【導(dǎo)讀】根據(jù)世界鋼鐵協(xié)會公布的最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2020年全球粗鋼產(chǎn)量為億t，包括歐盟、北美、南美和獨(dú)聯(lián)體國家在內(nèi)的全球主要產(chǎn)鋼地區(qū)鋼。鋼產(chǎn)量創(chuàng)紀(jì)錄的國家。中國粗鋼產(chǎn)量占全球總計粗鋼產(chǎn)量的47%，與2020年。相比提高了9個百分點(diǎn)。中國的鋼產(chǎn)量已連續(xù)12年位居世界第一，成為名副其。從鋼鐵大國到鋼鐵強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變是從量變到質(zhì)變的飛躍，有很長的路要走，甚至需要幾代鋼鐵人的共同努力。特別是在工業(yè)化進(jìn)程逐步加快的今天，要看。到我們與國際先進(jìn)水平的差距。工藝技術(shù)落后、裝備技術(shù)水平低、低端產(chǎn)能比。形勢更為復(fù)雜的一年。隨著世界經(jīng)濟(jì)的逐步復(fù)蘇，各國為應(yīng)對危機(jī)所采取的非。常措施都將陸續(xù)退出，盡管前景看好，但仍然存在二次探底的可能。極強(qiáng)的科技創(chuàng)新能力、科學(xué)合理的節(jié)能減排就顯得尤為重要。界鋼鐵裝備技術(shù)研究報告》將為鋼鐵企業(yè)在諸多方面提供有益的幫助。寶貴的經(jīng)驗(yàn)與貢獻(xiàn)。第一節(jié)：管道壓力損失測定---------------------------------------------------------11. 第十章：改進(jìn)汽車鋼板的冶煉工藝-------------------------------------------------40

　　

【正文】 磷的影響較大。堿度在 2． 5～4． 0 時，增加 (FeO)對脫磷有利。 FeO 不僅是鋼水中磷的氧化劑，而且還能直接同 P2O5結(jié)合成化合物 (FeO)3。P2O5。然而， (FeO)3178。 P2O5；在高溫時不穩(wěn)定，所以僅靠形成 (FeO)3178。178。 P2O5 脫磷起不到良好的效果。 實(shí)踐證明， (％ FeO)與爐渣堿度對脫磷的綜合影響是：堿度在 2． 5～ 3． 5時，增加 (FeO)對脫磷有利。但 (％ FeO)≥ 18 時，反而使脫磷能力下降。 要達(dá)到較高的 Lp，對于一定的爐渣， (FeO)含量以 14％～ 18％、 (％ CaO)／(％ FeO)比值以 2． 5～ 3． 0 為最好。 金屬成分的影響 鋼 水中： Al、 Ti、 B、 Si、 C 等比 P 脫氧能力強(qiáng)的元素增加，可使渣中 P2O5被還原，也就是回磷，其反應(yīng)式舉例為： 2P2O5+5[si]=5SiO2,+4P。 錳與磷的脫氧能力接近，但是 [Mn]高能使渣中 (MnO)增加，有利于化渣而促進(jìn)脫磷。 渣中 P2O5濃度的影響 P2O5 濃度降低，意味著渣量增加可改變平衡條件，促進(jìn)脫磷，反之亦然。多次換渣操作是脫磷的有效措施，但金屬和熱量的損失也較大。 爐渣粘度的影響 煉鋼熔池中的脫磷反應(yīng)主要是在渣／金界面上進(jìn)行的，反應(yīng)速度與爐渣的粘度有關(guān)。 爐渣的粘度愈小，反應(yīng)物和其產(chǎn)物的擴(kuò)散速度加快，意味著脫磷速度加快：改善爐渣的流動性，可以促使脫磷反應(yīng)順利進(jìn)行。 