轉爐雙聯法煉鋼工藝，即採用一座轉爐進行鐵水脫磷，另一座轉爐脫碳和提溫，兩座轉爐雙聯組織生產，以達到有效改善鋼的質量和縮短冶煉周期的目的。工藝路線:高爐鐵水→鐵水罐→鐵水噴鎂脫硫、扒渣→鐵水包→脫磷轉爐→脫碳轉爐→LF或RH精煉葉→連鑄機。
基本介紹
- 中文名：雙聯煉鋼法
- 外文名：Duplex process
- 釋義：兩座轉爐雙聯組織生產
- 優點：有效改善鋼的質量和縮短冶煉周期
- 學科：冶金工程
- 領域：冶煉
簡介,轉爐雙聯法的冶煉工藝特點,良好的氧化性氣氛,轉爐功能單一化可縮短冶煉周期,錳礦增錳與抑制鋼水增硫,渣量少於普通轉爐,爐渣鹼度低,轉爐雙聯法冶煉工藝條件,脫磷轉爐過程控制要求,脫磷轉爐裝入制度,脫磷轉爐造渣制度,脫磷轉爐槍位及氧壓控制,脫磷轉爐終點控制,脫碳轉爐過程控制要求,脫碳轉爐造渣制度,脫碳轉爐過程槍位及氧壓控制,採用雙聯法的優點,採用雙聯法的缺點,
簡介
20世紀90年代初，日本幾大鋼鐵公司開始開發轉爐脫磷技術，其中主要有:JFE福山制鐵所的LD-NRP法、住友金屬的SRP法、神戶制鋼的H爐、新日鐵的LD-0RP法以及MURC法。到20世紀90年代末期，轉爐雙聯法脫磷技術日趨成熟，國內各大鋼鐵企業紛紛推廣使用。煉鋼廠引進了轉爐雙聯法冶煉工藝，並取得了較好的套用效果。
工藝路線:高爐鐵水→鐵水罐→鐵水噴鎂脫硫、扒渣葉鐵水包葉脫磷轉爐葉脫碳轉爐LF或RH精煉葉連鑄機。
轉爐雙聯法的冶煉工藝特點
轉爐雙聯法煉鋼工藝，即採用一座轉爐進行鐵水脫磷，另一座轉爐脫碳和提溫，兩座轉爐雙聯組織生產，以達到有效改善鋼的質量和縮短冶煉周期的目的。轉爐採用雙聯法冶煉工藝主要有以下特點:
良好的氧化性氣氛
在脫磷轉爐中，主要採用氧化法進行脫磷，其主要反應為:
2[P]+5( FeO)+3( CaO)=3CaO·P2O5+5[Fe]
2[P]+5( FeO)+4( CaO)=4CaO·P2O5+5[Fe]
脫磷轉爐中，快速的化渣形成大量的(FeO)，同時促進了CaO在渣中的溶解，形成了大量的[O]，渣鋼界面處的氧化性能強，鋼渣都具有較高的氧化性，強烈的氧化性氛圍促進了脫磷的順利快速進行。
轉爐功能單一化可縮短冶煉周期
由於轉爐功能趨於專一化使得每爐鋼水冶煉時間有效縮短，煉鋼廠脫磷轉爐吹氧時間7-9min，冶煉周期26-30min，脫碳轉爐吹氧時間9-12 min，冶煉周期28-32min，與傳統冶煉方式相比，轉爐冶煉時間縮短8-10min。
錳礦增錳與抑制鋼水增硫
在脫碳轉爐上採用錳礦，不僅可以促進化渣，提高爐渣流動性，同時可以增加鋼水終點Mn含量。根據實際冶煉數據，脫碳轉爐採用錳礦後終點Mn質量分數可增加0.128%，實現了在轉爐對鋼水部分進行合金化操作。
渣量少於普通轉爐
因將傳統轉爐工藝分為脫磷和脫碳。脫磷渣不進入脫碳爐，因而不用擔心鋼水回磷，脫碳爐可以採用較少的渣量進行冶煉。煉鋼廠脫磷轉爐渣量約為30-50kg/t，脫碳轉爐渣量約為15-30kg/t。
爐渣鹼度低
一般高鹼度、高氧化鐵的爐渣能使磷呈現強烈的氧化趨勢，表現為P2O5含量高，促進P2O5與CaO結合成穩定的磷酸鈣。當渣鹼度高於2.0後，隨著渣鹼度的提高，磷分配率明顯上升。增加CaO可以降低P2O5的活度係數，提高磷在渣鐵間的分配比。
但在轉爐脫磷吹煉過程中，為了保證終點有較高的碳，溫度一般不能超過1430℃，而在這樣的溫度下，液態渣的鹼度不可能高。同時片面追求高鹼度，則渣中固相比例上升，反而影響了脫磷的效果，所以對於脫磷過程的爐渣鹼度要合理控制。根據實踐經驗，煉鋼廠將鹼度控制在2.4-2.8，有較好的脫磷效果。
