轉(zhuǎn)爐聯(lián)法冶煉工藝的技術(shù)特點(diǎn)

轉(zhuǎn)爐聯(lián)法冶煉工藝的技術(shù)特點(diǎn)

1轉(zhuǎn)爐串聯(lián)法冶煉的背景隨著世界反切割技術(shù)的發(fā)展和精煉設(shè)備的多樣性，轉(zhuǎn)爐精煉的傳統(tǒng)過(guò)程（即在同一座轉(zhuǎn)爐中去除磷、剝皮、剝皮、加熱和精煉）逐漸簡(jiǎn)化，即反演過(guò)程分為幾個(gè)部分。將一個(gè)大冶設(shè)備的單一功能操作輪廓為鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展方向。這種發(fā)展帶來(lái)的好處是:可提高鋼水的質(zhì)量,縮短轉(zhuǎn)爐冶煉周期,降低原材料的消耗和能耗,每一設(shè)備的生產(chǎn)操作單一,有利于冶煉過(guò)程的控制和管理。轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法冶煉正是基于此背景發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)煉鋼新技術(shù),該工藝核心是將轉(zhuǎn)爐冶煉功能分為脫磷和脫碳兩部分,兩個(gè)轉(zhuǎn)爐分別進(jìn)行脫磷和脫碳操作。本文著重對(duì)此技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)越性進(jìn)行分析和說(shuō)明。2采用轉(zhuǎn)爐法制備工藝的主要技術(shù)特點(diǎn)2.1轉(zhuǎn)爐串聯(lián)法工藝特點(diǎn)二十世紀(jì)八十年代日本幾大鋼鐵公司開(kāi)發(fā)應(yīng)用了混鐵車(chē)、鐵水罐脫磷技術(shù),九十年代初又開(kāi)始開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)爐脫磷技術(shù),當(dāng)時(shí)稱(chēng)為專(zhuān)用爐脫磷、H爐脫磷等,如新日鐵在名古屋廠試驗(yàn),住友在鹿島廠、川崎制鐵在水島廠試驗(yàn)等。到九十年代末,轉(zhuǎn)爐脫磷技術(shù)日趨成熟,各大公司全面推廣應(yīng)用,紛紛取代混鐵車(chē)和鐵水罐脫磷技術(shù),尤其是新日鐵君津廠,它原是混鐵車(chē)脫磷ORP技術(shù)的開(kāi)發(fā)者,在九十年代末短時(shí)間內(nèi)把兩個(gè)煉鋼廠的混鐵車(chē)脫磷都改為轉(zhuǎn)爐脫磷。1999年投產(chǎn)的住友和歌山新煉鋼廠專(zhuān)門(mén)建了一個(gè)轉(zhuǎn)爐脫磷車(chē)間,由脫磷轉(zhuǎn)爐專(zhuān)向脫碳轉(zhuǎn)爐提供脫磷鐵水?，F(xiàn)在日本住友金屬和歌山廠、川崎制鐵水島廠、NKK福山廠以及新日鐵室蘭廠等均采用轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法冶煉工藝進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。典型的轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法工藝流程為高爐鐵水→鐵水脫硫預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐脫磷→轉(zhuǎn)爐脫碳→二次精煉→連鑄。2002年11月11日,寶鋼一煉鋼2號(hào)300t轉(zhuǎn)爐應(yīng)用轉(zhuǎn)爐脫磷、少渣冶煉技術(shù)成功冶煉出第一爐成分合格的超低磷鋼。2004年2月18日建成投產(chǎn)的寶鋼集團(tuán)一鋼公司150t轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)車(chē)間也采用了轉(zhuǎn)爐脫磷工藝。