双联炼钢工艺在120吨转炉的实践

双联炼钢工艺在120吨转炉的实践

方震宇

福建（三钢）集团炼钢厂，福建，三明365000摘要：介绍了三钢120吨转炉双联冶炼工艺（MRP）的生产实践，讨论双联法各方而的技术特点，对冶炼全过程进行了详细地分析，列举了双联炼钢法的优缺点及实施效果。

关键词：MRP双联，转炉脱磷，脱碳1引言随着世界转炉炼钢技术的发展，传统转炉炼钢过程逐步转向单一化，将冶炼过程分为几个阶段，一个冶炼设备进行单一功能的操作成为转炉的发展方向。20世纪90年代起，日本新日铁在君津厂开发了LD-ORP(OptimiangRefiningProcess)法。:将脱磷、脱碳分别在两个转炉内进行。一个进行铁水脱磷，另一个转炉将脱磷处理后的铁水进行脱碳升温，取得纯净度较高的钢水，为双联法转炉冶炼工艺。宝钢也引进了转炉双联法冶炼新工艺。为适应钢铁业“低成本、高洁净钢”发展方向，三钢公司于2011年5月起在二炼钢120吨转炉开发转炉双联法（MRP工艺，MinGuangBOFRefiningProcess）冶炼工艺，并运用于高碳钢生产，效果良好2MRP布置及工艺流程

三钢120吨转炉MRP工艺采用转炉同跨双联布置，特点：1、脱磷、脱碳炉布置在同跨，在脱磷炉前的主操作平台开孔，并设活动栏杆。脱磷炉出的脱磷铁水，从孔中吊起就近兑入脱碳转炉冶炼。2、脱磷炉设置两套独立的氧枪，一套脱碳，另一套脱磷，可实现迅速而准确的更换。双联冶炼工艺流程如图1所示。铁水勾兑后，将铁水及废钢加入到脱P炉，脱P氧枪吹炼脱P至终点后，往铁包出半钢后，兑入脱碳炉，吹炼脱碳，结束后出钢进入下一工序。图1MRP工艺流程图3脱P炉冶炼工艺实践3.1脱P转炉装入制度研究采用铁水加纯废钢的装入制度。为确保热量平衡，分别对铁水比为82%、85%、88%、90%、92%的装入制度进行比较（见表1），确立转炉装入制度。表1铁水温度：>1285℃,铁水硅>0.40%时，不同铁水比的装入制度比较铁水比/%冷料熔化情况热量平衡情况82%较多冷料不化热量不足85%部分冷料不化88%基本熔清热量基本平衡，矿石加入量＜1t90%完全熔清热量较足，矿石加入量在（1～2）t92～95%完全熔清矿石加入量（3～4）t热量富余，易喷溅表2铁水温度：<1285℃,铁水硅<0.40%时，不同铁水比的装入制度比较铁水比/%冷料熔化情况热量平衡情况82%较多冷料不化热量不足85%部分冷料不化88%基本熔清热量稍显不足,矿石无法加入90%完全熔清热量基本平衡，矿石加入量＜1t92～95%完全熔清热量较足，矿石加入量在（1～2）t3.2脱P炉冶炼工艺

