我国转炉脱磷技术研究现状及其工业化

罗成超

（福建省三安钢铁公司炼钢厂，福建 泉州 362411）

1 引言

随着石油、天然气、汽车和电子等工业的发展，对特殊钢种的需求日益增加，低磷钢、超低磷钢由于其较强的塑性和韧性，在现代工业中的应用越来越广。

早在1970年左右，日本钢铁公司相继开发脱磷技术并逐步工业化[1]。作为当前研究最热最具应用前景的脱磷技术，转炉脱磷技术在我国炼钢工业中的应用起始于2002年，宝钢-炼钢2号300t转炉脱磷、少渣冶炼技术进行了首次超低磷冶炼试验[2]。随后十几年的发展，转炉脱磷技术取得较大进步，在国内炼钢行业中的应用逐步增大。目前，国内研究较多及应用较广的脱磷工艺主要有：复吹转炉深脱磷工艺、SRP工艺、MURC脱磷工艺等。本文就当前国内主流脱磷工艺进行分析与综述，以期为国内当前的转炉脱磷技术的研究与开发提供帮助。

2 转炉脱磷工艺

2.1 复吹转炉深脱磷工艺

2000年以后，国内开始起步研究复吹转炉深脱磷工艺，在不同吨位、不同钢种、新建或改建装置上全面展开了复吹转炉深脱磷工艺的研究和应用[3]。复吹转炉深脱磷工艺有单渣工艺(冶炼低碳钢)、单炉新双渣工艺、两炉双联工艺。

2.1.1 单渣工艺

采用单渣深脱磷工艺主要是冶炼低碳钢为主，国内鞍钢最早研究该工艺并成功用于工业化生产，武钢、攀成钢等钢厂的复吹转炉，也采用单渣工艺不同程度优化了深脱磷工艺参数，都取得了较好的脱磷效果[4]。2009年鞍钢开始进行了一系列不同吨位转炉不同方法的深脱磷试验，通过优化吹炼工艺、改进出钢模式及采用钢包顶渣改质等措施，实现了180t复吹转炉单渣工艺出钢平均ω[P]为0.0079%，成品平均ω[P]为0.0084%的目标，可稳定生产成品ω[P]≤0.01%的低磷钢种。该工艺前期冶炼采用延长时间和降低供氧强度的操作，使前期脱磷产物P2O5全部被渣中CaO固化成3CaO·P2O5或4CaO·P2O5高熔点化合物稳定在渣中，达到深度脱磷的目的。

2.1.2 单炉新双渣工艺

单炉新双渣法工艺实施快，并且各厂都具有传统的双渣法冶炼技术基础，因此在国内已经有较多钢厂开展该技术研究与应用。2010年4月，首秦公司炼钢部开始研究转炉复吹长寿技术，开发转炉底吹使用维护方案，通过一系列技术创新与技术应用，使转炉底吹使用寿命能够达到与控制的炉龄同步（8140炉左右），冶炼中后期也具有较好的转炉复吹冶金效果[5]。青钢[6]提出了前期采用小流量、高枪位、迅速化渣的吹炼方法，强化前期脱磷，最终脱磷率稳定地控制在90%～95%，为优质钢的生产奠定了基础。福建三钢100t复吹转炉采用单炉新双渣法冶炼中、高碳钢，终点钢水达到ω(C)平均为0.11%，ω(P)平均为0.010%的水平[7]。

2.1.3 两炉双联工艺

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。两炉双联法深脱磷专用炉冶炼工艺是当前国内转炉脱磷技术采用最多研究最热的深脱磷工艺。宝钢2002年开始进行转炉双联法脱磷技术研究，经过一年多的生产实践，宝钢已采用该工艺生产了低磷和极低磷钢种，脱磷炉停吹磷含量大幅度下降，产品的磷含量降低，质量提高，而且已形成批量大生产的能力[8]。莱钢[9]采用双联法冶炼工艺，采用的普通吹炼氧枪进行双联生产，使终点P质量分数降到了0.008%以下。

