攀鋼半鋼煉鋼技術(shù)進(jìn)步[1]

1、攀鋼半鋼煉鋼技術(shù)進(jìn)步摘 要：回顧了攀鋼提釩煉鋼廠投產(chǎn)四十年來(lái)在鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐煉鋼、爐外精煉、連鑄和資源綜合利用等方面所取得的技術(shù)進(jìn)步，這些技術(shù)的進(jìn)步為提高產(chǎn)品質(zhì)量、開發(fā)生產(chǎn)高難度、高附加值產(chǎn)品以及節(jié)能降耗提供了有力的支撐；同時(shí)結(jié)合攀鋼現(xiàn)有裝備條件，展望了攀鋼煉鋼系統(tǒng)今后的發(fā)展方向和應(yīng)開展的重點(diǎn)研究課題。關(guān)鍵詞：煉鋼；技術(shù)進(jìn)步；資源綜合利用；展望1 前言攀鋼釩提釩煉鋼廠是我國(guó)第一座自行設(shè)計(jì)、制造、建設(shè)的大型轉(zhuǎn)爐煉鋼廠，1965年春開工建設(shè)，1971年10月1日建成投產(chǎn)。經(jīng)過(guò)二期、三期工程建設(shè)和技術(shù)改造，技術(shù)裝備水平不斷提高，生產(chǎn)規(guī)模逐漸擴(kuò)大?，F(xiàn)已具備年產(chǎn)釩渣25萬(wàn)噸、鋼600萬(wàn)噸的生產(chǎn)能力，成

2、為我國(guó)西南地區(qū)最大的鋼釩生產(chǎn)基地。本文回顧了攀鋼煉鋼廠投產(chǎn)四十年來(lái)煉鋼生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展概況、工藝及裝備的重要改進(jìn)和重大工藝技術(shù)進(jìn)步；展望了攀鋼煉鋼系統(tǒng)今后的發(fā)展方向，提出了今后為進(jìn)一步推動(dòng)生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步應(yīng)開展的重點(diǎn)研究課題。2 攀鋼煉鋼生產(chǎn)發(fā)展概述攀鋼煉鋼廠是國(guó)家“三線”建設(shè)的重點(diǎn)工程之一，在國(guó)內(nèi)主要鋼廠均采用平爐冶煉時(shí)，工程設(shè)計(jì)采用了當(dāng)時(shí)先進(jìn)的轉(zhuǎn)爐模鑄生產(chǎn)工藝流程，于1971年生產(chǎn)出第一爐鋼。其后分別于1981和1997年開始進(jìn)行二期和三期工程，在改造中大力采用鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐提釩、LF、RH、連鑄等先進(jìn)的裝備及生產(chǎn)工藝技術(shù)，淘汰霧化提釩、模鑄等落后的設(shè)備與工藝，于2004年完成了“鐵水預(yù)處理轉(zhuǎn)

3、爐提釩轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉爐外精煉連鑄”的工藝組合優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了全連鑄生產(chǎn)，見(jiàn)表1。表1 煉鋼系統(tǒng)主要設(shè)備及參數(shù)工序工藝裝備主要參數(shù)和功能特點(diǎn)鐵水預(yù)處理鐵水脫硫裝置5套Ca基和Mg基脫硫工藝；混合噴吹和復(fù)合噴吹。120t提釩轉(zhuǎn)爐2座基礎(chǔ)自動(dòng)化。煉鋼120t煉鋼轉(zhuǎn)爐5座基礎(chǔ)自動(dòng)化；頂?shù)讖?fù)吹； 2座具有副槍及爐氣分析。鋼水吹氬站5座吹氬強(qiáng)度可調(diào)；喂Al線和復(fù)合包芯線。精煉130t LF爐4座加熱；成分微調(diào)；造渣精煉。130t RH真空3套脫氣；去除夾雜；成分微調(diào)。連鑄1#板坯連鑄機(jī)全弧型2機(jī)2流，斷面200mm×（7501350）mm。2#板坯連鑄機(jī)直弧型單流鑄機(jī)，斷面200mm×（

