日本君津制铁所生产流程示于图1。君津制铁所有2个炼钢厂,第一炼钢厂为线材厂、大型材厂生产大型钢坯;第二炼钢厂有转炉、真空脱气炉(RH)、连铸机(CC)共3条线。供热轧厂的材料经2RH和3RH脱气工序后,用2CC和3CC进行连铸。供厚板厂的材料经1RH后,用6CC进行连铸。3座转炉及3座RH炉运行时的精炼产能超过3台连铸机运行时的连铸产能。
第二炼钢厂以往是使用LD-ORP、MURC(Multi-Refining Converter)、基础吹炼(1次吹炼)这3种吹炼法相结合进行精炼。各吹炼法的特征如表1所示。LD-ORP和MURC是以脱硅、脱磷为目的的铁水预处理(ORP:Optimized Refining Process)工艺,在削减CaO总量和提高收得率等方面十分有效。这两种吹炼法的吹炼1过程(以脱硅、脱磷为目的的ORP吹炼)和吹炼2过程(脱碳吹炼)均在同一转炉内实施,但吹炼1过程后的排渣方法不同。LD-ORP法是暂时将铁水倒入铁水罐中,将炉渣完全排出,然后再将铁水重新装入转炉;而MURC法则是吹炼后将铁水留在转炉中,从转炉口排渣。因此,LD-ORP的排渣率高,有利于低磷钢的炼制,但冶炼周期比MURC长(约1.3倍),且出铁、重新装入的热损失大,导致吹炼2过程中升温材料用量增加,在精炼成本方面处于劣势。另一方面,不进行铁水预处理吹炼的基础吹炼,尽管冶炼周期比MURC更短,但由于吹炼时的输入[Si]高,CaO总量增加,成本变高。
因此,第二炼钢厂的作业倾向于使用MURC。3座转炉运行时,只有用MURC难以炼制的材料(①产品标准[P]要求极严格的超低磷钢,②高合金?超低硫钢等终点温度高的钢种)才采用LD-ORP法。另一方面,由于2座转炉运行时转炉能力下降,采取将部分MURC改为基础吹炼以缓和转炉能力下降的影响,同时调整炼钢与轧钢之间钢坯库存的方法进行应对。
在二次精炼中,RH和KIP(Kimitsu Injection Process)并用进行作业。RH和KIP的特征如表2所示。必须脱气的钢种单独进行RH处理;必须脱硫、添加Ca的钢种单独进行KIP处理;二者都需要的钢种(重度处理材料)则进行双重处理(KIP→RH)乃至三重处理(KIP→RH→KIP)。另外,对于只需成分调整的普通钢(轻处理材料),由于转炉与连铸之间的物流整合,在RH和KIP中选择不发生时间损失的方法处理,仅有限地调整了二次精炼的升温过程。
综上可知,君津制铁所第二炼钢厂精炼工序存在以下问题:①2座转炉运行时ORP比例下降,精炼成本变高;②由于2座转炉运行时产量下降,无法实现炼钢与轧钢间的排产优化,需要增加库存或降低HCR(Hot Charge Rolling);③为实现3座转炉同时运行比例最大化,势必造成转炉维修时间的最小化,因而不能充分进行维修,3座转炉在运行过程中发生设备事故等,影响稳定生产。
因此在第二炼钢厂,为了实现2座转炉运行时的全量ORP化,通过转炉运行设备集约化,削减用工和固定费用,同时通过2/3转炉运行模式确保必要维修时间和转炉运行稳定。在提高转炉生产率方面采取了措施,措施整体概要如图2所示,主要是以提高生产率和降低成本为目的进行改善。