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三钢集团双联法炼出高碳低磷钢

2013-8-9 8:56:00来源:中商网撰写作者:余亚萍
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  • 导读:
  • 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。
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  • 三钢 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。
 

(关键字:三钢 高碳低磷钢)

(责任编辑:00866)
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