2.2 SRP工艺

SRP工艺最早是由日本住友金属独自开发的一项铁水预处理工艺，亦称“双联法”炼钢。这种工艺的优点在于节省基建投资、降低各项消耗,减少环境污染,且能高效率大量处理铁水，使转炉精料冶炼，控制氧化性、高拉碳出钢及减少钢中夹杂物等。早在1992年12月包钢第一次采用双联炼钢，在转炉上进行了铁水预处理专用炉同时脱P，脱S及脱Si的试验，并与1996年6月在改造后的80t顶底复吹转炉上充分利用溅渣护炉技术再次进行实验，取得了一定效果和经验[10]。韩国浦项公司技术研究所分别在300t和100t的复吹转炉上进行了转炉脱磷试验，研究了脱磷过程中磷含量的变化。研究表明在TDS脱硫预处理下，采用转炉脱磷。脱磷后的铁水磷含量在0.004%以下。SPR工艺的优点主要有炉衬寿命长、渣量少、冶炼周期缩短、转炉炉龄长等，与传统的工艺路线相比，工艺流程长，但转炉脱磷操作时间短，设备及人员费用少，综合效益突出。

2.3 MURC脱磷工艺

MURC脱磷工艺又名多功能转炉脱磷工艺，最早为日本新铁公司发明。该工艺采用顶吹氧气进行脱P、脱Si处理，中间排渣，而后直接进行脱碳吹炼。MURC工艺冶炼周期约33-35分钟，采用这种工艺，通常铁水和脱碳渣物流方向相反，碱度低(CaO/SiO2≤2)、T.Fe≥8%、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。

除此之外，近年来各大科研院所也加大了转炉脱磷技术的研究与应用，比较有代表性的有北京科技大学的吕明等研究开发的COMI炼钢工艺脱磷工艺[11]，并在30吨的转炉上进行了工业试验，研究表明COMI炼钢工艺可有效控制转炉吹炼过程温度，降低钢液中磷含量。半钢磷质量分数和一倒钢液磷质量分数较常规工艺分别降低0.014%和0.007%，脱磷率提高13.39%和7.53%。

3 结论

国内转炉脱磷研究起步较晚，然而经过十数年的不懈努力，国内开发并逐步工业化的转炉脱磷技术取得了较大的进展。国内相关企业和研究单位在不断优化改进现有工艺的同时，也在不断探索新工艺优化和新的脱磷剂的研发。随着钢铁技术的发展和新型炼钢设备的多样化，转炉脱磷技术在国内炼钢行业的应用还将不断扩大，这对于我国不断提升刚才纯净水平及钢铁冶炼水平有着较大的意义。

[1] L Zhang,Brian.G Thomas.State of the Art in Evaluation and Control of Steel cleanliness[J].ISIJ Intemational.2003，3

[2] 潘秀兰，王艳红等.转炉双联法炼钢工艺的新进展[J].鞍钢技术，2007,5：5-10.

[3] 朱英雄,钟良才,萧忠敏.复吹转炉深脱磷技术在国内的应用与进展[J].炼钢，2013,4:1-6.

[4] 万雪峰，李德刚，曹东等.180t复吹转炉单渣法深脱磷工艺的研究[J].鞍钢技术，2011,2:11-15.

[5] 秦登平，许晓东，朱志远等.100t复吹转炉双渣深脱磷工艺研究与实际[C]，2012年全国炼钢—连铸生产技术会论文集.重庆：中国金属学会炼钢分会，2012：257—265.

[6] 郭发军，徐志成，陆巧彤.青钢80t转炉脱磷影响因素分析及实践[J].山东冶金，2009,4（31）:34-37.

[7] 黄标彩，方宇荣，张桂林.转炉高冷料比冶炼控制实践[J].炼钢，2011，27(2)：6-9.

[8] 康复，陆志新.宝钢BRP技术的研究与开发[J].钢铁,2005(3)：25-28.

[9] 吕铭，胡滨，王学新等.双联炼钢法的研究与实践[J].炼钢，2010，26(3)：8-11.

[10] 葛建国，张莉萍.包钢洁净钢生产与SRP转炉工艺试验[J].包钢科技，2000，26(3)：9-12.

[11] 吕明，朱荣，毕秀荣等.应用COMI炼钢工艺控制转炉脱磷基础研究[J].钢铁，2011，46（8）:31-35.