转炉双联法脱磷技术

②吨钢减少10kg的石灰消耗 ③住友金属采用了炉渣处理后通过炉顶料仓加入脱磷炉，
返回量为10~15kg/t ④新日铁君津厂和福山厂是采用留渣作业。 ⑤宝钢一炼钢采用的是将脱碳炉炉渣通过废钢料槽随废钢一道加
入到脱磷炉中。
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1.3、双联法工艺转炉配置特点
转炉采用双联法冶炼工艺的风险较小，因 为其设备配置和工艺布置同传统转炉炼钢车间 基本一致。双联法冶炼工艺使用与否相当灵活， 转炉不进行双联作业也可改为常规操作。
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3.3双联法脱碳阶段锰矿直接合金化
如下页图所示，在De-C冶炼中，熔池中[Mn]的行为与常规 冶炼法有相类似的变化。但有所不同的是：
De-C冶炼中[Mn]的最大值与装入[Mn]值的接近。 即锰得收得率很高。
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第2节：双联法脱磷工艺应用实践
——转炉脱磷的装入制度； ——转炉脱磷的造渣工艺； ——转炉脱磷的吹炼模式。
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2.1 转炉脱磷的装入制度
（1）铁水比（废钢比） ●热平衡：脱磷前脱硅，脱磷时热收入低；（Mn、C) ●确保后一工序：脱碳炉的温度需要；（碳不能降得太 多） ●几种铁水比条件下冶炼情况：见表：
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1.1、转炉法铁水脱磷的发展过程
⑤这一技术得到推广 住友金属和歌山厂、川崎制铁水岛厂、NKK福山厂以及新日铁室 兰厂等均采用转炉双联法冶炼工艺进行大规模生产。典型的转炉 法工艺流程为：高炉铁水→铁水脱硫预处理→转炉脱磷→转 炉脱碳→二次精炼→连铸。
⑥宝钢
● 2002年11月11日 宝钢一炼钢2号300t转炉应用转炉脱磷、少渣 冶
水平
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1.2.5、可用锰矿来替代锰铁合金
脱磷转炉的少渣冶炼，可以减少铁液中锰的氧化，也有利于渣中 锰的还原进入钢液中。也即钢液中残锰率高可以提高锰的利用 率，所以 可用锰矿来替代锰铁合金，对高锰钢、超低磷钢、纯 净钢等的冶炼优越性尤为突出。
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1.2.6、脱磷炉可以使用脱碳炉炉渣
①脱碳炉的炉渣可直接返回给脱磷炉使用 可以达到：综合利用炉渣； 相对减少炉渣量； 改善环境和降低成本。
——转炉双联法冶炼工艺技术在日本各大钢铁企业成功应 用，具有较好的借鉴和启发作用。
——我国各地钢铁企业规模、品种结构、现有条件都不尽相 同，因此应根据各自的客观条件和目标要求，采取因地 制宜的原则，以达到工艺目的。
——宝钢集团一钢公司300t转炉脱磷、少渣冶炼工艺与混铁 车脱磷相比，具有工艺合理技术经济指标好等优点，而 且工程投资仅为混铁车脱磷的八分之一。
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1.2.1、顶底复吹转炉进行铁水脱磷
转炉进行铁水脱磷有利条件
①转炉容量大，形状好 能形成良好的循环，有充分的反应空间；
②强烈的熔池搅拌（超音速射流作用下） 钢液、渣液、气体形成三相乳浊液，可加快炉 渣与铁水的反 应速度；
③激烈搅拌强化三传过程 能迅速消除铁水和炉渣间的温度差(30~50℃)，使脱磷能力得 到增强。
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3.2、转炉双联法脱碳的吹炼模式
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3.3双联法脱碳阶段锰矿直接合金化
(1)锰的分配比 ◆从锰在炼钢中氧化的热力学性质来分析Mn行为:
◆[Mn%]随(FeO)的含量增加而降低； ◆吹炼初期温度低，(FeO)含量高，Mn将大量氧化； ◆到炼钢中期，部分Mn还原； ◆到吹炼末期，(FeO)上升，锰重新氧化。
采用双联法冶炼工艺福山厂三炼钢300t转炉出钢至出钢时间 从31min减少到27min。
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1.2.4、提高转炉炉龄
①渣量少，对炉衬的侵蚀大大减轻； ②冶炼温度低、冶炼时间缩短，对耐火材料作用减弱； ③热循环得到改善，转炉炉底部位剥落减轻； ④转炉炉衬寿命即使在不进行喷补的条件下也可达到8000炉的
2.2 转炉脱磷的造渣工艺
2.2.1 炉渣碱度
（1）适当高的碱度 一般高碱度、高氧化铁的炉渣能使磷呈现强烈的氧化趋势 (P2O5)，并与(CaO)结合成稳定的磷酸钙。
（2）提高渣中CaO活度，降低P2O5的活度系数，提高磷在渣铁 间的分配比
（3）温度的影响 脱磷结束，为了保证终点有较高的[C]，温度一定不能超过 1450℃，而在这样的温度下，液态渣的碱度不可能太高。
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双联法工艺转炉的主要配置特点
（3）顶底复合吹炼 底吹气体主要为氮气、氩气，可加强熔池搅拌。
