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转炉脱磷工艺
近年来，随着我国钢材
的发展，对低磷钢的生产要求越来越高，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%
，所以超
低磷钢将成
为以后发展的主要方向。下面是关于国内外对超低磷钢的生产研究。
以及现场的一些主要
工艺过程。
一国际上对超低磷钢的研究
日本发明
的转炉脱磷工艺主要方法有：
JFE
的
LD-NRP
法，
住友金属的
SRP<
/p>
法，
神户制钢的
H
炉，新日铁的
LD-ORP
法和
MU
RC
法。其操作方式住友有两种，第一
种是采用两座转炉双联作
业，一座是脱磷，另一座接受来自脱磷炉的低磷铁水脱
碳，即“双联法”
，典型的双联法工艺流程为：高炉铁水—铁水预处理—转炉脱
磷—转炉脱碳—二
次精炼—连铸
;
第二种是在同一座转炉上进行铁水脱磷和脱
碳，类似传统的“双渣法”
。
德国发明的转炉脱磷工艺：
TBM
工艺（蒂森底吹
技术
)
目前双联法是生产超低磷钢的
最先进转炉炼钢法，其主要优势是：炉内自由
空间大，允许强烈搅拌钢水，顶吹供氧，高
强度底吹，不需要预脱硅，废钢比较
高，炉渣碱度比较低，渣量低，处理后铁水温度较高
（
1350
）
，脱磷效率明显提
高。
1
转炉脱磷新工艺
1.1JFE
福山制铁所
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福山制铁所，有两个炼钢厂
（第二炼钢厂和第三炼钢厂）
。该制铁所是日本
粗钢产量最好的
厂家。第三炼钢厂有
2
座
320T
的顶底复吹转炉，采用
LD-NRP
工
艺（双联法）
，一座转炉脱磷，另一座转炉脱碳，转炉脱磷能力为<
/p>
450
万
t/a
。该
厂
1999
年开始全量铁水转炉脱
磷预处理。
转炉脱磷指标：吹炼时间为
10
分钟，废钢比为
7%~10%
；
氧气流量为
30000
立方米
/h
，底吹气体为
3000
立方米
/h
；石灰消耗为
10~15kg/t
。
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
5~6kg/t
。
< br>
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；
LD
—
NRP
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<
/p>
艺。第一炼钢厂一座转炉脱磷，另两座转炉脱碳（二吹一）
，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<
/p>
10%
（加轻废
钢）
；出铁温度为
1350
；渣量为
4
0kg/t
。
脱碳转炉指标：吹炼时
间为
14min
；冶炼周期为
30Mi
n;
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）
。
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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
9~12min
，
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奏最快的钢厂。
SR
P
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，炼钢渣量显着降低；
（
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，显着改善
IF<
/p>
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。
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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
350t
转炉生产采用新日铁名古屋制铁所发明的
LD
—
ORP
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
LD
—
ORP
法和
MURC
< br>（双渣法）法两种工艺炼钢。
LD
—
ORP
法渣量少，
可生产高纯净
钢。
脱磷转炉弱供氧，
大渣量，
碱度<
/p>
2.5~3.0
，
温度为
1320~1350
，纯脱磷时间约为
9~10min
，冶炼周期约
20min
，废钢比通常
为
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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。转炉的复吹寿命约
4000
炉。脱碳转炉强供氧，
少渣量，冶炼周期为
28~30min
，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
50~60min
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
270tLD
—
OB
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
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<
/p>
33~35min
，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<
/p>
）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
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TBM
是由蒂森一克虏博炼钢厂转炉炼钢的一种冶炼工艺，该技术除了具有传
统底吹的冶金
效果之外，还具有显着的底吹深脱磷功能。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究总院进行了中磷铁水转炉内脱磷试验。宝钢开发的
B
RP
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
< br>BRP
工艺
技术要求，宝钢对一炼钢的
< br>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
1
4
项。
技术及科研投入达
4133.7
3
万元。
2002~2005
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
0.015%
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。
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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
130mm
×
130mm
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。
< br>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
0
．
015
％；特殊深冲钢、镀锡板要求钢中磷低于
0
．
010
％；
一些航空、耐腐蚀管线用
钢要求磷低于
0
．
005
％。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需解决的难题
。
首钢迁钢原转炉脱磷率仅为
75<
/p>
％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。
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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
0
．
0085
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。<
/p>
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
< br>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。
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