22 綜上所述，為了使脫磷反應(yīng)進(jìn)行完全，必要的熱力學(xué)和動力學(xué)條件是：爐渣堿度 R=2． 5～ 4． 0； FeO=14％～ 18％：較低的熔池溫度 T=(1450～ 1500％ 186。C)；大渣量，適當(dāng)泡沫化，形成流動性良好的爐渣，加強(qiáng)對熔池的攪拌，增加渣鋼界面積，如保持合適的槍位，增加低吹氣體量進(jìn)行強(qiáng)攪拌等。 第四節(jié)： 鋼水回磷 假設(shè)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)出鋼時磷的氧化還原達(dá)到了平衡狀態(tài)。由于出鋼過程中加入大量的 Al、 Si、 Mn 等合金，使鋼中脫氧的比較完全，渣中 SiO2量增加。這樣就打破了磷－氧平衡狀態(tài)，鋼水形成還原趨勢，鋼水就必然發(fā)生回磷現(xiàn)象。鋼水只要脫氧，就會有磷被還原。 影響回磷的主要因素 (1)出鋼過程中下渣是回磷的主要原因。下渣量大，回磷就嚴(yán)重，特別是出鋼前下渣或出鋼口不圓造成出鋼過程卷渣更為嚴(yán)重。 (2)出鋼合金化或增碳操作不合理。因?yàn)樗鼈儽容^輕而浮在鋼渣上面，直接與鋼渣接觸，硅鐵、碳化硅、碳粉都非常容易與渣中 (FeO)反應(yīng)，造成渣中 (FeO)急劇下降，而反應(yīng)產(chǎn)物又降低了爐渣的 堿度，從而大大增加了回磷。 (3)吹氬時，使用氬氣壓力過高，造成鋼／渣界面翻騰、卷渣，也大幅度增加回磷程度。 防止和降低鋼水回磷的措施 (1)冶煉終點(diǎn)，形成高堿度 R=3～ 3． 5， (F eo)=12％～ 16％，有一定 (CaF2)、(MnO)、 (MgO)含量的多元系流動性良好的爐渣，降低 P2O5活度。 (2 煉鋼過程采取雙渣操作，降低鋼渣中的 P2O5濃度。 (3)因?yàn)榛亓资怯捎谠?P2O5被還原，可盡量減少出鋼過程下渣量，其措施有： a．加強(qiáng)出鋼口維護(hù)，不使出鋼 口過大。 b．采用比重介于渣－鋼之間的渣球，用擋渣球出鋼。 c．采用滑動出鋼口等機(jī)械方法“無渣”出鋼。以上措施均需要出鋼后采取碳化稻殼或復(fù)合精煉渣保溫。 23 (4)出鋼過程或出鋼后加入適量石灰、碳化鈣、螢石、蘇打等組成的復(fù)合渣，提高鋼包內(nèi)鋼渣堿度和流動性，降低渣中 P2O5的活度。 (5)采用堿性鋼包內(nèi)襯，減少鋼水在鋼包內(nèi)停留時間，杜絕出鋼后補(bǔ)加合金(如硅鐵、碳化硅、碳粉等。 第五節(jié)： 轉(zhuǎn)爐冶煉 P 高爐次數(shù)據(jù)分析 根據(jù)鐵水冶煉到轉(zhuǎn)爐的終點(diǎn)的工藝數(shù)據(jù)表，鋼水實(shí)際脫磷率平均值為73． 33％，最大值 為 88． 83％，最小值僅 40． 68％。而鋼水包內(nèi)回磷率平均值為 39 48％，最大值為 58 82％，最小值僅 22 22％。終點(diǎn)鋼水磷含量≥ 0． 030％的有 11 爐，鋼水平均脫磷率為 67． 87％，最大值為 77 78％，最小值僅 40 68％。而鋼水包內(nèi)平均回磷率為 30． 33％，最大值為 40％，最小值僅 22． 22％。終點(diǎn)鋼水磷含量≥ 0． 035％有 5 爐，鋼水平均脫磷率為 66 19％，最大值為 77 42％，最小值僅 40． 68％。而鋼水包內(nèi)平均回磷率高達(dá) 24． 79％，最大值為 30％，最小值僅 22． 22％。成品磷高 55％是轉(zhuǎn) 爐煉鋼脫磷率低造成的， 45％是轉(zhuǎn)爐出鋼后鋼水回磷造成的。