转炉脱磷及深脱磷

转炉脱磷工艺

近年来，随着我国钢材的发展，对低磷钢的生产要求越来越高，对高级别钢特别是低磷钢的需求大大增加，这些产品对钢中磷的质量分数提出了很高的要求，大多要求磷含量低于0.015%；低温用钢管、特殊深冲钢、镀锡板要求钢中磷低于0.010%；一些航空、原子能、耐腐蚀管线用钢要求磷低于0.005%，所以超低磷钢将成为以后发展的主要方向。下面是关于国内外对超低磷钢的生产研究。以及现场的一些主要工艺过程。

一国际上对超低磷钢的研究

日本发明的转炉脱磷工艺主要方法有：JFE的LD-NRP法，住友金属的SRP法，神户制钢的H炉，新日铁的LD-ORP法和MURC法。其操作方式住友有两种，第一种是采用两座转炉双联作业，一座是脱磷，另一座接受来自脱磷炉的低磷铁水脱碳，即“双联法”，典型的双联法工艺流程为：高炉铁水—铁水预处理—转炉脱磷—转炉脱碳—二次精炼—连铸;第二种是在同一座转炉上进行铁水脱磷和脱碳，类似传统的“双渣法”。

德国发明的转炉脱磷工艺：TBM工艺（蒂森底吹技术)

目前双联法是生产超低磷钢的最先进转炉炼钢法，其主要优势是：炉内自由空间大，允许强烈搅拌钢水，顶吹供氧，高强度底吹，不需要预脱硅，废钢比较高，炉渣碱度比较低，渣量低，处理后铁水温度较高（1350），脱磷效率明显提高。

1转炉脱磷新工艺

1.1JFE福山制铁所

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好的厂家。第三炼钢厂有2座320T的顶底复吹转炉，采用LD-NRP工艺（双联法），一座转炉脱磷，另一座转炉脱碳，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。

转炉脱磷指标：吹炼时间为10分钟，废钢比为7%~10%；氧气流量为30000立方米/h，底吹气体为3000立方米/h；石灰消耗为10~15kg/t。

转炉脱碳指标：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玩吨/年。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，每吨钢的成本降低5美元左右。此外，JFE京滨炼钢厂的两座330t转炉也采用双联法炼钢。

1.2住友金属鹿岛制铁所

住友金属鹿岛制铁所有两个炼铁厂，第一炼铁厂3座250t转炉，采用该公司发明的SRP法（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）。

1.3住友金属和歌山制铁所

住友金属和歌山制铁所粗钢产能390万吨。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，是目前世界上炼钢生产节奏最快的钢厂。SRP法优点是：

（1）可采用较高磷含量的低价铁矿石炼铁，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MnFe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。

1.4神户制钢

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，将铁水在兑入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，在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，且增加了铁水中的猛含量。

1.5新日铁八幡制铁所

新日铁八幡制铁所有两个炼钢厂，第一炼钢厂2座170t转炉，采用传统的三脱工艺；第二炼钢厂2座350t转炉生产采用新日铁名古屋制铁所发明的LD—ORP工艺（双联法）见下图：

1.6新日铁君津制铁所

新日铁君津制铁所有2个炼钢厂，第一炼钢厂和第二炼钢厂均采用KR法脱硫

（S<=0.002%）。第一炼钢厂有3座230t复吹转炉；第二炼钢厂有2座300t复吹转炉，采用LD—ORP法和MURC（双渣法）法两种工艺炼钢。

LD—ORP法渣量少，可生产高纯净钢。脱磷转炉弱供氧，大渣量，碱度2.5~3.0，温度为1320~1350，纯脱磷时间约为9~10min，冶炼周期约20min，废钢比通常为9%，为了提高产量，目前废钢比已达到11%~14%，经脱磷后钢水（P<=0.002%）兑入脱碳转炉，总收得率92%以上。转炉的复吹寿命约4000炉。脱碳转炉强供氧，少渣量，冶炼周期为28~30min，脱碳转炉不吃废钢。从脱磷至脱碳结束的总冶炼周期约为50Min.恰好与连铸机的浇灌周期50~60min相匹配。日本大型钢铁厂转炉双联法生产指标参见下表

1.7新日铁室兰制铁所和大分制铁所

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：铁水在转炉中的脱硅脱磷后倒炉排渣，保留铁水，脱磷渣一般倒出50%；然后造脱渣进行脱碳，脱碳后出钢，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，见下图