（4）两套独立的氧枪 一套专用脱碳，另一套专用于脱磷，两套吹氧枪，可 实现迅速而准确的更换。
（5）设置挡渣装置 脱磷炉出钢时，需进行挡渣控制，以减少钢水罐内钢 水的含渣量。
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双联法工艺转炉的主要配置特点
（3）吹炼结束后再进行3～4min的强底吹搅拌 ◆目的使渣钢充分混合,提高脱磷效果； ◆采用吹炼结束后3～4min的强底吹搅拌，平均终点[P]下降 到0.018%；而一般平均终点[P]为0.037%。
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第3节：双联法脱碳工艺应用实践
——脱碳冶炼的造渣工艺； ——转炉脱碳的吹炼模式； ——脱碳阶段锰矿的直接合金化
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3.1、脱碳冶炼的造渣工艺
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3.1、脱碳冶炼的造渣工艺
（4）热补偿问题 ◆脱碳使用的铁水Si、C、P低； ◆化渣需要加入矿石，起降温作用； ◆铁水温度＜1300℃，[C] ＜2.8%，炉内热收入＜热支出 ◆加入焦炭或Si~Fe。
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3.1、脱碳冶炼的造渣工艺
（5）助熔剂、铁矿石
◆熔池温度低， ◆CaF2的应用；石灰和萤石必须在吹炼开始时投入； ◆铁矿石的应用，视熔池渣氧化性高低、熔池温度高
炼技术成功冶炼出第一炉成分合格的超低磷钢。
● 2004年2月18日 建成投产的宝钢集团一钢公司150t转炉生产车 间
也采用了转炉 脱磷工艺。 5
1.2、转炉双联冶炼工艺特点
主要有以下几个方面： ▲采用顶底复吹转炉进行铁水脱磷 ▲减少渣量 ▲转炉的功能专一化,冶炼周期缩短 ▲提高转炉炉龄 ▲可用锰矿来替代锰铁合金 ▲脱磷炉可以使用脱碳炉炉渣
转炉双联法脱磷技术
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第1节：转炉双联法脱磷简介
转炉双联法脱磷 冶炼工艺主要技术特点
1、转炉法铁水脱磷工艺的发展 2、转炉双联法冶炼工艺特点 3、双联法工艺转炉配置特点
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1.1、转炉法铁水脱磷的发展过程
①二十世纪八十年代 日本几大钢铁公司开发应用了混铁车、铁水罐脱磷技术； ——最常用的铁水预处理脱磷工艺
②九十年代初 开发转炉脱磷技术,当时称为专用炉脱磷、H炉脱磷等。 如新日铁在名古屋厂，住友在鹿岛厂、川崎制铁水岛厂等 进行了这方面的开发工作。 ——最新发展的方向
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1.1、转炉法铁水脱磷的发展过程
③到九十年代末 转炉脱磷技术日趋成熟，日本各大公司全面推广应用 纷纷取代 混铁车和铁水罐脱磷技术。
④尤其是新日铁君津厂 它原是混铁车脱磷ORP技术的开发者，在九十年代末短时间内把 两个炼钢厂的混铁车脱磷都改为转炉脱磷。1999年投产的住友和 歌山新炼钢厂专门建了一个转炉脱磷车间，由脱磷转炉专门向脱 碳转炉提供脱磷铁水。
低决定加入量；使熔池温度上升比较平稳。
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3.1、脱碳冶炼的造渣工艺
（6)主要技术指标 下表为不锈钢分公司De-C的主要技术指标。
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3.2、转炉双联法脱碳的吹炼模式
（1）转炉脱磷后铁水成分（见表）
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3.2、转炉双联法脱碳的吹炼模
（2）脱碳曲线 ◆直接进入脱碳阶段 从表中数据可以看出：吹炼过程没有脱硅阶 段，而几乎直接进入了脱碳阶段并快速达到 脱碳的鼎盛时期； ◆脱碳速度由供氧强度决定 这时脱碳速度将由供氧强度单方面来决定， 且几乎呈直线变化见下页图所示。
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1.2.2、减少渣量
①掌握反应机理，针对反应特点造合适的渣 ●由于分别在两转炉进行脱磷和脱碳，所以只有脱磷转炉需要 合适的炉渣用于脱磷，因此可以完全针对脱磷的要求造脱磷 渣； ●脱碳炉可无渣或少渣冶炼。
②渣量少，脱磷率高 ●脱磷炉在脱磷阶段实行低温操作。脱磷率高； ●脱磷渣不进入脱碳炉，所以不会回磷； ●脱磷炉的炉渣用量也比常规冶炼的低，因为硅初始含量低。
宝钢一钢公司150t转炉车间常规生产和双联法生产 设计指标间的消耗比较见表2。（见下页） 表2中的铁水条件和出钢条件分别如下： ●铁水条件：[C]4.13%，[Si]<0.14%，[Mn]0.14%， [P]0.112%，兑转炉铁水温度1275℃。 ●出钢条件：[C]0107%，[P]01020%，出钢温度1630℃
（6）转炉维护采用机械化操作 ●尽量提高转炉修炉、拆炉、补炉和换出钢口等 工作的机械化程度，改善工作条件； ●设置专用的去冷钢氧枪，以清理转炉炉口附近 的冷钢。
（7）采用全汽化冷却烟道 ●通过冷却交换器回收蒸汽，以降低设备投资和生产 操作成本。 ●采用OG湿式或LT干式除尘法和进行转炉煤气除尘。
