我國轉爐脫磷技術研究現狀及其工業(yè)化

羅成超

（福建省三安鋼鐵公司煉鋼廠，福建 泉州 362411）

1 引言

隨著石油、天然氣、汽車和電子等工業(yè)的發(fā)展，對特殊鋼種的需求日益增加，低磷鋼、超低磷鋼由于其較強的塑性和韌性，在現代工業(yè)中的應用越來越廣。

早在1970年左右，日本鋼鐵公司相繼開發(fā)脫磷技術并逐步工業(yè)化[1]。作為當前研究最熱最具應用前景的脫磷技術，轉爐脫磷技術在我國煉鋼工業(yè)中的應用起始于2002年，寶鋼-煉鋼2號300t轉爐脫磷、少渣冶煉技術進行了首次超低磷冶煉試驗[2]。隨后十幾年的發(fā)展，轉爐脫磷技術取得較大進步，在國內煉鋼行業(yè)中的應用逐步增大。目前，國內研究較多及應用較廣的脫磷工藝主要有：復吹轉爐深脫磷工藝、SRP工藝、MURC脫磷工藝等。本文就當前國內主流脫磷工藝進行分析與綜述，以期為國內當前的轉爐脫磷技術的研究與開發(fā)提供幫助。

2 轉爐脫磷工藝

2.1 復吹轉爐深脫磷工藝

2000年以后，國內開始起步研究復吹轉爐深脫磷工藝，在不同噸位、不同鋼種、新建或改建裝置上全面展開了復吹轉爐深脫磷工藝的研究和應用[3]。復吹轉爐深脫磷工藝有單渣工藝(冶煉低碳鋼)、單爐新雙渣工藝、兩爐雙聯(lián)工藝。

2.1.1 單渣工藝

采用單渣深脫磷工藝主要是冶煉低碳鋼為主，國內鞍鋼最早研究該工藝并成功用于工業(yè)化生產，武鋼、攀成鋼等鋼廠的復吹轉爐，也采用單渣工藝不同程度優(yōu)化了深脫磷工藝參數，都取得了較好的脫磷效果[4]。2009年鞍鋼開始進行了一系列不同噸位轉爐不同方法的深脫磷試驗，通過優(yōu)化吹煉工藝、改進出鋼模式及采用鋼包頂渣改質等措施，實現了180t復吹轉爐單渣工藝出鋼平均ω[P]為0.0079%，成品平均ω[P]為0.0084%的目標，可穩(wěn)定生產成品ω[P]≤0.01%的低磷鋼種。該工藝前期冶煉采用延長時間和降低供氧強度的操作，使前期脫磷產物P2O5全部被渣中CaO固化成3CaO·P2O5或4CaO·P2O5高熔點化合物穩(wěn)定在渣中，達到深度脫磷的目的。

2.1.2 單爐新雙渣工藝

單爐新雙渣法工藝實施快，并且各廠都具有傳統(tǒng)的雙渣法冶煉技術基礎，因此在國內已經有較多鋼廠開展該技術研究與應用。2010年4月，首秦公司煉鋼部開始研究轉爐復吹長壽技術，開發(fā)轉爐底吹使用維護方案，通過一系列技術創(chuàng)新與技術應用，使轉爐底吹使用壽命能夠達到與控制的爐齡同步（8140爐左右），冶煉中后期也具有較好的轉爐復吹冶金效果[5]。青鋼[6]提出了前期采用小流量、高槍位、迅速化渣的吹煉方法，強化前期脫磷，最終脫磷率穩(wěn)定地控制在90%～95%，為優(yōu)質鋼的生產奠定了基礎。福建三鋼100t復吹轉爐采用單爐新雙渣法冶煉中、高碳鋼，終點鋼水達到ω(C)平均為0.11%，ω(P)平均為0.010%的水平[7]。

