高（廢鋼比較高（8%10%）；）； 爐渣堿度較低（爐渣堿度較低（1.52）；）； 渣量少；渣量少； 處理后鐵水溫度較高（處理后鐵水溫度較高（1350）。）。38/11:12:095.3 國內外生產(chǎn)實績國內外生產(chǎn)實績p 5.3.1 SRP法法p SRP(Simple Refining Process)工藝是工藝是20世紀世紀80年代后期日本住友金屬開發(fā)的，即將一座轉爐年代后期日本住友金屬開發(fā)的，即將

33、一座轉爐作為作為脫磷爐脫磷爐對鐵水進行脫對鐵水進行脫Si、脫、脫P預處理，生產(chǎn)預處理，生產(chǎn)的低的低Si、低、低P半鋼水再送人第二座轉爐半鋼水再送人第二座轉爐脫碳爐脫碳爐降降碳提溫碳提溫,實現(xiàn)少渣冶煉。這種工藝的優(yōu)點在于節(jié)實現(xiàn)少渣冶煉。這種工藝的優(yōu)點在于節(jié)省基建投資、降低各項消耗，減少環(huán)境污染，省基建投資、降低各項消耗，減少環(huán)境污染，且能高效率大量處理鐵水且能高效率大量處理鐵水,使轉爐精料冶煉，控使轉爐精料冶煉，控制氧化性、高拉碳出鋼及減少鋼中夾雜物等。制氧化性、高拉碳出鋼及減少鋼中夾雜物等。39/11:12:09 脫磷爐脫磷爐脫碳爐脫碳爐爐容量爐容量250t STB250t STB頂吹氣體頂吹

34、氣體O2(11.3 Nm3/tmin)O2(22.7Nm3/tmin)底吹氣體底吹氣體CO2(0.050.2Nm3/tmin)CO2(0.050.2 Nm3/tmin)渣料渣料BOF渣渣-(Fe礦礦)-CaO-CaF2 3060kg/tCaO-MgO1020kg/t處理時間處理時間810min1318min脫碳爐和脫磷爐的操作條件脫碳爐和脫磷爐的操作條件p在這種工藝中，兩臺復吹轉爐中的一臺作為在這種工藝中，兩臺復吹轉爐中的一臺作為脫磷爐，另一臺作為脫碳爐。脫碳爐產(chǎn)生的爐脫磷爐，另一臺作為脫碳爐。脫碳爐產(chǎn)生的爐渣可作為脫磷爐的脫磷劑，從而減少石灰消耗，渣可作為脫磷爐的脫磷劑，從而減少石灰消耗，達

35、到穩(wěn)定而快速的精煉效果。達到穩(wěn)定而快速的精煉效果。40/11:12:09住友金屬鹿島廠煉鋼工藝流程住友金屬鹿島廠煉鋼工藝流程p日本住友金屬日本住友金屬鹿島制鐵所鹿島制鐵所41/11:12:09p日本住友金屬日本住友金屬和歌山制鐵所和歌山制鐵所住友金屬和歌山制鐵所的生產(chǎn)流程住友金屬和歌山制鐵所的生產(chǎn)流程住友金屬和歌山制鐵所年產(chǎn)住友金屬和歌山制鐵所年產(chǎn)粗鋼粗鋼390萬萬t。該廠脫磷轉爐。該廠脫磷轉爐與脫碳轉爐設在不同跨間與脫碳轉爐設在不同跨間,吹煉時間為吹煉時間為920min,周期控周期控制在制在20min以內。一個轉爐以內。一個轉爐煉鋼車間給煉鋼車間給3臺連鑄機供鋼臺連鑄機供鋼水水,是目前世界上