2.2采用轉(zhuǎn)爐法制備工藝特點(diǎn)2.2.1nsk保持低碳經(jīng)濟(jì)的重要措施轉(zhuǎn)爐采用雙聯(lián)法冶煉工藝有以下主要特點(diǎn):(1)采用頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐進(jìn)行鐵水脫磷采用頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐進(jìn)行鐵水脫磷處理,有較為理想的條件,轉(zhuǎn)爐容量大,形狀好,有充分的反應(yīng)空間,強(qiáng)烈的熔池?cái)嚢杩杉涌鞝t渣與鐵水的反應(yīng)速度,并可消除鐵水和爐渣間的溫度差(30~50℃),使脫磷能力得到增強(qiáng)。(2)減少渣量由于分別在兩轉(zhuǎn)爐進(jìn)行脫磷和脫碳,所以只有脫磷轉(zhuǎn)爐需要合適的爐渣用于脫磷,脫碳爐可無(wú)渣或少渣冶煉。脫磷爐在低溫階段的單一脫磷效率甚高,脫磷渣不進(jìn)入脫碳爐,所以沒(méi)有回磷之虞,脫磷爐的爐渣用量也比常規(guī)冶煉的低。如NKK福山三煉鋼300t轉(zhuǎn)爐采用雙聯(lián)法冶煉工藝,爐渣量減少效果明顯,轉(zhuǎn)爐脫磷渣量20kg/t鐵,轉(zhuǎn)爐脫碳渣量8kg/t鋼。(3)轉(zhuǎn)爐的功能專(zhuān)一化,冶煉周期縮短由于轉(zhuǎn)爐的功能專(zhuān)一化,使每爐吹氧時(shí)間大大縮短,NKK福山三煉鋼300t轉(zhuǎn)爐脫磷吹氧時(shí)間8~10min,脫碳吹氧時(shí)間11~13min,同傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐法煉鋼相比,轉(zhuǎn)爐的出鋼到出鋼時(shí)間縮短3~4min。通過(guò)降低爐渣生成量,改善了吹煉終點(diǎn)的控制,使每一爐取樣次數(shù)減少,同樣也直接縮短了出鋼到出鋼時(shí)間。雙聯(lián)法冶煉可減少轉(zhuǎn)爐噴補(bǔ)次數(shù),也加快了生產(chǎn)節(jié)奏。采用雙聯(lián)法冶煉工藝NKK福山廠三煉鋼300t轉(zhuǎn)爐出鋼至出鋼時(shí)間從31min減少到27min。(4)提高轉(zhuǎn)爐爐齡由于轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法冶煉生產(chǎn)節(jié)奏快,冶煉時(shí)間縮短,使熱循環(huán)得到改善,轉(zhuǎn)爐爐底部位剝落減輕。據(jù)NKK福山廠經(jīng)驗(yàn),由于轉(zhuǎn)爐爐底部位爐襯損壞程度減輕,轉(zhuǎn)爐爐襯壽命即使在不進(jìn)行噴補(bǔ)的條件下也可達(dá)到8000爐的水平。雙聯(lián)法的脫磷爐使用的都是轉(zhuǎn)爐后期爐齡期,由于冶煉溫度低,可大大提高該轉(zhuǎn)爐的爐齡。(5)可用錳礦來(lái)替代錳鐵合金脫磷轉(zhuǎn)爐的少渣冶煉,有利于錳的還原,提高錳的利用率,所以可用錳礦來(lái)替代錳鐵合金,對(duì)高錳鋼、超低磷鋼、純凈鋼等的冶煉優(yōu)越性尤為突出。(6)脫磷爐可以使用脫碳爐爐渣脫碳爐的爐渣可直接返回給脫磷爐使用,這對(duì)綜合利用爐渣、相對(duì)減少爐渣量、改善環(huán)境和降低成本是有益的。脫碳爐爐渣用于脫磷爐,可使噸鋼減少~10kg的石灰消耗。在實(shí)際使用中,日本各鋼廠各有自己的方法,住友金屬采用了爐渣處理后通過(guò)爐頂料倉(cāng)加入脫磷爐,返回量為10~15kg/t,新日鐵君津廠和NKK福山廠是采用留渣作業(yè)。寶鋼一煉鋼采用的是將脫碳爐爐渣通過(guò)廢鋼料槽隨廢鋼一道加入到脫磷爐中。2.2.2脫磷爐爐頂?shù)状禑掁D(zhuǎn)爐采用雙聯(lián)法冶煉工藝的風(fēng)險(xiǎn)較小,因?yàn)槠湓O(shè)備配置和工藝布置同傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐煉鋼車(chē)間基本一致。