4、9001350）mm，液壓振動(dòng)，漏鋼預(yù)報(bào)，動(dòng)態(tài)二冷。1#大方坯連鑄機(jī)全弧型6機(jī)6流，斷面280mm×380（325）mm，結(jié)晶器電磁攪拌，液壓振動(dòng)，動(dòng)態(tài)二冷，凝固末端輕壓下。2#大方坯連鑄機(jī)全弧型4機(jī)4流，斷面360mm×450mm，結(jié)晶器電磁攪拌、液壓振動(dòng)，動(dòng)態(tài)二冷，凝固末端輕壓下。 3#方圓坯連鑄機(jī)全弧型6機(jī)6流，斷面200mm×200mm，結(jié)晶器電磁攪拌、液壓振動(dòng)，動(dòng)態(tài)二冷。 攀鋼煉鋼廠原設(shè)計(jì)3座120t轉(zhuǎn)爐，年產(chǎn)鋼150萬(wàn)噸，釩渣8.9萬(wàn)噸，通過(guò)二期技改（新建2座120t提釩轉(zhuǎn)爐）和三期建設(shè)（增加2座120t煉鋼轉(zhuǎn)爐），鋼產(chǎn)量和釩渣產(chǎn)量大幅度提高，2010

5、年煉鋼產(chǎn)量、釩渣產(chǎn)量分別達(dá)到547萬(wàn)噸、25.4萬(wàn)噸，大大超過(guò)原設(shè)計(jì)產(chǎn)量，并于2004年5月實(shí)現(xiàn)了全連鑄。攀鋼投產(chǎn)以來(lái)歷年鋼產(chǎn)量、釩渣產(chǎn)量、連鑄坯產(chǎn)量和連鑄比的增長(zhǎng)情況分別見(jiàn)圖1圖3。 圖1 攀鋼鋼產(chǎn)量增長(zhǎng)趨勢(shì)圖 圖2 攀鋼釩渣產(chǎn)量增長(zhǎng)趨勢(shì)圖圖3 連鑄坯產(chǎn)量和連鑄比增長(zhǎng)趨勢(shì)圖鑒于攀鋼廠區(qū)受地理?xiàng)l件的限制，難以進(jìn)一步增大鋼產(chǎn)量，同時(shí)為了不斷滿足用戶需求，對(duì)生產(chǎn)品種不斷拓展，積極開發(fā)生產(chǎn)高潔凈度、高附加值產(chǎn)品，目前已從投產(chǎn)初期的30多個(gè)品種拓展到200多個(gè)品種。已能夠批量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)家電用鋼、耐候鋼、高級(jí)別石油套管等高品質(zhì)和高附加值產(chǎn)品，并在2006年率先在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)350km/h高速客運(yùn)專線重軌鋼的批

6、量生產(chǎn)，京津高速鐵路用鋼軌全部由攀鋼提供，最高時(shí)速達(dá)到394km/h，至此形成高速軌、重軌、家電產(chǎn)品等品牌產(chǎn)品。2009年，攀鋼又開發(fā)出電工鋼、簾線鋼、高級(jí)別石油管坯鋼等高端產(chǎn)品，鋼的潔凈度有了進(jìn)一步提高，P0.010%，S0.004%，H1.5×10-6，TO0.0011%，非金屬夾雜A類、B類、D類1.0級(jí)，C類和Ds0.5級(jí)。攀鋼2010年部分品種鋼生產(chǎn)情況見(jiàn)圖4。圖4 攀鋼煉鋼廠2010年主要鋼產(chǎn)品情況隨著設(shè)備裝備水平的提高，煉鋼技術(shù)也得到不斷進(jìn)步，這不僅僅反映在產(chǎn)量上有了很大的提高，而且在品種、質(zhì)量、節(jié)能降耗等方面也有了顯著的進(jìn)步，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到不斷優(yōu)化。近幾年的主要技術(shù)

7、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)化情況見(jiàn)圖5。 圖5 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)3 半鋼煉鋼的技術(shù)進(jìn)步3.1 鐵水預(yù)處理攀西地區(qū)蘊(yùn)藏著豐富的釩鈦磁鐵礦資源，攀鋼采用高爐流程冶煉釩鈦磁鐵礦，生產(chǎn)含釩鈦生鐵。攀鋼于1994年和1995年分別建成鐵水脫硫車間和兩座120t提釩轉(zhuǎn)爐，從而形成了獨(dú)具特色的含釩鈦鐵水二步預(yù)處理工藝。3.1.1 含釩鈦鐵水脫硫技術(shù)研究與實(shí)踐攀鋼含釩鈦鐵水的特點(diǎn)是含有一定量的V、Ti，但Si、Mn含量較低，而硫含量卻較高，見(jiàn)表2。表2 攀鋼含釩鈦鐵水成分及溫度C/%Si/%Mn/%P/%S/%V/%Ti/%溫度/ 4.104.50.120.20.10.250.040.080.040.1200.280.340