3.2.1炉渣碱度的控制炼钢脱磷反应在金属液与熔渣界面进行。[P]被氧化生成（P2O5）后与（CaO）结合成稳定的磷酸钙。其化学反应式为：2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO·P2O5)+5[Fe]+Q（1）炉渣碱度高，渣中（CaO）增加，利于脱P。增加渣中CaO可增大aCao,提高磷在渣铁间的分配比。在转炉脱P段吹炼过程中，为保证终点较高[C],温度≤1450℃，液态渣的碱度不高。炉渣碱度过高，熔渣流动性变差，影响脱磷效果，对于脱磷过程的炉渣碱度有一最佳值，图1脱磷终点碱度和渣中（P2O5）的关系图炉渣碱度的增加可增加渣中（P2O5）含量，当炉渣碱度R在1~1.2之间时，渣中（P2O5）最高，对应半钢水中P最低，脱P炉终渣碱度控制目标为1.2。3.2.2炉渣氧化铁的控制增加炉渣中（FeO）活度，可提高脱磷效果，但（FeO）含量高，易产生喷溅，终点金属收得率低，为平衡两者关系，渣中（FeO）含量应控制在合理的范围内，图2是各次MRP双联试验的炉渣（FeO）和渣中（P2O5）关系。图2脱磷终渣FeO对渣中P2O5的关系散点图渣中（P2O5）含量随渣中（FeO）含量而增加，当渣中（FeO）超过30%时，增加渣中（FeO），渣中（P2O5）变化不明显。根据120吨转炉历次渣样数据及终点化渣脱P情况，确定渣中（FeO）含量为15%～30%最佳。3.2.3脱P炉供氧模式及造渣制度脱P期供氧模式主要参数为供氧流量。供氧流量过大，脱P期时间偏短终点P较高，反之，供氧流量太小，影响化渣，不利于脱P。120吨转炉脱P转炉的最佳供氧流量为11000～13000Nm3/h，脱P终点提枪时间根据供氧量确定，当铁水中硅高时，延长脱P时间，增加供氧量，确保脱P反应充分进行，120吨转炉脱P炉供氧模式见下表3。表3脱磷转炉供氧模式铁水Si/%供氧模式目标供氧量Nm3开吹流量持续时间过程氧气压力持续时间Nm3/h/minMPa＞0.6011000～130001.5～30.4～0.7至终点2000～21500.50～0.6011000～130001.5～30.4～0.7至终点1900～20500.40～0.5011000～130001.5～30.4～0.7至终点1800～1950＜0.4011000～130001.5～30.4～0.7至终点1700～1850脱P转炉枪位控制原则：保证熔池均匀升温，化渣情况良好，降低终点渣中TFe含量。经多次实践后采用枪位模式2，渣中TFe较低，倒炉化渣均匀。具体见表5。

表4枪位模式2（低枪位）时间040S12～34～56'30"～终点枪位1.81.71.71.61.41.1脱磷期为保证熔池均匀化渣，须有充分的压枪时间。从表5可以看出，采用枪位模式2渣中（TFe）低，金属收得率高。120吨转炉双联MRP主要采用枪位2模式，即过程逐渐降低枪位，终点压枪枪位至1.1米，加强脱磷后期的钢渣反应，降低炉渣铁损。转炉脱磷渣量控制在25～30kg/t。3.2.4终点制度：严格控制处理温度，避免熔池脱碳升温，以吹炼时间为提枪依据。终点目标：C：3.10%±0.10%，T=1380±20℃，T.Fe：10～15%。3.2.5补吹操作脱磷炉补吹时间根据倒炉化渣情况而定，控制在40秒内。补吹完视倒炉炉渣及补吹情况酌情配加压渣剂压渣后直接出半钢。3.2.6炉后出半钢操作：出半钢过程做好挡渣操作。出半钢过程，加入100～300kg精炼渣进行预处理。4脱C转炉冶炼工艺实践

4.1MRP双联脱碳炉造渣工艺半钢中Si和P含量低，MRP脱碳炉冶炼的任务主要是脱C、升温，在熔池表面形成一层能覆盖熔池的炉渣，保证（MgO）护炉。三钢120吨脱碳炉终点炉渣成分如表5所示。炉渣

CaO

FeO

PSiO2

Al2O3

MgO

TFe

MnO

RP2O5

含量44.524.860.8313.93.627.3316.37.553.311.9加料制度：开吹加入富锰矿总量的1/2，剩余量在吹炼后4分钟加入，总量～800kg，石灰在1.5min后少批量多批次加入，石灰总量：1500～2500kg，矿石依据热值及化渣情况在前期加入，中后期铁皮球化渣调温。为确保热值，入炉脱磷铁水温度>1300℃，[C]%>2.8%，。4.2MRP双联脱碳炉吹炼模式经过脱P炉处理后的铁水，其中P含量和C，Mn含量都低，硅也基本被完全氧化，脱碳炉半钢水成分参见下表7。