雙聯(lián)法冶煉工藝使用與否相當(dāng)靈活,轉(zhuǎn)爐不進(jìn)行雙聯(lián)作業(yè)也可改為常規(guī)操作。雙聯(lián)法工藝轉(zhuǎn)爐的主要配置特點(diǎn):(1)至少配置兩座轉(zhuǎn)爐,即一座轉(zhuǎn)爐脫磷作業(yè),另一座轉(zhuǎn)爐脫碳作業(yè),每座轉(zhuǎn)爐爐役前半期作脫碳爐使用,爐役后半期作脫磷爐使用。(2)采用頂?shù)讖?fù)合吹煉,底吹氣體主要為氮?dú)狻鍤?可加強(qiáng)熔池?cái)嚢琛?3)每座轉(zhuǎn)爐設(shè)置兩套獨(dú)立的氧槍,一套專(zhuān)用脫碳,另一套專(zhuān)用于脫磷,兩套吹氧槍,可實(shí)現(xiàn)迅速而準(zhǔn)確的更換。(4)轉(zhuǎn)爐設(shè)置擋渣裝置。脫磷爐出鋼時(shí),需進(jìn)行擋渣控制,以減少鋼水罐內(nèi)鋼水的含渣量。(5)盡量提高轉(zhuǎn)爐修爐、拆爐、補(bǔ)爐和換出鋼口等工作的機(jī)械化程度,改善工作條件。設(shè)置專(zhuān)用的去冷鋼氧槍,以清理轉(zhuǎn)爐爐口附近的冷鋼。(6)采用全汽化冷卻煙道,并回收蒸汽,以降低設(shè)備投資和生產(chǎn)操作成本。采用OG濕式或LT干式除塵法和進(jìn)行轉(zhuǎn)爐煤氣回收。(7)轉(zhuǎn)爐爐前的主操作平臺(tái)可考慮開(kāi)孔,脫磷爐出脫磷鐵水后,脫磷鐵水要馬上兌入脫碳轉(zhuǎn)爐內(nèi),其最短捷的工藝路線是在轉(zhuǎn)爐爐前的操作平臺(tái)上開(kāi)孔,從孔中吊起脫磷鐵水罐即可就近兌入脫碳爐。在二個(gè)轉(zhuǎn)爐的操作平臺(tái)的合適位置上各開(kāi)一個(gè)鐵水吊裝孔,并設(shè)置蓋板。脫磷轉(zhuǎn)爐前的平臺(tái)孔打開(kāi),并設(shè)活動(dòng)欄桿,脫碳轉(zhuǎn)爐前的平臺(tái)孔被蓋板蓋住。3采用轉(zhuǎn)爐法制備的主要工藝參數(shù)3.1料鐵和輕廢鋼堆爐NKK福山廠的雙聯(lián)轉(zhuǎn)爐為兩座300t復(fù)吹轉(zhuǎn)爐,爐料鐵水比≥93%,使用的冷鐵和輕廢鋼堆比重約1t/m3,爐齡壽命約8000爐,其中先5000爐作為脫碳爐,后3000爐作脫磷爐。其具體參數(shù)見(jiàn)表1。3.2出鋼條件分析寶鋼一鋼公司150t轉(zhuǎn)爐車(chē)間常規(guī)生產(chǎn)和雙聯(lián)法生產(chǎn)設(shè)計(jì)指標(biāo)間的消耗比較見(jiàn)表2(見(jiàn)46頁(yè))。表2中的鐵水條件和出鋼條件分別如下。鐵水條件:[C]4.3%,[Si]<0.4%,[Mn]0.4%,[P]0.12%,兌轉(zhuǎn)爐鐵水溫度1275℃。出鋼條件:[C]0.07%,[P]0.020%,出鋼溫度1630℃。由表2可見(jiàn),轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法冶煉工藝的設(shè)計(jì)指標(biāo)同轉(zhuǎn)爐常規(guī)冶煉工藝相比在減少能源介質(zhì)和熔劑消耗、減少渣量、縮短轉(zhuǎn)爐的冶煉周期、提高轉(zhuǎn)爐爐齡和提高錳礦中錳的收得率等方面,具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)。4各企業(yè)在鐵水脫磷和轉(zhuǎn)爐冶煉工藝選擇上應(yīng)采取因地制宜的原則轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法冶煉工藝技術(shù)在日本各大鋼鐵企業(yè)成功應(yīng)用,對(duì)我國(guó)鋼鐵業(yè)的發(fā)展和前進(jìn)方向具有一定的借鑒和啟發(fā)作用。我國(guó)各地鋼鐵企業(yè)發(fā)展情況不盡相同,因此各企業(yè)在鐵水脫磷和轉(zhuǎn)爐冶煉工藝選擇上應(yīng)根據(jù)各自的客觀條件和目標(biāo)要求