轉爐雙聯法冶煉工藝條件
煉鋼廠鐵水及相關參數條件見表1。
表1脫磷轉爐過程控制要求
脫磷轉爐裝入制度
由於鐵水溫度波動大，針對不同條件下的鐵水溫度，制定了不同的裝入制度，同時為提前進行廢鋼的調整，為轉爐提供便利條件，當鐵水進入脫硫區域時，即將鐵水溫度報至廢鋼區域，由廢鋼作業區人員根據不同的鐵水溫度相應進行廢鋼量的調整，從而實現鐵水與廢鋼同步調整。
根據脫磷熱力學條件，鐵水脫磷的溫度為1350-1430℃範圍較好。從冶煉操作實績來看，當鐵水溫度控制在1250-1330℃時，採用92%的鐵水比較為合理，吹煉終點平均溫度為1388℃，為脫碳轉爐提供了較好的原料條件。
脫磷轉爐造渣制度
根據磷分配比情況，將脫磷轉爐終渣鹼度控制在2.4-2.8，可保證良好的脫磷效果。為防止鐵水脫磷過程產生噴濺，升溫過快等異常情況，要求頭批料加入石灰2/3，燒結礦全部的1/2，後期根據情況逐步加入石灰及燒結礦進行調整。燒結礦的大量加入可以有效提高(FeO)，在短時間內促進了化渣，同時確保了熔池溫度的緩慢上升。
脫磷轉爐槍位及氧壓控制
為取得較好的化渣效果，開吹後轉爐按正常槍位控制，快速造渣。為防止(FeO)大量富集，造成噴濺現象，頭批料相對較多，以減緩溫度的上升。過程冶煉為了防止溫度上升過快，採取提高槍位的方法減緩反應速度，根據爐內反應情況，適當調整槍位及氧壓。後期再根據化渣情況進一步調整。整個冶煉過程氧壓控制在0.80-0.85MPa。
脫磷轉爐終點控制
冶煉至終點時，根據測定溫度進行調整，確保終點溫度控制在1360-1410℃，終點碳質量分數平均為2.68%，終點質量分數平均達到0.009%，為脫碳轉爐提供便利條件。出鋼過程採用擋渣塞及擋渣棒進行擋渣，終渣全部倒入渣盆，重新篩選後再次入爐回收利用。
脫碳轉爐過程控制要求
脫碳轉爐造渣制度
由於脫磷轉爐冶煉的半鋼帶渣量極少，同時鐵水中矽已脫除乾淨，鐵水質量分數已降至0.005%-0.014%範圍，鐵水質量分數在0.008%以內，因而脫碳轉爐的主要任務是脫碳、升溫，僅需要較少量的造渣料即可。經現場實踐得知，石灰消耗約10-15kg/t，鎂球消耗約4-5kg/t，錳礦消耗約8kg/t。生產實踐中，轉爐終渣平均MgO質量分數達到了8.12%，對維護爐襯起到了較好的效果。
脫碳轉爐過程槍位及氧壓控制
由於半鋼不含矽，磷含量低，開吹後鋼水即進入脫碳反應期，且可以很快達到脫碳高峰期，此時鋼中碳的反應速度與供氧強度成正比。為避免鋼水產生爆發性噴濺，提高槍位300-800mm，降低氧壓，並根據過程冶煉情況不斷調整，可以促進碳氧反應保持均衡進行，有效避免噴濺的發生。
採用雙聯法的優點
1)煉鋼廠採用雙聯法冶煉工藝，由於此種方法使用頻率較低，未單獨製作脫磷及脫碳氧槍，而採用的普通吹煉氧槍進行雙聯生產。與日本NKK福山廠採用雙聯法相比，可以實現終點質量分數降至0.008%以下。
2)煉鋼廠在雙聯法冶煉過程中，在脫碳爐採用錳礦，不僅可以增加終點Mn含量，同時可以有效抑制回硫現象。
採用雙聯法的缺點
1)煤氣回收量偏低。除塵系統採用的是乾法除塵，為滿足除塵系統要求，正常冶煉開吹後3min方可以達到回收條件，但由於脫磷轉爐冶煉時間短，僅有7-9min，而脫碳轉爐開吹後，需要開吹約3min後，方可進行煤氣回收，較正常冶煉過程，減少了約3min的回收量，煤氣回收總量減少了約15%。
2)無法進行留渣操作。為避免轉爐留渣後產生噴濺等問題，以消除對除塵系統可能產生的危害。因而在脫碳及脫磷轉爐放鋼完畢，只能採用全部倒入渣盆的方式進行再回收利用，無法進行熱態留渣作業。