8、.120.2012501340攀鋼含釩鈦鐵水其物理性質(zhì)的最大特點(diǎn)是熔化性溫度偏高，粘度也較大。鐵水中Ti、V對(duì)粘度、熔化性溫度及凝固點(diǎn)溫度的影響見(jiàn)圖6圖8。 圖6 不同含鈦量時(shí)鐵水粘度與溫度的關(guān)系 圖7鐵水熔化性溫度、凝固點(diǎn)與含鈦量的關(guān)系從圖6圖8可看出，含釩鈦鐵水粘度、熔化性溫度及凝固點(diǎn)隨鐵水中V、Ti的增加而增加。含釩鈦鐵水的這些性質(zhì)，在一定程度上惡化了脫硫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件。V、Ti對(duì)脫硫熱力學(xué)的影響主要表現(xiàn)在它們能降低S的活度。1 圖8鐵水熔化性溫度、凝固點(diǎn)與含釩量的關(guān)系攀鋼自1978年開始研究含釩鐵水噴粉法脫硫工藝，1987年在煉鐵3#高爐建成脫硫站，1992年6月建成現(xiàn)有的、部?jī)商醉攪?/p>

9、粉脫硫裝置，設(shè)計(jì)脫硫能力229.6萬(wàn)ta，2003年脫硫處理量達(dá)到400萬(wàn)噸。2004年12月建成1套美國(guó)ESM公司的脫硫裝置（部脫硫），設(shè)計(jì)年處理鐵水100萬(wàn)噸，2007年、2008年又建成、部脫硫，合計(jì)脫硫能力達(dá)600萬(wàn)噸。攀鋼脫硫工藝采用混合噴吹和復(fù)合噴吹兩種方式，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表3。攀鋼采用噴粉脫硫工藝，可使鐵水中S由0.04%0.10%下降到0.01%，甚至0.005%以下。表3 攀鋼鐵水脫硫技術(shù)指標(biāo)鐵水量/t脫硫劑配比/%脫硫劑單耗/ kg.（tFe）-1脫硫效果/%溫降/工藝特點(diǎn)S0Sf140ADM-410.590.0600.015828320301525常規(guī)脫硫、混噴140Ca

10、O+MgMg 0.8CaO 3.50.060.09851015復(fù)噴3.1.2 鐵水提釩工藝技術(shù)研究鐵水提釩是通過(guò)選擇性氧化將鐵水中的釩氧化分離而進(jìn)入渣相的冶金過(guò)程。攀鋼煉鋼投產(chǎn)后，先是采用霧化提釩工藝，后來(lái)為了提高提釩處理能力和釩渣、半鋼質(zhì)量，于1995年建成投產(chǎn)兩座120t提釩轉(zhuǎn)爐，淘汰了霧化提釩工藝。兩座120t提釩轉(zhuǎn)爐年設(shè)計(jì)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)釩渣11萬(wàn)t，2010年產(chǎn)量達(dá)25.4萬(wàn)噸。通過(guò)多年的試驗(yàn)研究和生產(chǎn)實(shí)踐，攀鋼掌握了轉(zhuǎn)爐提釩的工藝操作，并形成了特有的工藝技術(shù)，見(jiàn)表4、表5。轉(zhuǎn)爐提釩具有生產(chǎn)率高、釩氧化率高、釩收得率高等優(yōu)點(diǎn)，鐵水V由0.31%下降到0.036%，釩渣中(V2O5)達(dá)16.57

