1、转炉脱碳指标：炉龄低于脱磷转炉，转炉在炉役前期用于脱碳，炉役后期用于脱磷，炉龄约7000炉；石灰消耗56kg/t。第二炼钢厂有3座250t顶底复吹转炉；采用传统三脱工艺（NRP），“三脱”处理能力420玩吨/年。该厂统计的生产数据表明，铁水罐内脱磷处理周期长，产能低；LDNRP技术与常规冶炼技术相比，每吨钢的成本降低5美元左右。此外，JFE京滨炼钢厂的两座330t转炉也采用双联法炼钢。1.2住友金属鹿岛制铁所住友金属鹿岛制铁所有两个炼铁厂，第一炼铁厂3座250t转炉，采用该公司发明的SRP法（双联法）炼钢，第二炼钢厂2座250t转炉，采用常规冶炼工艺。第一炼钢厂一座转炉脱磷，另两座转炉脱碳（二
2、吹一），脱磷铁水富余25%，运送给第二炼钢厂。脱磷转炉指标：吹炼时间为8min；冶炼周期为22Min;废钢比为10%（加轻废钢）；出铁温度为1350；渣量为40kg/t。脱碳转炉指标：吹炼时间为14min；冶炼周期为30Min;锰矿用量为15kg/t（Mn回收率：30%40%）；渣量为20kg/t（以干渣方式回收）。1.3住友金属和歌山制铁所住友金属和歌山制铁所粗钢产能390万吨。炼钢生产采用SRP法，100%铁水经转炉脱磷。该厂脱磷转炉与脱碳转炉设在不同跨，脱磷转炉和脱碳转炉的吹炼时间912min，转炉炼钢的冶炼周期在20min以内。一个转炉炼钢车间供钢水给三台连铸机，是目前世界上炼钢生产节
3、奏最快的钢厂。SRP法优点是：（1） 可采用较高磷含量的低价铁矿石炼铁，铁水磷含量放宽至0.10%0.15%，降低了矿石采购成本；（2） 炼钢时，可以使用锰矿石取代MnFe合金；（3） 与高拉速连铸机相匹配，加快了大型转炉的生产节奏；（4） 脱碳炉渣可返回用于脱磷转炉，炼钢渣量显著降低；（5） 脱磷炉渣不经蒸汽稳定化处理，可直接铺路；降低了炉渣处理成本；（6） 建立起高效率，低成本，大批量生产洁净钢的平台，显著改善IF钢板抗二次加工脆化和热轧钢板低温冲击韧性等性能；（7） 工序紧凑。1.4神户制钢由于神户制钢生产的高碳钢比例较大，转炉的脱磷负荷大，铁水脱磷，脱硫预处理用H炉（专用转炉），处理过
4、程分两步：首先在高炉出铁沟用喷吹法对铁水进行脱硅处理，用撇渣器去除脱硅渣后，将铁水在兑入H炉进行脱磷，脱硫。脱磷时，喷吹石灰系渣料，同时顶吹氧气；脱磷后，在喷入苏打粉系渣料脱硫。经预处理的铁水再装入另一座转炉进行脱碳。用H炉进行铁水脱磷，脱硫处理具有如下特征：（1） H炉内空间大，进行铁水预处理时，炉内反应效率高，反应速度快，可在较短的时间内连续完成脱磷，脱硫处理；（2） 可用块状生石灰和转炉渣代替部分脱磷渣；（3） 脱磷过程中添加部分锰矿，可提高脱磷效率，且增加了铁水中的猛含量。1.5新日铁八幡制铁所新日铁八幡制铁所有两个炼钢厂，第一炼钢厂2座170t转炉，采用传统的三脱工艺；第二炼钢厂2座
5、350t转炉生产采用新日铁名古屋制铁所发明的LDORP工艺（双联法）见下图：1.6新日铁君津制铁所新日铁君津制铁所有2个炼钢厂，第一炼钢厂和第二炼钢厂均采用KR法脱硫（S=0.002%）。第一炼钢厂有3座230t复吹转炉；第二炼钢厂有2座300t复吹转炉，采用LDORP法和MURC（双渣法）法两种工艺炼钢。LDORP法渣量少，可生产高纯净钢。脱磷转炉弱供氧，大渣量，碱度2.53.0，温度为13201350，纯脱磷时间约为910min，冶炼周期约20min，废钢比通常为9%，为了提高产量，目前废钢比已达到11%14%，经脱磷后钢水（P=0.002%）兑入脱碳转炉，总收得率92%以上。转炉的复吹寿