36、煉鋼生產(chǎn)是目前世界上煉鋼生產(chǎn)節(jié)奏最快的鋼廠。節(jié)奏最快的鋼廠。42/11:12:09p和歌山制鐵所和歌山制鐵所SRP法的優(yōu)點：法的優(yōu)點： (1)可高效率、低成本、大批量生產(chǎn)潔凈鋼，顯可高效率、低成本、大批量生產(chǎn)潔凈鋼，顯著改善著改善IF鋼板抗二次加工脆化和熱軋鋼板低溫鋼板抗二次加工脆化和熱軋鋼板低溫沖擊韌性等性能；沖擊韌性等性能； (2)煉鐵生產(chǎn)可以采用較高磷含量的低價位鐵礦煉鐵生產(chǎn)可以采用較高磷含量的低價位鐵礦石，鐵水磷含量放寬至石，鐵水磷含量放寬至0.100.15，降低了，降低了礦石采購成本；礦石采購成本； (3)煉鋼時可以使用錳礦石，取代煉鋼時可以使用錳礦石，取代MnFe合金；合金； (4

37、)煉鋼渣量顯著降低，脫碳爐渣可返回用于脫煉鋼渣量顯著降低，脫碳爐渣可返回用于脫磷轉爐；磷轉爐； (5)脫磷爐渣不經(jīng)蒸汽穩(wěn)定化處理脫磷爐渣不經(jīng)蒸汽穩(wěn)定化處理,可直接鋪路；可直接鋪路； (6)加快了大型轉爐的生產(chǎn)節(jié)奏，與高拉速連鑄加快了大型轉爐的生產(chǎn)節(jié)奏，與高拉速連鑄機相匹配；機相匹配； (7)生產(chǎn)工序緊湊。生產(chǎn)工序緊湊。43/11:12:09p 5.3.2 神戶神戶H爐工藝爐工藝神戶制鋼煉鋼廠平面布置圖神戶制鋼煉鋼廠平面布置圖 由于神戶制鋼生產(chǎn)由于神戶制鋼生產(chǎn)的高碳鋼比例較大，因的高碳鋼比例較大，因此轉爐的脫磷負荷大。此轉爐的脫磷負荷大。鐵水脫磷、脫硫預處理鐵水脫磷、脫硫預處理采用采用H爐爐(專

38、用轉爐專用轉爐)。 44/11:12:09神戶制鋼的爐鐵水預處理工藝流程圖神戶制鋼的爐鐵水預處理工藝流程圖45/11:12:09用用H爐進行鐵水脫磷、脫硫處理具有如下特征：爐進行鐵水脫磷、脫硫處理具有如下特征： H爐內空間大，進行鐵水預處理時，爐內反應效爐內空間大，進行鐵水預處理時，爐內反應效率高、反應速度快，可在較短的時間內連續(xù)完率高、反應速度快，可在較短的時間內連續(xù)完成脫磷、脫硫處理；成脫磷、脫硫處理； 可以用塊狀生石灰和轉爐渣代替部分脫磷渣；可以用塊狀生石灰和轉爐渣代替部分脫磷渣； 脫磷過程中添加部分錳礦，可提高脫磷效率，脫磷過程中添加部分錳礦，可提高脫磷效率，且增加了鐵水中的錳含量。且

39、增加了鐵水中的錳含量。46/11:12:09p5.3.3 新日鐵新日鐵LD-ORP(Optimizing Refining Process)工藝工藝爐容量爐容量/t290頂吹氣體頂吹氣體O2最大最大25000Nm3/h鐵水比鐵水比86%100%脫磷處理脫磷處理氧單耗氧單耗812Nm3/t氣氧比氣氧比60%95%頂吹氧頂吹氧0.050.1Nm3/tmin底噴粉底噴粉渣料：渣料：CaCO370300kg/min N2：0.050.1Nm3/tmin頂加渣料頂加渣料CaO：610kg/t CaF2：02kg/t 脫硫處理脫硫處理底吹底吹渣料渣料：CaO+Na2CO3300700kg/min N2：0

40、.050.1Nm3/tminLD-ORP的處理條件的處理條件47/11:12:09新日鐵名古屋新日鐵名古屋LD-ORP工藝工藝p日本新日鐵日本新日鐵八幡制鐵所八幡制鐵所48/11:12:09新日鐵君津制鐵所第二煉鋼廠新日鐵君津制鐵所第二煉鋼廠LD-ORPLD-ORP流程流程p日本新日鐵日本新日鐵君津制鐵所君津制鐵所49/11:12:09p LD-ORP工藝渣量少、可生產(chǎn)高純凈鋼。脫磷轉工藝渣量少、可生產(chǎn)高純凈鋼。脫磷轉爐弱供氧，大渣量，堿度為爐弱供氧，大渣量，堿度為2.53.0，溫度為，溫度為13201350，純脫磷時間約為，純脫磷時間約為910min，冶煉周，冶煉周期約期約20min，廢鋼比