11、%，V氧化率88.4%，V回收率達(dá)80.1%。表4 攀鋼轉(zhuǎn)爐提釩主要指標(biāo)半鋼質(zhì)量釩渣成分釩氧化率%釩回收率%C/%V/%T終/ V2O5 /%CaO/%TFe/%3.613.023.980.0360.0100.05613681350143116.5713.4620.512.080.475.625.7620.239.388.479.194.280.1表5 攀鋼轉(zhuǎn)爐提釩工藝技術(shù)工藝技術(shù)技術(shù)特點(diǎn)渣態(tài)調(diào)整工藝技術(shù)渣中適量的SiO2可改善釩渣流動(dòng)性，加快釩的氧化，穩(wěn)定釩尖晶石，同時(shí)可降低釩渣中的金屬鐵。多爐出釩渣及擋渣出半鋼技術(shù)促進(jìn)釩尖晶石的長(zhǎng)大，減少釩渣的流失，提高釩渣回收率。鐵礦石作冷卻劑的工藝技術(shù)

12、采用鐵礦石代替復(fù)合球作冷卻劑，降低實(shí)物釩渣的產(chǎn)渣率，提高釩渣 V2O5含量及降低渣中MFe。專用提釩氧槍提釩供氧工藝專用339氧槍配合“低-高-低”槍位控制，取得了良好的吹釩效果。提高提釩轉(zhuǎn)爐爐齡技術(shù)攀鋼提釩轉(zhuǎn)爐爐齡控制在7000爐以上，國(guó)內(nèi)外同行業(yè)提釩轉(zhuǎn)爐爐齡一般在20003000爐。深吹半鋼開爐工藝半鋼溫度控制在14501520，半鋼碳控制在2.0%以上，避免了釩渣（CaO）超標(biāo)。3.2 轉(zhuǎn)爐煉鋼攀鋼高爐使用釩鈦磁鐵礦冶煉，高爐爐溫控制較低，脫硫能力差，生產(chǎn)的釩鈦鐵水含硫高，一般達(dá)到0.060.10%，同時(shí)，為了保證釩資源的有效利用，在煉鋼之前進(jìn)行了提釩處理。含釩鐵水經(jīng)脫硫提釩后獲得的半鋼

13、碳含量為3.2%3.8%，溫度13201380，硅、錳發(fā)熱成渣元素含量均為痕跡，與普通鐵水相比，半鋼呈現(xiàn)出“三低一高”的特點(diǎn)：碳低、溫低、發(fā)熱元素低、硫高，給煉鋼的品種開發(fā)帶來(lái)了極大困難。3.2.1 半鋼煉鋼造渣工藝技術(shù)研究攀鋼煉鋼主要采用提釩之后的半鋼，半鋼中Si、Mn等成渣、發(fā)熱元素含量很低甚至微量，因此必須通過(guò)外加含SiO2的酸性材料來(lái)保證形成具有相應(yīng)功能的爐渣，而外加材料的熔化需要一定的時(shí)間和熱量。因此，半鋼煉鋼成渣的熱力學(xué)條件和動(dòng)力學(xué)條件均比普通鐵水煉鋼時(shí)依靠Si、Mn氧化成渣的條件差，初期渣形成困難，煉鋼熱源不足，終點(diǎn)氧化性高。攀鋼在投產(chǎn)初期先后試用過(guò)的酸性造渣材料有河砂、火磚塊、

14、輝綠巖、玄武巖等，通過(guò)綜合對(duì)比，由于火磚塊能解決使用河砂爐口粘結(jié)嚴(yán)重，處理困難，輝綠巖、玄武巖降溫嚴(yán)重等問(wèn)題，并且來(lái)源方便，因此在投產(chǎn)初期一直使用火磚塊。19781979年間，針對(duì)用火磚塊造渣對(duì)爐齡、粘槍、噴濺的影響不能滿足生產(chǎn)要求的問(wèn)題，攀鋼同北鋼院合作，對(duì)半鋼冶煉過(guò)程和終渣作了大量巖相鑒定、分析、測(cè)試。結(jié)果是：與首鋼終點(diǎn)渣相比熔點(diǎn)低100左右（我廠終點(diǎn)渣熔點(diǎn)1250左右），由于渣中Al2O3高，在渣中釩、鈦氧化物的作用下?tīng)t襯侵蝕嚴(yán)重。為了解決以上問(wèn)題，攀鋼于1980年9月采用荷花池安山巖（結(jié)晶水少）進(jìn)行了代替火磚塊試驗(yàn)，1981年上半年取消了火磚塊造渣，正式采用酸性材料安山巖，助熔劑為錳礦

