三钢集团双联法炼出高碳低磷钢

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。为适应钢铁业低成本、高洁净钢发展方向，福建三钢（集团）有限责任公司于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。MRP在脱磷炉脱磷，脱碳炉终点磷较低，实现高碳低磷出钢，减少出钢配碳量，降低钢水增氮。三钢MRP双联工艺平均出钢碳提高0.238%，钢水氮含量下降7.05ppm。

MRP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，其特点是：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。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。

其工艺流程是：铁水勾兑后，将铁水及废钢加入到脱磷炉，脱磷氧枪吹炼脱磷至终点后，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。

脱磷：确立制度精确控制

三钢采用铁水加纯废钢的装入制度。为确保热量平衡，他们分别对铁水比为82%、85%、88%、90%、92%的装入制度进行比较，确立转炉装入制度，并在此基础上，确定了脱磷炉冶炼工艺。

炉渣碱度的控制。炼钢脱磷反应在金属液与熔渣界面进行。磷被氧化生成P2O5后与CaO结合成稳定的磷酸钙。炉渣碱度高，渣中CaO增加，利于脱磷。在转炉脱磷段吹炼过程中，为保证终点较高含量碳，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。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时，渣中P2O5最高，对应半钢水中P最低，脱磷炉终渣碱度控制目标为1.2。

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。三钢根据120吨转炉历次渣样数据及终点化渣脱磷情况，确定渣中FeO含量在15%～30%为最佳。

脱磷炉供氧模式及造渣制度。脱磷期供氧模式主要参数为供氧流量。供氧流量过大，脱磷期时间偏短终点P较高；反之，供氧流量太小，影响化渣，不利于脱P。120吨转炉脱磷转炉的最佳供氧流量为11000Nm3/h～13000Nm3/h，脱磷终点提枪时间根据供氧量确定。当铁水中Si含量高时，延长脱磷时间，增加供氧量，确保脱P反应充分进行。

脱磷转炉枪位的控制原则是保证熔池均匀升温，化渣情况良好，降低终点渣中TFe含量。脱磷期为保证熔池均匀化渣，须有充分的压枪时间。120吨转炉双联MRP在生产过程中逐渐降低枪位，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25kg/t～30kg/t。

脱碳：优化模式锰代合金

MRP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碳、升温，在熔池表面形成一层能覆盖熔池的炉渣，保证MgO护炉。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，总量约为800kg，石灰在1.5分钟后少批量多批次加入，石灰总量为1500kg～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P铁水温度大于1300℃，C含量大于2.8%。

MRP双联脱碳炉吹炼模式。经过脱磷炉处理后的铁水，其中磷含量和碳、锰含量都低，硅也基本被完全氧化。

脱碳炉枪位控制原则是保证炉渣不返干，枪位采取从高到低、逐步降枪的枪位模式。目前三钢MRP双联脱碳炉采用的枪位制度为：开吹枪位1.9米～2米，2分钟～3分钟后降为约1.6米，后期根据化渣情况逐渐降枪，终点前30秒～40秒压枪至1.2米。

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11000Nm3/h～12500Nm3/h逐渐调大，在5分钟时供氧流量调为26000Nm3/h～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。

MRP双联脱碳炉用锰矿直接合金化。在双联脱碳冶炼阶段中可投入锰矿石，用于替代部分锰铁合金，是双联法冶炼的一个最大的特点。

优点：少渣高效低耗

缺点：黏枪和煤气回收问题待解

双联冶炼工艺具有明显的优点。一是减少渣量。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。二是转炉的功能专一化，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分钟～10分钟。三是提高转炉炉龄。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。四是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，氧枪黏冷钢情况较好。配加富锰矿的脱碳炉倒炉终点残锰平均为0.303%，比正常冶炼终点残锰平均量0.145%高了0.158%，富锰矿中锰的收得率达到了45%。五是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吨～3吨，出钢结束后，将炉渣溅干，留做脱磷使用。六是脱磷、脱碳较易实现自动化炼钢。

双联冶炼工艺也存在问题。其主要问题有两个：

一是脱碳炉氧枪黏冷钢。MRP双联脱碳炉冶炼渣量少，过程易返干，更易黏枪，通过分析渣样熔点，黏枪的原因是由于在返干期间FeO含量下降，渣中出现高熔点、高黏度的2CaOSiO2，喷起后夹杂钢水黏附在氧枪表面。

二是煤气回收量偏低。脱磷炉CO含量低，无法回收，脱碳转炉开吹约1分钟~2分钟后方可进行煤气回收，较正常冶炼减少约3分钟的回收量。