6、命约4000炉。脱碳转炉强供氧，少渣量，冶炼周期为2830min，脱碳转炉不吃废钢。从脱磷至脱碳结束的总冶炼周期约为50Min.恰好与连铸机的浇灌周期5060min相匹配。日本大型钢铁厂转炉双联法生产指标参见下表1.7新日铁室兰制铁所和大分制铁所新日铁室兰制铁所（2座270tLDOB转炉）和大分制铁所（3座370t复吹转炉）受设备和产品的限制，难于采用“双联法”工艺，为此全部采用了新日铁开发的MURC工艺，在同一转炉上进行铁水脱磷和脱碳吹炼，类似传统炼钢的“双渣法“。采用MURC工艺，在同一座转炉上可连续脱硅脱磷除渣和脱碳。工艺过程是：铁水在转炉中的脱硅脱磷后倒炉排渣，保留铁水，脱磷渣一般倒出
7、50%；然后造脱渣进行脱碳，脱碳后出钢，脱碳渣可直接留在炉内用于下一炉脱磷吹炼；MURC工艺冶炼周期约3335min，见下图采用这种工艺，通常铁水和脱碳渣物流方向相反，废钢比多，碱度低低温（约1350）操作，可达到高效脱磷，炉渣热循环，减少炼钢渣量和石灰用量。MURC法中间扒渣是其最突出的特点。如果扒渣不稳定，含磷渣排出少，将影响脱磷效果和脱碳的正常运行。因此，MURC法的关键是中间扒脱磷渣的操作稳定。在脱磷吹炼末期，会出现一定量的泡沫渣，可有效的利用渣的泡沫化进行扒渣。渣的泡沫化是中间扒渣的关键，应注意控制脱磷吹炼渣的成分和碱度。1.8德国的TBM脱磷工艺TBM是由蒂森一克虏博炼钢厂转炉炼钢
8、的一种冶炼工艺，该技术除了具有传统底吹的冶金效果之外，还具有显著的底吹深脱磷功能。它主要是通过独特的环形布置的底枪提高供气强度，为脱磷提供良好的动力学条件，从而提高转炉脱磷率。同时也使转炉终点碳氧反应更接近平衡，从而降低了钢中氧含量。TBM技术是一个喷气模型系统，其有如下优点：非常高的气体喷吹速度，完善的搅拌效果，压力损失低，对溅渣操作没有不良影响。炉底喷嘴的数量、尺寸及布置方式根据每一个转炉具体的容量和形状确定。总的气体流量将均匀地分布到每一个供气管线上，在每条供气管线上均安装有流量计和调节阀，用以精确调整底吹气体的压力和流量。二 我国国内对超低磷钢的研究以及这方面的探索中国包钢与北京钢铁研
9、究总院进行了中磷铁水转炉内脱磷试验。宝钢开发的BRP技术已获2005年中国冶金科技成果一等奖，并成功地应用于一炼钢二炼钢和不锈钢分厂。鞍钢也对转炉脱磷新工艺进行了大量的研究，并申请了多项专利。2.1宝钢BRP技术宝钢2002年开始进行转炉双联法脱磷（BRP）技术研究。为了满足BRP工艺技术要求，宝钢对一炼钢的300t转炉顶，底吹系统进行了改造。BRP是宝钢拥有自主知识产权的技术，申请专利7项，技术秘密14项。技术及科研投入达4133.73万元。20022005年项目总经济效益约为6亿元。BRP工艺生产的主要是低磷和超低磷钢，包括管线钢，IF钢，帘线钢，石油钻杆钢等，脱磷炉停吹时，磷含量平均在0
10、.015%以下，最低达到0.003%，钢坯磷含量低于0.006%，进行少渣吹炼时，脱磷和脱碳后的总渣量低于60kg/t。BRP工艺对于拓展品种，提高钢水品质以及实现效益最大化有重要作用。2.2首钢脱磷工艺近年来，首钢为了提高自身产品在市场中的竞争力，投资近两亿元，在第三炼钢厂兴建了LF精炼炉和VD真空脱气设备，并改造了一台130 mm130 mm八流小方坯连铸机，使该厂具备了优质长材坯料生产条件。在开发和生产82B、77B、72A等高碳品种的过程中，针对钢中磷含量要求严格的问题，进行了转炉脱磷冶炼工艺研究，很好应用了转炉双渣操作和终点低拉增碳相结合的冶炼工艺，降低了钢水磷含量，提高了钢的洁净度