41、通常為，廢鋼比通常為9，為了提高產(chǎn)量，為了提高產(chǎn)量，目前廢鋼比已達到目前廢鋼比已達到1114%，經(jīng)脫磷后的半鋼，經(jīng)脫磷后的半鋼水（水（0.020）兌入脫碳轉爐，總收得率）兌入脫碳轉爐，總收得率92以上。轉爐的復吹壽命約以上。轉爐的復吹壽命約4000爐。脫碳轉爐強供爐。脫碳轉爐強供氧，少渣量，冶煉周期為氧，少渣量，冶煉周期為2830min，脫碳轉爐不，脫碳轉爐不使用廢鋼。從脫磷至脫碳結束的總冶煉周期約為使用廢鋼。從脫磷至脫碳結束的總冶煉周期約為50min。 50/11:12:09p5.3.4 MURC技術技術p 新日鐵室蘭制鐵所新日鐵室蘭制鐵所(兩座兩座270tLD-OB轉爐轉爐)和大和大分制鐵

42、所分制鐵所(3座座370t復吹轉爐復吹轉爐)受設備和產(chǎn)品的限受設備和產(chǎn)品的限制，難以采用雙聯(lián)法工藝，為此采用了新日鐵制，難以采用雙聯(lián)法工藝，為此采用了新日鐵開發(fā)的開發(fā)的MURC技術。在同一轉爐進行鐵水脫磷技術。在同一轉爐進行鐵水脫磷預處理和脫碳吹煉，類似傳統(tǒng)煉鋼的雙渣法。預處理和脫碳吹煉，類似傳統(tǒng)煉鋼的雙渣法。室蘭制鐵所和大分制鐵所全部采用室蘭制鐵所和大分制鐵所全部采用MURC工藝工藝，見下圖。，見下圖。 51/11:12:09新日鐵大分制鐵所的新日鐵大分制鐵所的MURC工藝示意圖工藝示意圖52/11:12:09廠家廠家脫磷吹煉脫磷吹煉時間時間/min脫磷后脫磷后溫度溫度/脫磷后脫磷后磷含量磷

43、含量/%脫碳冶煉脫碳冶煉周期周期/min脫碳吹煉脫碳吹煉時間時間/min住友和歌山住友和歌山制鐵所制鐵所1012130013500.01209住友金屬住友金屬鹿島制鐵所鹿島制鐵所81350-3014新日鐵君津新日鐵君津二煉鋼廠二煉鋼廠910132013500.0203012JFE京濱京濱制鐵所制鐵所1213500.01-JFE福山福山制鐵所制鐵所81013500.01225271113日本鋼鐵廠轉爐雙聯(lián)法主要工藝技術參數(shù)對比日本鋼鐵廠轉爐雙聯(lián)法主要工藝技術參數(shù)對比53/11:12:095.3.5 寶鋼的寶鋼的BRP技術技術p 寶鋼分公司也從寶鋼分公司也從2002年開始進行了轉爐脫磷年開始進行了

44、轉爐脫磷-脫脫碳雙聯(lián)工藝的自主技術研究，稱為碳雙聯(lián)工藝的自主技術研究，稱為BRP(Baosteel BOF Refining Process)工藝。工藝。p 寶鋼開發(fā)了一整套轉爐脫磷寶鋼開發(fā)了一整套轉爐脫磷-脫碳的工藝技術，脫碳的工藝技術，主要包括頂?shù)坠饽Ｊ?、造渣模式、溫度控制主要包括頂?shù)坠饽Ｊ?、造渣模式、溫度控制和脫磷控制模式等。和脫磷控制模式等?4/11:12:09BRP法操作步驟法操作步驟p 寶鋼第一煉鋼廠寶鋼第一煉鋼廠3座座300t復吹轉爐的雙聯(lián)法設備配復吹轉爐的雙聯(lián)法設備配置和工藝布置與傳統(tǒng)轉爐煉鋼車間基本一致。每座轉置和工藝布置與傳統(tǒng)轉爐煉鋼車間基本一致。每座轉爐均具有脫磷和