2.1.3 兩爐雙聯(lián)工藝

轉爐雙聯(lián)法煉鋼工藝,即采用一座轉爐進行鐵水脫磷,另一座轉爐脫碳和提溫,兩座轉爐雙聯(lián)組織生產,以達到有效改善鋼的質量和縮短冶煉周期的目的。兩爐雙聯(lián)法深脫磷專用爐冶煉工藝是當前國內轉爐脫磷技術采用最多研究最熱的深脫磷工藝。寶鋼2002年開始進行轉爐雙聯(lián)法脫磷技術研究，經過一年多的生產實踐，寶鋼已采用該工藝生產了低磷和極低磷鋼種，脫磷爐停吹磷含量大幅度下降，產品的磷含量降低，質量提高，而且已形成批量大生產的能力[8]。萊鋼[9]采用雙聯(lián)法冶煉工藝，采用的普通吹煉氧槍進行雙聯(lián)生產，使終點P質量分數降到了0.008%以下。

2.2 SRP工藝

SRP工藝最早是由日本住友金屬獨自開發(fā)的一項鐵水預處理工藝，亦稱“雙聯(lián)法”煉鋼。這種工藝的優(yōu)點在于節(jié)省基建投資、降低各項消耗,減少環(huán)境污染,且能高效率大量處理鐵水，使轉爐精料冶煉，控制氧化性、高拉碳出鋼及減少鋼中夾雜物等。早在1992年12月包鋼第一次采用雙聯(lián)煉鋼，在轉爐上進行了鐵水預處理專用爐同時脫P，脫S及脫Si的試驗，并與1996年6月在改造后的80t頂底復吹轉爐上充分利用濺渣護爐技術再次進行實驗，取得了一定效果和經驗[10]。韓國浦項公司技術研究所分別在300t和100t的復吹轉爐上進行了轉爐脫磷試驗，研究了脫磷過程中磷含量的變化。研究表明在TDS脫硫預處理下，采用轉爐脫磷。脫磷后的鐵水磷含量在0.004%以下。SPR工藝的優(yōu)點主要有爐襯壽命長、渣量少、冶煉周期縮短、轉爐爐齡長等，與傳統(tǒng)的工藝路線相比，工藝流程長，但轉爐脫磷操作時間短，設備及人員費用少，綜合效益突出。

2.3 MURC脫磷工藝

MURC脫磷工藝又名多功能轉爐脫磷工藝，最早為日本新鐵公司發(fā)明。該工藝采用頂吹氧氣進行脫P、脫Si處理，中間排渣，而后直接進行脫碳吹煉。MURC工藝冶煉周期約33-35分鐘，采用這種工藝，通常鐵水和脫碳渣物流方向相反，堿度低(CaO/SiO2≤2)、T.Fe≥8%、低溫(約 1350℃)操作，可達到高效脫磷，爐渣熱循環(huán)，減少煉鋼渣量和石灰用量。

除此之外，近年來各大科研院所也加大了轉爐脫磷技術的研究與應用，比較有代表性的有北京科技大學的呂明等研究開發(fā)的COMI煉鋼工藝脫磷工藝[11]，并在30噸的轉爐上進行了工業(yè)試驗，研究表明COMI煉鋼工藝可有效控制轉爐吹煉過程溫度，降低鋼液中磷含量。半鋼磷質量分數和一倒鋼液磷質量分數較常規(guī)工藝分別降低0.014%和0.007%，脫磷率提高13.39%和7.53%。

3 結論

國內轉爐脫磷研究起步較晚，然而經過十數年的不懈努力，國內開發(fā)并逐步工業(yè)化的轉爐脫磷技術取得了較大的進展。國內相關企業(yè)和研究單位在不斷優(yōu)化改進現有工藝的同時，也在不斷探索新工藝優(yōu)化和新的脫磷劑的研發(fā)。隨著鋼鐵技術的發(fā)展和新型煉鋼設備的多樣化，轉爐脫磷技術在國內煉鋼行業(yè)的應用還將不斷擴大，這對于我國不斷提升剛才純凈水平及鋼鐵冶煉水平有著較大的意義。

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