11、和产品质量。首钢第三炼钢厂目前的转炉冶炼控制情况，并针对商碳钢中磷含量高的问题，提出了转炉双渣操作与冶炼终点低拉增碳相结合的脱磷冶炼控制工艺，以提高钢水的洁净度和产品质量。2.3首钢迁安钢铁厂的使用副枪转炉脱磷工艺近年来，随着科技的进步，对钢材的纯净度要求越来越严格。大多优质钢种都要求磷含量低于0015；特殊深冲钢、镀锡板要求钢中磷低于0010；一些航空、耐腐蚀管线用钢要求磷低于0005。因为钢中的磷可降低钢的冲击韧性，尤其是低温冲击韧性，磷的枝晶偏析使板材产生带状组织，造成钢板的各向异性。所以生产优质钢，不仅对炉外精炼工艺要求较高，对转炉冶炼要求也十分严格，研究开发、冶炼低磷钢水是许多钢厂急
12、需解决的难题。首钢迁钢原转炉脱磷率仅为75左右，自采用副枪系统后，脱磷效果明显改善，脱磷率提高至85以上。根据副枪模型数据、加料情况、钢样和渣样化验数据，结合声纳化渣图，分析了首钢迁钢转炉脱磷率提高的原因，为今后进一步优化脱磷工艺提供依据。2.4本钢转炉脱磷工艺的研究随着本钢生产工艺及设备的不断改进与完善，一些特殊钢种（薄板钢种、深冲钢等）相继投入生产。这些钢种对钢的纯净度要求越来越高，尤其对钢中的P含量的要求也越来越低，最低值在00085以下。针对我厂的生产工艺条件，如何稳定有效的控制P含量，满足钢种的要求，有必要对转炉脱磷工艺进行研究。利用副枪在吹炼过程中进行取样、测温，根据所取试样的化学
13、成分、吹炼工艺参数对炼钢过程的脱磷进行了分析，了解脱磷的时机、特点以及影响脱磷的因素。并以此改善不同铁水条件下的操作工艺，以达到有效、稳定的脱磷。利用副枪在吹炼过程取样测温的方法研究本钢转炉脱磷的工艺特点。根据脱磷的工艺特点，针对不同的铁水条件，我们通过优化工艺操作，达到稳定、有效的脱磷，满足钢种要求。2.5鞍钢氧气顶吹转炉脱磷工艺与实践近年来，用户对高级别钢特别是低磷钢的需求大大增加，这些产品对钢中磷的质量分数提出了很高的要求，大多要求磷含量低于0.015 %；低温用钢管、特殊深冲钢、镀锡板要求钢中磷低于 0.010 %；一些航空、原子能、耐腐蚀管线用钢要求磷低于0.005 %。 为达到深脱
14、磷的目的，当前国内外先进钢厂，均采用铁水“三脱”、转炉双联法脱磷等先进工艺。先进工艺的采用是建立在先进设备的基础上，而鞍钢作为一个老企业，尚有部分转炉仅有顶吹功能，且还不具备全部铁水预脱磷的能力，因而探索顶吹转炉的脱磷规律，优化脱磷工艺，对于降低成本、提高企业自主创新能力和产品的市场竞争力有着重要的意义。鞍钢一炼钢 100t 氧气顶吹转炉进行了单渣法和双渣法脱磷的过程分析和工艺实践，在反应热力学和动力学分析的基础上，设计了有针对性的试验。根据现场数据，利用统计和回归分析工具，逐一分析了转炉装料、造渣、供氧、温度制度等工艺参数对脱磷反应的影响，提炼出影响脱磷效率的主要因素，总结出不同工艺下转炉出
