日本转炉炼钢工艺的最新进展

admin

1日本转炉炼钢工艺的最新进展

近年来，用户对低磷钢和超低磷钢的需求明显增加，特别是深冲钢和高级别管线钢等对磷含量要求苛刻的钢种，常规转炉炼钢法难以低成本地组织生产。20世纪90年代中后期，为解决超低磷钢的生产难题，日本各大钢厂进行了转炉脱磷的试验研究，1993年~2007年，日本新日铁、JFE、住友金属和神户制钢四家钢铁企业申请的转炉脱磷专利量分别为33、40、18和7项(共计98项)。

日本发明的转炉脱磷炼钢工艺主要方法有∶JFE的LD一NRP法、住友金属的SRP法、神户制钢的H炉、新日铁的LD一ORP法和MURC。其操作方式主要有两种∶第一种是采用两座转炉双联作业，一座脱磷，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∶高炉铁水铁水预脱磷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”。

双联法是日本各大钢厂目前采用的最先进转炉炼钢方法，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(0.3立方米/吨·分)；不需要预脱硅；废钢比较高(8%~10%)；炉渣碱度较低(1.5~2)；渣量大幅下降；处理后铁水温度较高摄氏1350度，大幅度提高了脱磷效率。

2生产实绩

2.1JFE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高的厂家(1080万吨/年)。第三炼钢厂有两座320吨顶底复吹转炉，采用LD一NRP工艺“双联法”，一座转炉脱磷，另一座脱碳；转炉脱磷能力为450万吨/年。该厂1999年开始全量铁水转炉脱磷预处理。

脱磷转炉指标∶炉令低于脱磷转炉，转炉在炉役前期用于脱碳，炉役后期用于脱磷，炉令约7000炉；石灰消耗5~6公斤/吨。

第二炼钢厂有3座250吨顶底复吹转炉，采用传统“三脱”工艺(NRP)。“三脱”处理能力为420万吨/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一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京滨炼钢厂的两座330吨转炉也采用双联法炼钢。

2.2住友金属鹿岛制铁所

住友金属鹿岛制铁所有两个炼钢厂，第一炼钢厂3座250吨转炉，采用该公司发明的SRP法(双联法)炼钢。第二炼钢厂2座250吨转炉，采用常规冶炼工艺。第一炼钢厂一座转炉脱磷，另二座转炉脱碳(二吹一)，脱磷铁水富余25%，运送给第二炼钢厂。住友金属鹿岛制铁所两个炼钢厂的生产流程见图1。



脱磷转炉指标∶

吹炼时间为8分钟；冶炼周期为22分钟；废钢比为10%(加轻废钢)；出铁温度为摄氏1350度；渣量为40公斤/吨。

脱碳转炉指标∶

吹炼时间为14分钟；冶炼周期为30分钟；锰矿用量为15公斤/吨(锰回收率∶30%~40%)；渣量为20公斤/吨。

2.3住友金属和歌山制铁所

住友金属和歌山制铁所年产粗钢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为9~12分钟，转炉炼钢的冶炼周期控制在20分钟之内。一个转炉炼钢车间供钢水给三台连铸机，是目前世界上节奏最快的钢厂。

和歌山制铁所SRP法优点是∶

可以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；

炼钢时，可以使用锰矿石代替锰铁合金；

与高拉速连铸机相匹配，加快了大型转炉的生产节奏；

脱碳炉渣可返回用于脱磷转炉，炼钢渣量显著降低；

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；

建立起高效率、低成本、大批量生产洁净钢的平台，显著改善了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。

2.4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、脱碳预处理用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硫。经预处理的铁水再装入另一座炉进行脱碳。用H炉进行铁水脱磷、脱硫处理具有如下特征∶

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；

可用块状生石灰和转炉渣代替部分脱磷渣；

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。

2.5新日铁八蟠制铁所

新日铁八蟠制铁所有两个炼钢厂，第一炼钢厂2座170吨转炉，采用传统的“三脱”工艺；第二炼钢厂2座350吨转炉，炼钢生产采用新日铁名古屋制铁所发明的LD一ORP工艺(双联法)，参见图2。





2.6新日铁君津制铁所

新日铁君津制铁所有两个炼钢厂，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230吨复吹转炉；第二炼钢厂2座300吨复吹转炉，采用LD一ORP法和MURC(双渣法)两种工艺炼钢。

LD一ORP法渣量少，可生产高纯净钢。脱磷转炉弱供氧，大渣量，碱度为2.5~3.0，温度为摄氏1320~1350度，纯脱磷时间为9~10分钟，冶炼周期约为20分钟，废钢比通常为9%，为了提高产量，目前已达到11%~14%，经脱磷后钢水(P<=0.020%)，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，冶炼周期约为28~30分钟，脱碳转炉不吃废钢。从脱磷至脱碳结束的总冶炼周期约为50分钟，恰好与连铸机的浇铸周期50~60分钟相匹配。新日铁君津制铁所日本钢厂第二炼钢厂LD一ORP工艺流程见图3。

joven0911

我国的转炉炼钢工艺情况怎么样？与日本差距有多大？

zg123456

回复 2# joven0911


     现国内采用自动化炼钢，其显著特征之一就是在吹炼过程中不倒炉进行人工测温取样作业，由具有人工智能的自动化系统取代人工操作，所以又通俗地称为“不倒炉炼钢”。不倒炉炼钢对原料条件、冶炼制度、设备支撑要求很高，并且需要经过较长时间摸索、积累、总结和提高，目前国内实现不倒炉炼钢的钢厂还很少。