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双联法工艺转炉的主要配置特点
（1）炉前配置预脱硅 ●在转炉之前铁水进行预脱硅处理，使铁水硅含量从原 来的0.3％～0.6％降低到0.10％～0.15％； 这样处理的目的是转炉减少喷溅，脱磷效率高，降低 脱磷成本。 ● 也有铁水硅含量低不进行预脱硅处理的工艺。
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双联法工艺转炉的主要配置特点
（2）配置两座转炉 ●即一座转炉脱磷作业，另一座转炉脱碳作业； ●每座转炉炉役前半期作脱碳炉使用，炉役后半 期作脱磷炉使 用。
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2.3 转炉的吹炼模式
（1）采用低供氧强度、适当高的枪位操作 ◆尽快早化渣，高枪位； ◆采用供氧强度≤2.0m3/min； ◆泡沫渣上来时采用低枪位操作，投加白云石压渣。
（2）适当提高底吹强度 ◆脱磷炉抑制脱碳反应，动力学条件较差； ◆促进渣钢混合，促进反应进行。
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2.3 转炉脱磷的吹炼模式
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1.2.3、转炉专一化,冶炼周期缩短
由于转炉的功能专一化，使每炉吹氧时间大大缩短， ①福山三炼钢300t转炉脱磷吹氧时间8~10min； ②脱碳吹氧时间11~13min；
同传统转炉法炼钢相比，转炉的出钢到出钢时间缩短3~4min。 ③改善了吹炼终点的控制
使每一炉取样次数减少，同样也直接缩短了出钢到出钢时间。 ④双联法冶炼可减少转炉喷补次数。
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1.5、转炉双联法与常规冶炼的比较
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转炉双联法与常规冶炼的比较
由表2可见，转炉双联法冶炼工艺主要有点：
●降低能源消耗； ●降低熔剂和其他物料的消耗； ●减少渣量，金属收得率高，减轻渣处理工作量； ●缩短转炉的冶炼周期、 ●提高转炉炉龄和提高锰矿中锰的收得率等方面，
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1.6、本章小结
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2.1 转炉脱磷的装入制度
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2.1 转炉脱磷的装入制度
——铁水比92％。 从实际情况看，在脱磷温度条件下，快速熔 化和熔清废钢减少炉内粘结冷钢，采用92% 铁水比的装入制度是比较合理的，其吹炼终 点的平均温度为1353℃，平均[C]为3.24%， 能满足后一工序(De-C)的热量需求。
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1.4 双联法冶炼主要工艺技术参数
以日本某厂300t转炉双联法 的主要参数为例： 福山厂的双联转炉为两座300t复吹转炉，
●炉料铁水比≥93%， ●使用的冷铁和轻废钢堆比重约1t/m3， ●炉龄寿命约8000炉，其中先5000炉作为脱碳炉，
后3000炉作脱磷炉。
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1.5、转炉双联法与常规冶炼的比较
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3.1、脱碳冶炼的造渣工艺
（1）脱碳阶段的主要任务 ◆脱碳； ◆升温； ◆脱磷、脱硫； 这一阶段主要是脱碳和升温，脱磷、脱硫是附带的。
（2）造渣任务 ◆形成覆盖钢液面的薄渣层； ◆渣中含有一定量的MgO,保护炉衬； ◆具有一定碱度。
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3.1、脱碳冶炼的造渣工艺
（3）造渣工艺 ◆加入铁矿石、锰矿石、白云石； ◆随铁水入炉的渣（脱磷铁水）； ◆加矿石加速石灰溶解；（Si含量低）
双联法工艺转炉的主要配置特点
（8）转炉出钢方法 ●转炉炉前的主操作平台可考虑开孔，脱磷炉出脱磷 铁水后，脱磷铁水要马上兑入脱碳转炉内，其最 短捷的工艺路线是在转炉炉前的操作平台上开孔， 从孔中吊起脱磷铁水罐即可就近兑入脱碳炉。 ●在二个转炉的操作平台的合适位置上各开一个铁水 吊装孔，并设置盖板。脱磷转炉前的平台孔打开， 并设活动栏杆，脱碳转炉前的平台孔被盖板盖住。
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2.2 转炉脱磷的造渣工艺
2.2.2 炉渣氧化铁的控制
（1）氧化铁含量高，磷在渣铁间的分配比越大。 （2）提高渣的流动性能
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2.2 转炉脱磷的造渣工艺
2.2.3 入炉铁水Si的影响
（1）Si氧化趋势比磷强 （2）Si高形成的SiO2量大，降低CaO活度 （3）易形成喷溅
在实践中发现入炉铁水Si含量大于0.35%，极易发生喷 溅，严重时出钢困难