15、钢磷、脱磷率等与各参数的定量关系，为优化顶吹转炉脱磷工艺提供了理论及实践依据。三 下面我们介绍我国以及国际的2种脱磷工艺：1转炉双联法主要技术特点11 转炉双联法的冶炼工艺特点转炉双联法炼钢工艺，即采用一座转炉进行铁水脱磷，另一座转炉脱碳和提温，两座转炉双联组织生产，以达到有效改善钢的质量和缩短冶炼周期的目的。转炉采用双联法冶炼工艺主要有以下特点：111 良好的氧化性气氛在脱磷转炉中，主要采用氧化法进行脱磷，其主要反应为：2P+5（FeO）+4（CaO）=（4CaOP2O5）+5Fe2P+5（FeO）+3（CaO）=（3CaO脱磷转炉中，快速的化渣形成大量的（FeO），同时促进了CaO在渣中的
16、溶解，形成了大量的0，渣钢界面处的氧化性能强，钢渣都具有较高的氧化性，强烈的氧化性氛围促进了脱磷的顺利快速进行。112 转炉功能单一化可缩短冶炼周期由于转炉功能趋于专一化，使得每炉钢水冶炼时间有效缩短，莱钢炼钢厂脱磷转炉吹氧时间79 min，冶炼周期26-30 min，脱碳转炉吹氧时间912 min，冶炼周期2832 min，与传统冶炼方式相比，转炉冶炼时间缩短810 min。 113 渣量少于普通转炉因将传统转炉工艺分为脱磷和脱碳。脱磷渣不进入脱碳炉，因而不用担心钢水回磷，脱碳炉可以采用较少的渣量进行冶炼。莱钢炼钢厂脱磷转炉渣量约为3050 kgt，脱碳转炉渣量约为1530 kgt。114
17、炉渣碱度低一般高碱度、高氧化铁的炉渣能使磷呈现强烈的氧化趋势，表现为P205含量高，促进P205与CaO结合成稳定的磷酸钙。如图1所示，当渣碱度高于20后，随着渣碱度的提高，磷分配率明显上升。增加Cao可以降低P2O5的活度系数，提高磷在渣铁间的分配比。但在转炉脱磷吹炼过程中，为了保证终点有较高的碳，温度一般不能超过1 430，而在这样的温度下，液态渣的碱度不可能高。同时片面追求高碱度，则渣中固相比例上升，反而影响了脱磷的效果，所以对于脱磷过程的炉渣碱度要合理控制。根据实践经验，莱钢炼钢厂将碱度控制在2428，有较好的脱磷效果。115 脱磷转炉装入制度由于铁水温度波动大，针对不同条件下的铁水温
18、度，制定了不同的装人制度，同时为提前进行废钢的调整，为转炉提供便利条件，当铁水进入脱硫区域时，即将铁水温度报至废钢区域，由废钢作业区人员根据不同的铁水温度相应进行废钢量的调整，从而实现铁水与废钢同步调整。根据脱磷热力学条件，铁水脱磷的温度为1 350-1 430范围较好。从冶炼操作实绩来看，当铁水温度控制在1 2501 330时，采用92的铁水比较为合理，吹炼终点平均温度为1 388，平均硼（C）=268，为脱碳转炉提供了较好的原料条件，见表2。116 脱磷转炉造渣制度根据磷分配比情况，将脱磷转炉终渣碱度控制在2428，可保证良好的脱磷效果。为防止铁水脱磷过程产生喷溅，升温过快等异常情况，要求
19、头批料加入石灰23，烧结矿全部的12，后期根据情况逐步加入石灰及烧结矿进行调整。烧结矿的大量加入可以有效提高（FeO），在短时间内促进了化渣，同时确保了熔池温度的缓慢上升。117 脱磷转炉枪位及氧压控制为取得较好的化渣效果，开吹后转炉按正常枪位控制，快速造渣。为防止（FeO）大量富集，造成喷溅现象，头批料相对较多，以减缓温度的上升。过程冶炼为了防止温度上升过快，采取提高枪位的方法减缓反应速度，根据炉内反应情况，适当调整枪位及氧压。后期再根据化渣情况进一步调整。整个冶炼过程氧压控制在080085MPa。118 脱磷转炉终点控制冶炼至终点时，根据测定温度进行调整，确保终点温度控制在1 360-1
