【国际动态】日本铁水脱磷工艺发展综述
01
转炉铁水脱磷工艺的发展
1983年，川崎钢铁（现JFE钢铁）进行Q-BOP转炉铁水脱磷试验，利用Q-BOP的强烈搅拌能力，底吹氧气和CaO粉末。铁水（1370℃、4.5wt%C、0.2wt%Si、0.40wt%Mn、 0.14wt%P、0.02wt%）脱磷后的成分为3.7wt%C、微量Si、0.30wt%Mn、0.010wt%P和0.010wt%S，处理时间为3min，使用20kg/t CaO、3kg/t CaF2和6Nm3氧气，铁水温度没有下降。然而，在没有CaF2的情况下，很难维持P2O5和FetO的含量。
1979年，日本制铁实现了SMP工艺（最少炉渣精炼工艺）的商业化。该工艺先将铁水脱硅，然后在转炉内脱磷，从而降低了渣量。
神户制钢在1983年将“铁水预处理炉”商业化， 利用LD转炉作为指定的脱磷和脱硫容器。住友金属（现日本制铁）于1987年开发了SRP工艺（简单精炼工艺，渣回收工艺），即脱硅铁水和脱硫铁水分别在两个转炉内进行脱磷、脱碳，脱碳渣回收到脱磷转炉中利用。
1989年，日本制铁名古屋厂将一种名为“LD-ORP”（优化精炼工艺）的工艺商业化。该工艺先通过底吹石灰石粉去除铁水中的磷，然后再底吹苏打灰脱硫。2000年，日本制铁又开发了MURC（多精炼转炉），将脱硫后的铁水和废钢放入转炉脱硅、脱磷，排渣后脱碳，如图1所示。
JFE钢铁商业化了DRP工艺（双渣精炼工艺），如图2所示，将铁水和废钢送入转炉进行脱硅，脱硅后排出富含SiO2的炉渣，再进行铁水脱磷。硅氧化产生的热量可用于熔化废钢，排出富含SiO2的炉渣可降低CaO消耗。此外，还可以采用DRP工艺生产超低磷钢。
在铁水脱磷过程中，促进和控制FetO的产生，对替代CaF2的CaO的早期熔化具有重要意义。JFE钢铁开发了一种动态控制FeO产生的技术，FetO的产生可以通过测量氧平衡直接探测到，如图3所示。利用铁水脱磷数学模型量化FetO生成的影响，可稳定获得低磷铁水，如图4所示。2015年，西日本工厂（福山）第三炼钢车间安装了一台新转炉（330吨/炉），以提高采用DRP工艺的铁水脱磷能力。
02
铁水喷射脱磷法（鱼雷车、钢包）
助熔剂喷射法的优点是能促进瞬态反应的发生。T. A. Engh团队在短暂的反应方面做了开创性的工作，Ozawa团队、G. A. Iron、B. H. Tu 、 E. Kimura 、 Ogawa和 Matsumoto研究了喷射进熔池的微粒的行为。在鱼雷车脱磷，由于较小的自由空间，助熔剂喷射速度低，导致作业时间长。由于混合搅拌条件不足，顶渣与铁水反应不充分，存在死区。为了解决这些问题，开发了喷射期间进行排渣和使用双喷射枪的方法。
目前的铁水脱磷工艺主要集中在转炉型上，转炉型的开发初衷是为了充分利用转炉的翻转能力，因为LD转炉有较大的自由空间，可以最大限度地利用氧气顶吹喷枪，与双渣法的区别如下：
（1）底吹可以促进反应，使铁水温度均匀化，缩短处理时间。
（2）与先进的脱硫工艺串联使用，扩大了处理前[Si]的浓度范围，利用硅的氧化热，可以提高废钢熔化能力。
（3）维持和控制渣中较高的FetO含量，促进脱磷。
（4）高温脱碳渣可回收利用，有利于CaO熔化，提高铁的收得率，减少产渣量。
（5）在脱磷吹氧过程中，可以回收转炉未燃烧的烟气。（唐杰民）
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