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双联炼钢法

发布时间:2023-09-15 14:28:04

双联炼钢法

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。工艺路线:高炉铁水→铁水罐→铁水喷镁脱硫、扒渣→铁水包→脱磷转炉→脱碳转炉→LF或RH精炼叶→连铸机。

双联炼钢法简介

20世纪90年代初,日本几大钢铁公司开始开发转炉脱磷技术,其中主要有:JFE福山制铁所的LD-NRP法、住友金属的SRP法、神户制钢的H炉、新日铁的LD-0RP法以及MURC法。到20世纪90年代末期,转炉双联法脱磷技术日趋成熟,国内各大钢铁企业纷纷推广使用。炼钢厂引进了转炉双联法冶炼工艺,并取得了较好的应用效果。

工艺路线:高炉铁水→铁水罐→铁水喷镁脱硫、扒渣叶铁水包叶脱磷转炉叶脱碳转炉LF或RH精炼叶连铸机。

双联炼钢法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:

双联炼钢法良好的氧化性气氛

在脱磷转炉中,主要采用氧化法进行脱磷,其主要反应为:

2+5( FeO)+3( CaO)=3CaO·P2O5+5

2+5( FeO)+4( CaO)=4CaO·P2O5+5

脱磷转炉中,快速的化渣形成大量的(FeO),同时促进了CaO在渣中的溶解,形成了大量的,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。

双联炼钢法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,炼钢厂脱磷转炉吹氧时间7-9min,冶炼周期26-30min,脱碳转炉吹氧时间9-12 min,冶炼周期28-32min,与传统冶炼方式相比,转炉冶炼时间缩短8-10min。

双联炼钢法锰矿增锰与抑制钢水增硫

在脱碳转炉上采用锰矿,不仅可以促进化渣,提高炉渣流动性,同时可以增加钢水终点Mn含量。根据实际冶炼数据,脱碳转炉采用锰矿后终点Mn质量分数可增加0.128%,实现了在转炉对钢水部分进行合金化操作。

双联炼钢法渣量少于普通转炉

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。炼钢厂脱磷转炉渣量约为30-50kg/t,脱碳转炉渣量约为15-30kg/t。

双联炼钢法炉渣碱度低

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P2O5含量高,促进P2O5与CaO结合成稳定的磷酸钙。当渣碱度高于2.0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1430℃,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,炼钢厂将碱度控制在2.4-2.8,有较好的脱磷效果。

双联炼钢法转炉双联法冶炼工艺条件

炼钢厂铁水及相关参数条件见表1。

双联炼钢法脱磷转炉过程控制要求

双联炼钢法脱磷转炉装入制度

由于铁水温度波动大,针对不同条件下的铁水温度,制定了不同的装入制度,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1350-1430℃范围较好。从冶炼操作实绩来看,当铁水温度控制在1250-1330℃时,采用92%的铁水比较为合理,吹炼终点平均温度为1388℃,为脱碳转炉提供了较好的原料条件。

双联炼钢法脱磷转炉造渣制度

根据磷分配比情况,将脱磷转炉终渣碱度控制在2.4-2.8,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,要求头批料加入石灰2/3,烧结矿全部的1/2,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。

双联炼钢法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0.80-0.85MPa。

双联炼钢法脱磷转炉终点控制

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1360-1410℃,终点碳质量分数平均为2.68%,终点质量分数平均达到0.009%,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,终渣全部倒入渣盆,重新筛选后再次入炉回收利用。

双联炼钢法脱碳转炉过程控制要求

双联炼钢法脱碳转炉造渣制度

由于脱磷转炉冶炼的半钢带渣量极少,同时铁水中硅已脱除干净,铁水质量分数已降至0.005%-0.014%范围,铁水质量分数在0.008%以内,因而脱碳转炉的主要任务是脱碳、升温,仅需要较少量的造渣料即可。经现场实践得知,石灰消耗约10-15kg/t,镁球消耗约4-5kg/t,锰矿消耗约8kg/t。生产实践中,转炉终渣平均MgO质量分数达到了8.12%,对维护炉衬起到了较好的效果。

双联炼钢法脱碳转炉过程枪位及氧压控制

由于半钢不含硅,磷含量低,开吹后钢水即进入脱碳反应期,且可以很快达到脱碳高峰期,此时钢中碳的反应速度与供氧强度成正比。为避免钢水产生爆发性喷溅,提高枪位300-800mm,降低氧压,并根据过程冶炼情况不断调整,可以促进碳氧反应保持均衡进行,有效避免喷溅的发生。

双联炼钢法采用双联法的优点

1)炼钢厂采用双联法冶炼工艺,由于此种方法使用频率较低,未单独制作脱磷及脱碳氧枪,而采用的普通吹炼氧枪进行双联生产。与日本NKK福山厂采用双联法相比,可以实现终点质量分数降至0.008%以下。

2)炼钢厂在双联法冶炼过程中,在脱碳炉采用锰矿,不仅可以增加终点Mn含量,同时可以有效抑制回硫现象。

双联炼钢法采用双联法的缺点

1)煤气回收量偏低。除尘系统采用的是干法除尘,为满足除尘系统要求,正常冶炼开吹后3min方可以达到回收条件,但由于脱磷转炉冶炼时间短,仅有7-9min,而脱碳转炉开吹后,需要开吹约3min后,方可进行煤气回收,较正常冶炼过程,减少了约3min的回收量,煤气回收总量减少了约15%。

2)无法进行留渣操作。为避免转炉留渣后产生喷溅等问题,以消除对除尘系统可能产生的危害。因而在脱碳及脱磷转炉放钢完毕,只能采用全部倒入渣盆的方式进行再回收利用,无法进行热态留渣作业。

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