一般情況下，鐵水磷高的爐次，脫磷率高，回磷率也高。 造渣料中 CaO 總量與脫磷率和回磷率的關(guān)系是非直線型關(guān)系，鋼水的脫磷率和回磷率并非完全取決于渣中的 CaO 含量。而與渣中 FeO 含量、出鋼下渣量以及轉(zhuǎn)爐冶煉前期溫度和升溫速度都有直接的關(guān)系。因?yàn)殇摪鼉?nèi)的石灰很難熔化，鋼水的回磷率與鋼水包內(nèi)補(bǔ)加石灰也沒有明顯的關(guān)系。 鋼坯的成品磷高，主要是轉(zhuǎn)爐冶煉脫磷率低或鋼包內(nèi)回磷率高造成的。它與操作方法有很大關(guān)系，而與冶煉鋼種、造渣料的加入總量、出鋼時間、 鋼鐵料消耗、冶煉終點(diǎn)碳硫和溫度、供氧時間、耗氧量、鋼水量、吹氬時間、氬前溫度、鐵水含 P％量都沒有很明顯的關(guān)系。 為了使脫磷反應(yīng)進(jìn)行完全，必要的熱力學(xué)和動力學(xué)條件是：爐渣堿度R=～ ； FeO=14～ 18％；較低的熔池溫度 T=(1450～ 1500186。C)；大渣量，適當(dāng)泡沫化，形成流動性良好的爐渣，加強(qiáng)對熔池的攪拌，增加鋼／渣界面積，如保持合適的槍位，增加低吹氣體量進(jìn)行強(qiáng)攪拌等。 控制爐渣堿度在 2． 8～ 3． 1范圍內(nèi)，且冶煉過程和終點(diǎn)溫度及渣量合適。 24 脫瞵反應(yīng)的關(guān)鍵是過程渣要化透， (Feo)量合適，而非片面追 求 (加大石灰用量 )高堿度。減少出鋼到成坯過程的回磷，在生產(chǎn)中不容忽視。 第四 章： 國內(nèi)外轉(zhuǎn)爐脫磷煉鋼新工藝 近年來，用戶對低磷鋼和超低磷鋼的需求明顯增加，特別是深沖鋼和高級別管線鋼等對磷含量要求苛刻的鋼種，但常規(guī)轉(zhuǎn)爐煉鋼法難以低成本的組織生產(chǎn)。 20 世紀(jì) 90 年代中后期，為解決超低磷鋼的生產(chǎn)難題，日本各大鋼廠進(jìn)行了轉(zhuǎn)爐鐵水脫磷的試驗(yàn)研究。 1993～ 2020 年，日本新日鐵、 JFE、住友金屬和神戶制鋼四家鋼鐵企業(yè)公布的轉(zhuǎn)爐脫磷專利數(shù)量分別為 3 18 和 7 項(xiàng) (共計98 項(xiàng) )。 日本發(fā)明的轉(zhuǎn)爐脫磷煉鋼 工藝主要方法有： JFE 的 LDNRP 法、住友金屬的SRP 法、神戶制鋼的 H 爐、新日鐵的 LDORP 法和 MURC 法。其操作方式主要有兩種：一是采用兩座轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)作業(yè)，一座脫磷，另一座接受來自脫磷爐的低磷鐵水脫碳，即“雙聯(lián)法”。典型“雙聯(lián)法”工藝流程為：高爐鐵水→鐵水預(yù)脫硫→轉(zhuǎn)爐脫磷→轉(zhuǎn)爐脫碳→二次精煉→連鑄。二是在同一座轉(zhuǎn)爐上進(jìn)行鐵水脫磷和脫碳，類似傳統(tǒng)的“雙渣法”。 中國包鋼與北京鋼鐵研究總院進(jìn)行了中磷鐵水轉(zhuǎn)爐脫磷試驗(yàn)。寶鋼開發(fā)的BRP(BaosteelBOF Refining Process)技術(shù)已獲 2020年中國冶金科技成果一等獎，并成功地應(yīng)用于其一煉鋼、二煉鋼和不銹鋼分廠。鞍鋼也對轉(zhuǎn)爐脫磷煉鋼新工藝進(jìn)行了大量研究。 目前，“雙聯(lián)法”是生產(chǎn)超低磷鋼的最先進(jìn)轉(zhuǎn)爐煉鋼法。主要優(yōu)勢是：爐內(nèi)自由空間大、允許強(qiáng)烈攪拌鋼水、頂吹供氧、高強(qiáng)度底吹 (0， 3m3／ (t178。 