温度C（%）Mn（%）S（%）P（%）Si（%）范围1320～13452.90～3.150.04～0.100.030～0.0400.020～0.040≤0.10平均1336.73.040.0720.03430.02840.8脱碳炉枪位控制原则为保证炉渣不返干，枪位采取从高到低，逐步降枪的枪位模式。目前MRP双联脱碳炉采用的枪位制度为：开吹枪位1.9m～2m，2～3分钟后降为～1.6m，后期根据化渣情况逐渐降枪，终点前30～40秒压枪至1.2m；供氧流量采取从小到大的模式。脱碳转炉供氧流量从下枪点火的11000～12500Nm3/h逐渐调大，在5分钟时，供氧流量调为26000～29000Nm3/h，5分钟后氧流量维持不变，前5分钟氧流量缓慢调大，控制C-O反应，冶炼过程平稳，过程渣返干较轻，倒炉渣流动性好。4.3MRP双联脱碳炉用锰矿直接合金化在双联脱C冶炼阶段中可投入Mn矿石，用于替代部分锰铁合金,是双联法冶炼的一个最大的特点。5MRP双联冶炼工艺优缺点5．1双联冶炼工艺优点

5.1.1减少渣量脱磷转炉需合适的炉渣用于脱磷，脱碳炉可少渣冶炼。脱磷炉在低温阶段的单一脱磷效率高，脱磷渣不进入脱碳炉，减少钢水回磷。5.1.2转炉的功能专一化，冶炼周期缩短转炉功能专一化使每炉吹氧时间缩短，平均冶炼周期为28.66分钟，同比转炉冶炼周期缩短5～10min。5.1.3提高转炉炉龄由于冶炼生产节奏快，时间短，热循环得到改善，转炉侵蚀减轻，提高转炉的炉龄。5.1.4可用锰矿来替代锰铁合金通过配加富锰矿，提高炉渣中的MnO含量，降低炉渣熔点，改善炉渣流动性；利用少渣冶炼，提高锰的收得率。从冶炼过程来看，返干现象明显改善，氧枪粘冷钢情况较好。配加富锰矿的脱碳炉倒炉终点残锰平均0.303%，比正常冶炼终点锰平均0.145%高了0.158％，富锰矿中锰的收得率达到了45%。5.1.5脱磷炉使用脱碳炉渣脱碳炉留渣用作脱磷炉返回渣，经过试验对比，半留渣效果较好，石灰加入量明显减少。脱碳炉每炉留渣量2～3t，出钢结束后，将炉渣溅干，留做脱磷使用。5.1.6脱磷、脱碳较易实现自动化炼钢脱磷、脱碳提枪时间的确定：为确保脱碳炉终点温度，脱磷炉终点碳含量＞2.80%，入脱碳炉半钢铁水温度＞1285℃，确定脱磷炉提枪时间，实现脱磷自动控制。通过目标成分、温度与入炉半钢水成分进行热平衡计算，实现脱碳炉自动控制。5.2双联冶炼工艺存在问题5.2.1脱碳炉氧枪粘冷钢MRP双联脱碳炉冶炼渣量少，过程易返干，更易粘枪，通过分析渣样熔点，粘枪的原因是由于在返干期间因（FeO）含量的下降，渣中出现高熔点、高粘度的2CaO·SiO2，喷起后夹杂钢水粘附在氧枪表面。5.2.2煤气回收量偏低。脱磷炉CO%含量低，无法回收，脱碳转炉开吹约1-2min后方可进行煤气回收，较正'常冶炼减少约3min的回收量。6MRP双联工艺在高碳钢生产上的运用传统冶炼高碳钢时，为保证出钢P，出钢碳较低（平均0.07%），出钢过程配碳量大，钢水增氮明显。MRP在脱P炉脱P，脱碳炉终点P较低，实现高碳低磷出钢，减少出钢配碳量，降低钢水增氮。MRP双联工艺平均出钢碳提高0.238%，钢水氮含量下降7.05ppm。7结论（1）为建立高效低成本洁净钢技术平台打下坚实基础。福建三钢集团公司首次实现了双联冶炼工艺（MRP工艺），双联冶炼工艺通道基本打通，平均每炉冶炼