20、410，终点碳质量分数平均为268，终点P质量分数平均达到0009（见表2、表3），为脱碳转炉提供便利条件。出钢过程采用挡渣塞及挡渣棒进行挡渣，终渣全部倒人渣盆，重新筛选后再次人炉回收利用。2 TBM脱磷工艺2.1T酬强搅拌工艺原理及内容2.1.1 TBM强搅拌工艺原理控制转炉吹炼的困难主要是反应速度太快，脱碳高峰期产生大量CO气泡，剧烈搅动熔池，渣钢充分乳化，使渣中（FeO）迅速降低，基本不具备成渣和脱除钢中硫、磷的条件。因此，吹炼前期迅速形成流动性良好的高碱度炉渣和吹炼后期保证渣钢反应接近平衡，是提高转炉冶炼强度的重要环节。采用TBM工艺，可以实现在吹炼前期，加强熔池搅拌，促进石灰熔解，提
21、高成渣速度；在吹炼末期，提高熔池搅拌强度，促进渣钢反应平衡。2.1.2 TBM强搅拌工艺主要内容（1）提高底吹搅拌强度：目前，国内传统复吹转炉一般采用弱搅拌工艺，底吹供气强度波动在003008 m3tmin的范围。为了提高前期成渣速度，实现前期脱磷，抑制喷溅和保证终点渣钢反应平衡，TBM底吹供气强度提高到008-020m3tmin的范围。通过对转炉成渣过程的岩相分析证明，初期渣（5IIlin）碱度由177降至139，渣中（FeO）由113下降到525，形成与CaO相结合的低熔点橄榄石（CMS）主相，炉渣熔化均匀。（2）改变底吹供气模式：传统复吹转炉一般采用“前期低中期最低一后期高”的供气模式，
22、为了提高初渣成渣速度，TBM采用“前期高一中期低后期逐步升高”的供气模式，提高复吹的冶金效果。至吹炼前期（9min），使渣中（FeO）升高至1016，碱度达到16，促使渣中CMS相转变为C2S含量约40与C3MS2共存，并出现RO相。中期渣，碱度升高到最高点423，渣中（FeO）降至714，炉渣已基本熔化，以C2S为主相。终渣（FeO）回升至1645，碱度达到338，物相以C3S为主，平均可达到60，炉渣具备良好的脱磷、脱硫热力学条件。（3）实现平衡吹炼：TBM采用提高供气强度和改变复吹供气模式，有利于转炉吹炼过程中实现平衡吹炼。转炉炼钢过程中存在着熔池反应（如co、C-Mn反应等）和钢渣反应
23、（如脱硫、脱磷反应）两种反应过程。实现熔池反应平衡，一般要求底吹搅拌强度应达到008O12m3tmin；实现渣钢反应趋于平衡，底搅强度应达到015-030 m3tmin的水平。2.2TBM的底吹供气制度TBM的底吹供气制度是根据氧步即供氧时间阶段来设定的，气体种类是根据钢种对氮含量的要求设定的，以20#钢为例，具体供气制度（见表1）从炉底供给溶池的气体，通过元件喷出后以气泡的形式上浮，抽引钢水随之向卜流动，从而使溶池得到搅拌。其目的就是改善溶池混合状态，增强物质传递速度，促进钢渣反应接近平衡。底吹供气制度的建立，通常是以终渣全铁、钢中氧含量和磷含量的降低作为评价复吹冶金效果的条件之一。新转炉底
24、吹供气制度见表l。2.3 TBM的冶金效果2.3.1 对转炉终点C一0平衡的影响120吨转炉采用TBM后，增强了吹炼末期的熔池搅拌强度，可以使钢液中发生的【C】-【O反应更接近平衡，减少了冶炼低碳钢时钢水的过氧化，提高了钢水质量，图2是120吨转炉实际碳氧关系。对80吨转炉和120吨转炉钢水终点O】含量的测定表明，在转炉终点碳含量相同的情况下，120吨转炉钢水中的【O】含量降低.2.3.2 TBM对转炉终渣（FeO）的影响由于熔池搅拌加强，使渣钢之间的反应更趋近于平衡，从而使渣中（FeO）含量有所降低。统计80吨转炉和120吨转炉的终点渣样各500炉，结果80吨转炉转炉终点渣中（FeO）平均含