min))、不需要預(yù)脫硅、廢鋼比高 (8％～ 10％ )、爐渣堿度較低 (～ 2)、渣量低、處理后鐵水溫度較高 (13500C)脫磷效率明顯提高。本文將重點(diǎn)介紹“雙聯(lián)法”。 轉(zhuǎn)爐脫磷新工藝 JFE 福山制鐵所 福山制鐵所有兩個煉鋼廠 (第二煉鋼廠和第三煉鋼廠 )。該制鐵所是日本粗鋼產(chǎn)量最高的廠家 (1080 萬 t／ a)。第三煉鋼廠有 2 座 320t 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，采用 25 LDNRP 工藝 (“雙聯(lián)法” )，一座轉(zhuǎn)爐脫磷，另一座脫碳；轉(zhuǎn)爐脫磷能力為 450萬 t／ a。該廠自 1999 年開始全量鐵水轉(zhuǎn)爐脫磷預(yù)處理。 脫磷轉(zhuǎn)爐指標(biāo)：吹煉時間為 10min；廢鋼比為 7％～ 10％；氧氣流量為30000m3／ h，底吹氣體為 3000m3／ h；石灰消耗為 10～ 15kg／ t。 脫碳轉(zhuǎn)爐指標(biāo)：爐齡低于脫磷轉(zhuǎn)爐，轉(zhuǎn)爐在爐役前期用于脫碳，爐役后期用于脫磷，爐齡約 7000 爐；石灰消耗 5～ 6 kg／ t。 第二煉鋼廠擁有 3座 250t 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐。采用傳統(tǒng)“三脫”工藝 (NRP)，“三脫”處理能力 420 萬 t／ a。該廠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，鐵水罐內(nèi)脫磷處理周期長，產(chǎn)能低。 LDNRP 技術(shù)與常規(guī)冶煉技術(shù)相比，每噸鋼成本低 5美元左右。此外，1FE 京濱煉鋼廠的兩座 330t 轉(zhuǎn)爐也采用“雙聯(lián)法”煉鋼。 住友金屬鹿島制鐵所 住友金屬鹿島制鐵所有兩個煉鋼廠。第一煉鋼廠 3 座 250t 轉(zhuǎn)爐，采用該公司發(fā)明的 SRP 法 (雙聯(lián)法 )煉鋼。第二煉鋼廠 2座 250t 轉(zhuǎn)爐，采用常規(guī)冶煉工藝。第一煉鋼廠中一座轉(zhuǎn)爐脫磷，另兩座轉(zhuǎn) 爐脫碳 (二吹一 )，脫磷鐵水富余 25％，運(yùn)送給第二煉鋼廠。 脫磷轉(zhuǎn)爐指標(biāo)：吹煉時間為 8min；冶煉周期為 22 min；廢鋼比為 10％ (加輕廢鋼 )；出鐵溫度為 13500C；渣量為 40kg／ t。 脫碳轉(zhuǎn)爐指標(biāo)：吹煉時間為 14min；冶煉周期為 30min；錳礦用量為 15kg／ t(Mn 回收率 30％～ 40％ )；渣量為 20kg／ t(以干渣方式回收 )。 住友金屬和歌山制鐵所 住友金屬和歌山制鐵所粗鋼年產(chǎn)能 390 萬 t。煉鋼生產(chǎn)采用 SRP 法， 100％鐵水經(jīng)轉(zhuǎn)爐脫磷。該廠脫磷轉(zhuǎn)爐與脫碳轉(zhuǎn)爐設(shè)在不同跨，脫磷轉(zhuǎn) 爐和脫碳轉(zhuǎn)爐的吹煉時間 9～ 12min，轉(zhuǎn)爐煉鋼的冶煉周期控制在 20min 以內(nèi)。一個轉(zhuǎn)爐煉鋼車間給三臺連鑄機(jī)供鋼水，是目前世界煉鋼生產(chǎn)節(jié)奏最快的鋼廠。