大型轉(zhuǎn)爐超深脫磷新技術(shù)研究與應(yīng)用

為了實(shí)現(xiàn)超潔凈低磷鋼的批量高效生產(chǎn)，研究開發(fā)了大型轉(zhuǎn)爐基于低MgO(2.5%≤w(MgO)≤4.0%)、低MnO(w(MnO)≤1.5%)、高堿度(R≥6)和超高磷分配系數(shù)(LP≥1500)的極低磷鋼高效冶煉技術(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，減低鋼渣中MgO和MnO含量及提高鋼渣堿度可以大幅提高轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)渣鋼平衡磷分配系數(shù)LPbal至1500以上。通過(guò)優(yōu)化冶煉初期爐料結(jié)構(gòu)，提高鋼渣氧化性，實(shí)現(xiàn)高速化渣，半鋼渣中平均磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到3.47%、FeO質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在17%~20%；通過(guò)倒渣模型計(jì)算和優(yōu)化及自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)半鋼快速高效穩(wěn)定倒渣，經(jīng)測(cè)量半鋼結(jié)束倒渣量控制在35%以上；通過(guò)熔池高效攪拌，使實(shí)際生產(chǎn)渣鋼磷分配系數(shù)LPact與理論平衡磷分配系數(shù)LPbal的比值平均為0.81左右。采用低溫出鋼等低磷鋼冶煉技術(shù)，實(shí)現(xiàn)雙渣工藝冶煉轉(zhuǎn)爐出鋼最低磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.00038%、整澆次轉(zhuǎn)爐出鋼平均磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.00073%、整澆次成品平均磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.00105%的批量、穩(wěn)定、高效生產(chǎn)，平均轉(zhuǎn)爐冶煉周期為42min。本研究首次發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用的轉(zhuǎn)爐煉鋼超深脫磷技術(shù)，對(duì)低磷潔凈鋼冶煉具有很好的參考價(jià)值和技術(shù)應(yīng)用前景

1、關(guān)鍵詞

轉(zhuǎn)爐；煉鋼；MgO；磷分配系數(shù)；極低磷鋼；高效冶煉

2、引言國(guó)內(nèi)外低磷鋼冶煉工藝技術(shù)應(yīng)用較多的為日本新日鐵開發(fā)的LD-ORP、中國(guó)寶鋼開發(fā)的BRP等。日本住友金屬鹿島廠、住友金屬和歌山廠采用2座轉(zhuǎn)爐進(jìn)行低磷鋼的生產(chǎn)，成品磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.0040%，日本新日鐵的LD-ORP工藝與福山廠的SRP工藝類似，成品磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0040%以下。德國(guó)迪林根生產(chǎn)極低磷的9Ni鋼采用轉(zhuǎn)爐二次冶煉的工藝，實(shí)現(xiàn)成品磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0030%。國(guó)內(nèi)先進(jìn)企業(yè)采用1座轉(zhuǎn)爐冶煉2次的深脫磷工藝進(jìn)行管線鋼、抗酸容器鋼、石油鉆井平臺(tái)用鋼等極低磷鋼的生產(chǎn)，該工藝下，在轉(zhuǎn)爐內(nèi)預(yù)脫磷的鐵水通過(guò)平臺(tái)孔再次兌入轉(zhuǎn)爐實(shí)現(xiàn)深脫磷，成品磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)可控制在0.0030%~0.0040%。新一代鋼鐵材料研發(fā)對(duì)鋼水潔凈度要求進(jìn)一步提高，以9Ni鋼性能與磷含量關(guān)系為例，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，鋼中磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0.0040%降低至0.0010%，其他工藝不變的條件下，-196℃沖擊功由188J提高至253J。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，有必要生產(chǎn)成品w(［P］)≤0.0020%的鋼水，這就要求轉(zhuǎn)爐出鋼w(［P］)≤0.0010%。對(duì)于生產(chǎn)出鋼要求w(［P］)≤0.0010%的極低磷鋼，渣鋼磷分配系數(shù)LP≥1500(LP=w(P2O5)/w(［P］))，而常規(guī)單渣工藝渣鋼磷分配系數(shù)LP為200左右，如果采用常規(guī)工藝生產(chǎn)，渣量需增加7~10倍，難以實(shí)現(xiàn)。日本新日鐵開發(fā)的LD-ORP工藝磷分配系數(shù)為400~700，采用該磷分配系數(shù)煉鋼渣系，可以生產(chǎn)出磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0020%~0.0035%的鋼水，無(wú)法滿足更低磷含量需求，并且該工藝冶煉需要利用2座轉(zhuǎn)爐進(jìn)行脫磷，冶煉周期長(zhǎng)、占用資源多，難以滿足批量高效生產(chǎn)要求。因此，為高效生產(chǎn)轉(zhuǎn)爐出鋼w(［P］)≤0.0010%的鋼水，大幅度提高渣鋼磷分配系數(shù)至1500以上是最高效、經(jīng)濟(jì)的途徑。為此，筆者根據(jù)煉鋼過(guò)程中展現(xiàn)出的脫磷影響因素進(jìn)行了渣鋼磷分配比的熱力學(xué)計(jì)算，并在煉鋼生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了大量試驗(yàn)，開發(fā)了超高磷分配系數(shù)(LP≥1500)的渣系及多相渣C2S控制、冶煉初期高速化渣、頂?shù)讖?fù)吹熔池高效攪拌、半鋼高效倒渣、低溫出鋼、抑制回磷等轉(zhuǎn)爐低磷鋼冶煉集成技術(shù)，揭示了超高LP影響機(jī)理，解決了w(［P］)≤0.0020%鋼的高效冶煉難題，實(shí)現(xiàn)整澆次成品平均磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.00105%的冶煉，轉(zhuǎn)爐平均冶煉周期為42min，生產(chǎn)的9Ni鋼連續(xù)上萬(wàn)噸成品磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.0020%。

3、精選圖表4、結(jié)論1)以正規(guī)離子溶液模型為基礎(chǔ)構(gòu)建熱力學(xué)計(jì)算模型，通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)降低渣中MgO和MnO含量可以降低渣中磷活度系數(shù)，同時(shí)大幅度提高LPbal，整澆次轉(zhuǎn)爐出鋼渣鋼平均LPact=1619，平均LPbal=1925。2)通過(guò)優(yōu)化頂?shù)讖?fù)吹工藝，即提高底吹供氣強(qiáng)度、降低頂吹槍位、提高頂吹供氣強(qiáng)度等措施，實(shí)現(xiàn)了熔池的高效攪拌，LPact/LPbal由常規(guī)工藝的0.50~0.70提升至0.81~0.84。3)研發(fā)的大型轉(zhuǎn)爐基于低MgO(2.5%≤w(MgO)≤4.0%)、低MnO(w(MnO)≤1.5%)、高堿度(R≥6)超高磷分配系數(shù)(LP≥1500)的極低磷鋼高效冶煉技術(shù)，通過(guò)采用普通鐵水雙