3.1 DRP®工艺概要
东日本制铁所有两座转炉。过去,在两座转炉生产时,采用可降低精炼成本的转炉脱磷+转炉脱碳的(LD-NRP:双联法)生产模式,在一座转炉生产时,采用普通吹炼(一次吹炼)的生产模式。由于是一座高炉的生产体制,所以要增加钢产量就必须降低铁水比。随着铁水硅含量的增加,LD-NRP脱磷效率下降,所以,还要用NRP进行钢包脱硅处理。此外,由于脱硅处理后出钢造成的热损失很大,所以存在增加富裕热量的问题。普通吹炼法没有中间出钢,所以可增加富裕热量,但CaO用量增加。因此,产生了磷进入脱碳工序,导致不能用锰矿石还原和高C停吹的问题。
为解决上述问题,开发出双渣精炼法(DRP®)。该方法将未进行钢包脱硫的铁水装入转炉,对铁水脱硅处理后,进行中间放渣,将高SiO2渣排到炉外后,进行脱磷吹炼。在钢包NRP脱硅时发生处理中的放热损失和处理后放渣的热损失。与此不同,DRP®没有NRP脱硅处理,所以热损失小于LD-NRP。
对LD-NRP的热平衡和DRP®的热平衡进行比较的结果表明,DRP®没有NRP脱硅处理,所以热输入大,而不明热(炉体向大气散热等)与LD-NRP相同。对LD-NRP的铁水比和DRP®的铁水比进行比较的结果是,LD-NRP的铁水比是90%,而由于DRP®的富裕热量,铁水比降低到82%。对LD-NRP的出钢收得率和DRP®的出钢收得率进行比较的结果是,如将LD-NRP的出钢收得率作为100,DRP®的出钢收得率就是102.1,DRP®法提高了出钢收得率。原因是,DRP®法中间排出的渣与脱磷处理后的渣相比,由于中间渣的CaO/SiO2下降,所以悬浊于中间渣的铁粒也减少。
3.2 DRP®降低助熔剂用量的效果
LD-NRP法精炼时,T. CaO随铁水硅含量的增加而增加。DRP®法精炼时,由于中间排渣将高SiO2渣排放到炉外,所以,DRP®法精炼的CaO总消费量与铁水硅含量无关,是一个定值。通过分析LD-NRP、DRP®的出钢钢水磷含量与碳含量的关系可知,DRP®的出钢钢水磷含量与LD-NRP出钢钢水磷含量程度相同。
3.3 DRP®工艺实施率的提高
为了采用DRP®工艺既能降低助熔剂用量,又能提高生产效率,东日本制铁所采取许多措施缩短DRP®精炼时间。主要措施包括:
1)缩短等待吊车时间。
过去的吊车工作情况是,额定载重465t的1号吊车的工作是将铁水装入脱磷炉、将脱磷铁水装入脱碳炉。2号吊车的工作是将废钢料装入脱磷炉。所以,1号吊车将脱磷铁水装入脱碳炉后,再返回到脱磷炉前。这样,脱磷炉出钢要有9min的等待吊车时间。
为缩短等待吊车时间,将2号吊车的额定载重提升到465t,使2号吊车可以吊送铁水。这样,2号吊车将废钢装入脱磷炉后,可以立即将脱磷铁水装入脱碳炉。这种改进的效果是,将原来的脱磷出钢到下炉次装炉时间的12min缩短为3min。
2)缩短出钢包运行时间。
吊车将脱磷前的铁水装入脱磷炉。脱磷后,在脱磷炉内取样,然后用台车将脱磷铁水罐搬送到脱磷炉前,再用吊车吊起,将脱磷铁水装入脱碳炉。脱碳后的钢水由台车搬送到脱碳炉后。
上述运送流程的问题是,由于脱磷炉在垂直状态时,钢包不能从脱磷炉下通过,所以在铁水装炉—脱硅吹炼之间有5min等待时间。为此,将钢包的端部切掉500mm,使钢包可以通过垂直状态的脱磷炉下。这个改进措施,使钢包通过脱磷炉下的时间由过去的5min变为0,即DRP®精炼时间缩短了5min。
3)缩短中间排渣时间(设置炉前挡板)。
过去,东日本制铁所的转炉前没有使用挡板,所以,在中间排渣时,存在热渣和铁水飞溅到炉台的危险。因此,在脱硅吹炼后,要将熔渣充分沉静后再进行中间排渣。
为了消除热渣和铁水飞溅的危险和缩短中间排渣时间,设置了炉前挡板。这个措施使中间排渣时间由12min缩短到6min,即DRP®精炼时间缩短了6min。
4)缩短中间排渣时间(渣罐大型化)。
为了缩短脱硅渣的排渣时间(中间排渣时间),对渣罐进行扩容改造,将渣罐容积由35m³扩大到40m³。渣罐大型化使脱硅渣的排渣时间由6 min缩短到5 min,即DRP®精炼时间缩短了1 min。
5)扩大出钢口。
过去,DRP®的脱磷炉为了与脱碳炉协调一致,脱磷炉出铁口尺寸与脱碳炉出钢口一样。脱磷炉出钢时间约5min。由于上述各种措施缩短了DRP®各环节的作业时间,降低了脱磷炉向脱碳炉供给铁水的频度,所以,对脱磷炉出铁口口径进行扩大。将口径由240mm扩大为290mm,增加50mm,使脱磷炉出铁时间缩短了1 min。
表2是各个缩短DRP®处理时间的措施和改进前后,缩短时间的效果。由于采取了上述的各种缩短DRP®处理时间的措施。使DRP®处理时间由原来的51 min缩短为28 min。
由于DRP®处理时间由原来的51min缩短为28min,使DRP®每天处理炉数达到47炉,因此,可满足产量增加的需求。