和歌山制鐵所 SRP 法優(yōu)點(diǎn)是： ◆ 可采用較高磷含量的低價位鐵礦石煉鐵，鐵水磷含量放寬至 ％～％，降低了礦石采購成本； 26 ◆煉鋼時，可以使用錳礦石取代錳鐵合金； ◆工序緊湊，與高拉速連鑄機(jī)相匹配，加快了大型轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)節(jié)奏； ◆脫碳爐渣可返回用于脫磷轉(zhuǎn)爐，煉鋼渣量顯著降低； ◆脫磷爐渣不經(jīng)蒸汽穩(wěn)定化處理，可直接鋪 路，降低了爐渣處理成本； ◆建立高效率、低成本、大批量潔凈鋼生產(chǎn)平臺，顯著改善 IF 鋼板抗二次加工脆化和熱軋鋼板低溫沖擊韌性等性能。 神戶制鋼 由于神戶制鋼生產(chǎn)的高碳鋼比例較大，轉(zhuǎn)爐脫磷負(fù)荷大。鐵水脫磷、脫硫預(yù)處理用 H 爐 (專用轉(zhuǎn)爐 )。處理過程分兩步：首先在高爐出鐵溝用噴吹法對鐵水進(jìn)行脫硅處理，用撇渣器去除脫硅渣后，將鐵水再兌入 H爐進(jìn)行脫磷、脫硫 .脫磷時噴吹石灰系渣料，同時頂吹氧氣。脫磷后，再噴入蘇打粉系渣料脫硫。經(jīng)預(yù)處理的鐵水再裝入另一座轉(zhuǎn)爐進(jìn)行脫碳。 用 H 爐進(jìn)行鐵 水脫磷、脫硫處理具有如下特征： ◆ H爐內(nèi)空間大，進(jìn)行鐵水預(yù)處理時，爐內(nèi)反應(yīng)效率高、反應(yīng)速度快，可在較短的時間內(nèi)連續(xù)完成脫磷、脫硫處理； ◆可用塊狀生石灰和轉(zhuǎn)爐渣代替部分脫磷渣； ◆脫磷過程中添加部分錳礦，可提高脫磷效率，且增加了鐵水中的錳含量。 新日鐵八幡制鐵所 新日鐵八幡制鐵所有兩個煉鋼廠，第一煉鋼廠 2座 170t 轉(zhuǎn)爐，采用傳統(tǒng)的“三脫”工藝。第二煉鋼廠 2 座 350t 轉(zhuǎn)爐，采用新日鐵名古屋制鐵所發(fā)明的LDORP 工藝 (“雙聯(lián)法” )。 新日鐵君津制鐵所 新日鐵君津制鐵所有兩個煉鋼廠，第一煉鋼廠和第二煉鋼廠均采用 KR 法脫硫 (S≤ ％ )。第一煉鋼廠有 3座 230t 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐；第二煉鋼廠有 2座 300t 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐，采用 LDORP 法和 MURC(雙渣法 )法兩種工藝煉鋼。 LDORP 法渣量少，可生產(chǎn)高純凈鋼。脫磷轉(zhuǎn)爐弱供氧，大渣量，堿度為～ ，溫度為 1320～ 13500 9～ 10min，冶煉周期約 27 20min，廢鋼比通常為 9％。為了提高產(chǎn)量，目前廢鋼比已達(dá) 11％～ 14％，經(jīng)脫磷后鋼水 (P≤ ％ )兌入脫碳轉(zhuǎn)爐，總收得率 92％以上。轉(zhuǎn)爐的復(fù)吹壽命約4000 爐。脫碳轉(zhuǎn)爐強(qiáng)供氧，少渣量，治煉周期為 28～ 30min，脫碳轉(zhuǎn)爐不吃廢鋼。從脫磷至脫碳結(jié)束的總冶煉周期約為 50min，恰與連鑄機(jī)的澆鑄周期 50～60min 相匹配。日本大型鋼鐵廠轉(zhuǎn)爐“雙聯(lián)法”生產(chǎn)指標(biāo)參見表 1。 表 1 日本鋼鐵廠轉(zhuǎn)爐“雙聯(lián)法”生產(chǎn)指標(biāo)對比 鋼鐵廠 脫磷吹煉 時間， min 脫磷后溫度 ， 0C 脫磷后磷含量 ， % 脫碳冶煉周期， min 脫碳吹煉時間，min 住友和歌山之鐵所 10～ 12 1300～1350 20 9 住友金屬鹿島之鐵所 8 1350 30 14 新日鐵君津二煉鋼廠 9～ 10 1320～1350 30 12