日本转炉脱磷炼钢工艺发展

张兰格

JFE的LD-NRP工艺

福山制铁所有两个炼钢厂(第二炼钢厂和第三炼钢厂)。该制铁所是日本粗钢产量最高的厂家(1080万t/a)。第三炼钢厂有2座320t顶底复吹转炉,采用LD-NRP工艺(双联法),一座转炉脱磷,另一座脱碳;转炉脱磷能力为450万t/a。该厂1999年开始全量铁水转炉脱磷预处理。脱磷转炉指标:吹炼时间为10min;废钢比为7%～10%;氧气流量为30000m3/h,底吹气体流量为3000m3/h;石灰消耗为10～15kg/t。脱碳转炉指标:炉龄低于脱磷转炉,转炉在炉役前期用于脱碳,炉役后期用于脱磷,炉龄约7000炉;石灰消耗5～6kg/t。

第二炼钢厂有3座250t顶底复吹转炉;采用传统“三脱”工艺(NRP)。“三脱”处理能力420万t/a。该厂统计的生产数据表明,铁水罐内脱磷处理周期长,产能低;LD-NRP技术与常规冶炼技术相比,每吨钢成本低5美元左右。此外,JFE京滨炼钢厂的2座330t转炉也采用双联法炼钢。

住友金属的SRP工艺

住友金属鹿岛制铁所有两个炼钢厂,第一炼钢厂3座250t转炉,采用该公司发明的SRP工艺(双联法)炼钢,第二炼钢厂2座250t转炉,采用常规冶炼工艺。第一炼钢厂一座转炉脱磷,另两座转炉脱碳(二吹一),脱磷铁水富余25%,运送给第二炼钢厂。脱磷转炉指标:吹炼时间为8min;冶炼周期为22min;废钢比为10%(加轻废钢);出铁温度为1350℃;渣量为40kg/t。脱碳转炉指标:吹炼时间为14min;冶炼周期为30min;锰矿用量为15kg/t(Mn回收率:30%～40%);渣量为20kg/t(以干渣方式回收)。住友金属和歌山制铁所粗钢年产能390万t。炼钢生产采用SRP法,100%铁水经转炉脱磷。

该厂脱磷转炉与脱碳转炉设在不同跨,脱磷转炉和脱碳转炉的吹炼时间9～12min,转炉炼钢的冶炼周期控制在20min以内。一个转炉炼钢车间供钢水给三台连铸机,是目前世界炼钢生产节奏最快的钢厂。和歌山制铁所SRP法优点是1)可采用较高磷含量的低价位铁矿石炼铁,铁水磷含量放宽至0.10%～0.15%,降低了矿石采购成本;(2)炼钢时,可以使用锰矿石取代FeMn合金;(3)与高拉速连铸机相匹配,加快了大型转炉的生产节奏;(4)脱碳炉渣可返回用于脱磷转炉,炼钢渣量显著降低;(5)脱磷炉渣不经蒸汽稳定化处理,可直接铺路;降低了炉渣处理成本;(6)建立起高效率、低成本、大批量生产洁净钢的平台,显著改善IF钢板抗二次加工脆化和热轧钢板低温冲击韧性等性能;(7)工序紧凑。

张兰格

神户制钢的H炉

由于神户制钢生产的高碳钢比例较大,转炉的脱磷负荷大,铁水脱磷、脱硫预处理用H炉(专用转炉),处理过程分两步:首先在高炉出铁沟用喷吹法对铁水进行脱硅处理,用撇渣器去除脱硅渣后,将铁水再兑入H炉进行脱磷、脱硫。脱磷时,喷吹石灰系渣料、同时顶吹氧气;脱磷后,再喷入苏打粉系渣料脱硫。经预处理的铁水再装入另一座转炉进行脱碳。

用H炉进行铁水脱磷、脱硫处理具有如下特征:

(1)H炉内空间大,进行铁水预处理时,炉内反应效率高、反应速度快,可在较短的时间内连续完成脱磷、脱硫处理;

(2)可用块状生石灰和转炉渣代替部分脱磷渣;

(3)脱磷过程中添加部分锰矿,可提高脱磷效率,且增加了铁水中的锰含量。

新日铁的MURC工艺

新日铁室兰制铁所(2座270tLD-OB转炉)和大分制铁所(3座370t复吹转炉)受设备和产品的限制,难于采用“双联法”工艺,为此全部采用了新日铁开发的MURC工艺,在同一转炉上进行铁水脱磷和脱碳吹炼,类似传统炼钢的“双渣法”。

采用MURC工艺,在同一座转炉上可连续脱硅、脱磷、除渣和脱碳。工艺过程是:铁水在转炉中脱硅、脱磷后倒炉排渣,保留铁水,脱磷渣一般倒出50%;然后造脱碳渣进行脱碳,脱碳后出钢,其脱碳渣可直接留在炉内用于下一炉脱磷吹炼;MURC工艺冶炼周期约33～35min。

与采用混铁车和铁水包脱磷工艺比较,采用这种工艺,可以加入一定量的废钢。脱磷炉脱磷渣碱度低(≤2)、wT.Fe≥8%,低温(约1350℃)操作,可达到高效脱磷;炉渣热循环,减少炼钢渣量和石灰用量。MURC法中间排渣是其最突出的特点。如果排渣不稳定,含磷渣排出少,将影响脱磷效果和脱碳炉的正常运行。因此,MURC法的关键是中间排脱磷渣的操作稳定性。在脱磷吹炼末期,会出现一定量的泡沫渣,可有效地利用渣的泡沫化进行排渣操作。渣的泡沫化是中间排渣的关键,应注意控制脱磷吹炼渣的成分和碱度。

超级大灯泡

(3)脱磷过程中添加部分锰矿,可提高脱磷效率,且增加了铁水中的锰含量。
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这句不是很懂，请楼主解释一下，谢谢