25、量为1649，120吨转炉终点渣中（FeO）平均含量为1524，平均降低125。2.3.3 对转炉吹炼操作的影响由于底枪数量增加，采用环形布置，进一步增加了渣钢之间的接触面积，使碳氧反应更接近平衡，钢中残留氧有所下降，使渣中（FeO）降低，进而减少了因渣中（FeO）聚集而产生的爆发性喷溅的可能性，使吹炼更加平稳。另外，由于降碳速度的加快，使供氧时间缩短。表2为转炉供氧时间，2.3.4 TBM对脱磷率的影响从热力学的观点看，TBM使渣中（FeO）降低，不利于脱磷反应的进行，但TBM之后，供气强度的增大使熔池搅拌加强，大大改善了脱磷反应的动力学条件，提高了熔池的传质速度，使脱磷反应更接近于平衡，提
26、高了转炉脱磷率。取同一时期相同铁水条件下，80吨和120吨转炉一倒脱磷率比较，见表3，从表3可以看出，120吨转炉的一倒脱磷率较80吨转炉平均提高238。由于脱磷率的提高，120吨转炉的一次命中率平均为80，比较80吨转炉提高60。转炉采用底吹深脱磷技术，加快了熔池内钢、渣反应速度，使钢一渣反应更趋于平衡，一倒脱磷率平均提高238；使转炉终点碳氧反应更接近平衡，降低了钢水和炉渣的氧化性，降低了钢铁料消耗；减少了后吹次数，缩短了冶炼时间，使转炉吹炼更加平稳.四 脱磷反应机理对于绝大多数钢种来说，磷是有害元素。钢种磷的含量高会引起“冷脆”，即从高温降到0 度以下，钢的塑性和冲击韧性降低，并使钢的焊
27、接性能和冷弯性能变差。磷是降低钢的表面张力的元素，随着磷含量的增加，钢的表面张力降低显著，从而降低了钢的抗裂性能。磷是仅次于硫在钢的连铸坯中偏析度高的元素，而且在铁固熔体中扩散速率很小，因而磷的偏析很难消除，从而严重影响钢的性能，所以脱磷是炼钢过程的重要任务之一。磷在钢中以Fe3P或Fe2P形式存在，但通常以P来表达。炼钢过程的脱磷反应是在金属液与熔渣界面进行的，首先是P被氧化成（P2O5），而后与（CaO）结合成稳定的磷酸钙，其反应式可表示为：从CaO-P2O5相图中可以看出3CaOP2O5为最稳定，4CaOP2O5次之。在热力学分析时，有两种盐得出的结论基本上是一致的。在实验室条件下达到平
28、衡时的反应产物通常是4CaOP2O5，这样脱磷反应平衡常数可表示为Kp=a（4Ca0P205）/ ap2aFeO5aCaO5Lg（%P）/%P=18837T-1 09+0067（CAO+O3MgO）一0551C+0375在炼钢条件下，脱磷效果可用熔渣与金属中磷浓度的比来表示，称之为磷的分配系数，即：Lp=w（P）%/w%P 2%Lp主要取决于熔渣成分和温度。不管Lp采用何种表达方式，均表明了熔渣的脱磷能力，Lp越大说明脱磷能力越强，脱磷越完全。影响脱磷反应的因素主要是炼钢熔池温度，炉渣成分和金属液的成分。（1） 炼钢温度的影响。脱磷反应是强烈放热反应，如熔池温度降低，脱磷反应的平衡常数Kp增大，Lp增大，因此从热力学观点，低温脱磷比较有利。但是低温不利获得流动性良好的高碱度炉渣，因此，熔池温度必须适当，才能获得最好的脱磷效果。（2） 炉渣成分的影响。主要表现为炉渣碱度和炉渣氧化性的影响。P2O5属于酸性氧化物，CaO,MeO等碱性氧化物降低它的活度，碱度越高，渣中CaO的有效浓度越高，Kp越大，脱磷越完全。但是，碱度并非越高越好，加入过多的石灰，化渣不好，炉渣变黏，影响流动性，对脱磷反而不利。（3） 熔渣中（FeO）含量对脱磷反应具有重要作用，渣中（FeO）是脱磷的首要因素。因而磷首先氧化生成P2O5，然后再与CaO作用生成3CaOP2O5或4