45、脫碳功能，可采用雙聯(lián)法冶煉，亦可爐均具有脫磷和脫碳功能，可采用雙聯(lián)法冶煉，亦可進行常規(guī)冶煉，切換靈活。進行常規(guī)冶煉，切換靈活。 55/11:12:09pBRP生產(chǎn)實績生產(chǎn)實績BRP法生產(chǎn)的法生產(chǎn)的X70管線鋼和簾線鋼管線鋼和簾線鋼的磷含量與傳統(tǒng)工藝的對比的磷含量與傳統(tǒng)工藝的對比BRP開發(fā)了一些高難度、開發(fā)了一些高難度、高附加值產(chǎn)品高附加值產(chǎn)品,如簾線鋼、如簾線鋼、抗抗HIC的的X65管線鋼、管線鋼、2Cr13不銹鋼、不銹鋼、S135鉆桿鉆桿鋼等冶煉工藝技術。鋼等冶煉工藝技術。BRP法生產(chǎn)的法生產(chǎn)的X70管線鋼與簾管線鋼與簾線鋼與傳統(tǒng)工藝的磷含量線鋼與傳統(tǒng)工藝的磷含量對比見右圖。對比見右圖。56

46、/11:12:09爐次爐次PST.ONH總計總計130424311.090240516321.194.1330412241.071440611291.087平均平均35.04.815.829.01.085.5 BRP技術生產(chǎn)的技術生產(chǎn)的4爐爐抗抗HIC X60管線鋼水的化學成分管線鋼水的化學成分/10-4% 57/11:12:09轉爐雙聯(lián)法轉爐雙聯(lián)法脫磷與混鐵車、鐵水罐法脫磷相比，在大批量脫磷與混鐵車、鐵水罐法脫磷相比，在大批量生產(chǎn)純凈鋼時具有如下生產(chǎn)純凈鋼時具有如下優(yōu)勢優(yōu)勢： 轉爐容量大，有充分的反應空間，反應動力學轉爐容量大，有充分的反應空間，反應動力學條件優(yōu)越，鐵水中磷可脫到條件優(yōu)越，鐵

47、水中磷可脫到0.010以下，為少以下，為少渣冶煉創(chuàng)造了條件。渣冶煉創(chuàng)造了條件。 轉爐雙聯(lián)法為生產(chǎn)超低磷鋼、管線鋼及優(yōu)質寬轉爐雙聯(lián)法為生產(chǎn)超低磷鋼、管線鋼及優(yōu)質寬厚板鑄坯提供了有利的條件。厚板鑄坯提供了有利的條件。 工序簡化，人員減少。工序簡化，人員減少。 成本相對較低。據(jù)統(tǒng)計，轉爐脫碳渣用于另一成本相對較低。據(jù)統(tǒng)計，轉爐脫碳渣用于另一座轉爐脫磷的雙聯(lián)法，生產(chǎn)座轉爐脫磷的雙聯(lián)法，生產(chǎn)1t鐵水的鋼鐵料消鐵水的鋼鐵料消耗比傳統(tǒng)方法減少耗比傳統(tǒng)方法減少25kg，石灰消耗減少，石灰消耗減少40，噸鋼成本降低約噸鋼成本降低約65元。元。58/11:12:096 超低磷鋼的生產(chǎn)工藝超低磷鋼的生產(chǎn)工藝p 冶煉冶煉超低磷鋼超低磷鋼已有兩種途徑。已有兩種途徑。一種一種是在歐洲和是在歐洲和北美興起的，如下圖北美興起的，如下圖1所示。利用這種方法，磷所示。利用這種方法，磷含量含量(質量分數(shù)質量分數(shù))一般在一般在(6070)10-6。另一種另一種途途徑是在日本興起的，如下圖徑是在日本興起的，如下圖2所示，完全采用預所示，完全采用預處理鐵水，將鐵水中的磷含量處理鐵水，將鐵水中的磷含量(質量分數(shù)質量分數(shù))降