15、，后又于1985年采用石英砂取代安山巖2。隨著鐵水預(yù)脫硫、活性石灰造渣技術(shù)的實(shí)施及品種結(jié)構(gòu)的變化，轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝出現(xiàn)了新的特點(diǎn)和問(wèn)題，主要表現(xiàn)在：渣量減少，脫磷難度增加；活性石灰較普通石灰熔解速度快，前期冶煉的爐渣堿度偏高，前期成渣時(shí)間晚、過(guò)程冶煉爐渣返干和終點(diǎn)鋼渣理化性能差；造渣輔助材料種類多，缺少足夠的高位料倉(cāng)來(lái)滿足生產(chǎn)優(yōu)化要求。針對(duì)以上問(wèn)題和技術(shù)難點(diǎn)，于1998開始進(jìn)行了復(fù)合造渣劑試驗(yàn)研究，通過(guò)采取活性石灰造渣、多組元造渣工藝、降低爐渣堿度、適量留渣操作等措施，攀鋼傳統(tǒng)的半鋼煉鋼工藝得到了改進(jìn)和完善，取得了良好的效果：（1）縮短了初期渣形成時(shí)間。初期渣的形成時(shí)間由原來(lái)的6.1min縮短至4

16、.5min，提前12min，冶煉過(guò)程順行，石灰消耗降低58kg/t鋼，并取消了螢石的使用。（2）有效抑制了終點(diǎn)鋼、渣的氧化性。終點(diǎn)鋼水氧活度平均降低(100300)×10-6，終渣TFe平均降低3%6%。（3）提高了冶煉過(guò)程的脫磷效果。造渣工藝優(yōu)化后的渣、鋼間的(P)/P分配比由原來(lái)的45.41提高到50.16，提高了4.753。鐵水脫硫能力的增加和活性石灰、復(fù)合造渣劑的推廣應(yīng)用，攀鋼基本上實(shí)現(xiàn)了少渣煉鋼，并取得了較好的冶金效果，見(jiàn)表6。表6 少渣煉鋼的冶金效果渣料消耗/kg.t鋼-1冶金效果活性石灰復(fù)合造渣劑高鎂石灰脫磷率/%磷分配比脫硫率/%硫分配比252815172426829

17、047651240573.2.2 半鋼煉鋼高效供氧技術(shù)研究投產(chǎn)初期，攀鋼煉鋼氧槍采用的是拉瓦爾單孔噴頭和3孔噴頭，3孔噴頭又分為高壓和低壓二種，即336和338。從應(yīng)用情況看，3孔噴槍使用效果不理想，主要體現(xiàn)在：（1）供氧量低，純吹氧時(shí)間長(zhǎng)，盡管出鋼量?jī)H為100噸左右，但純吹氧時(shí)間卻長(zhǎng)達(dá)2223min；（2）噴濺、粘槍率仍然較嚴(yán)重，分別達(dá)到20%、15%；（3）化渣能力不強(qiáng)。鑒于3孔氧槍的缺點(diǎn)，攀鋼于1974年對(duì)4孔氧槍噴頭進(jìn)行了研究，通過(guò)增加噴孔數(shù)量，適當(dāng)縮小喉口直徑和出口直徑，擴(kuò)大噴孔與氧槍中心線的夾角，采用0.850.90MPa較低的工作氧壓，基本解決了半鋼煉鋼化渣困難的問(wèn)題，冶煉過(guò)程的

18、噴濺、粘槍現(xiàn)象也有較大改善。在435型氧槍噴頭取得較好冶金效果的基礎(chǔ)上，攀鋼根據(jù)原有的氧槍槍體條件，設(shè)計(jì)了535型氧槍噴頭。與435型噴頭相比較，535型噴頭增加了1個(gè)中孔，在緩和周邊孔所造成的負(fù)壓影響的同時(shí)，也使喉口面積增加了8.16%，氧氣流量達(dá)到20000Nm3/h，同時(shí)將周邊孔的夾角增加到13度，以增強(qiáng)氧槍的化渣能力。采用535型氧槍噴頭后，由于噴孔夾角增大，半鋼煉鋼初期渣形成困難的問(wèn)題得到了較好解決，供氧量的提高使供氧時(shí)間縮短12min。2004年，隨著攀鋼全連鑄工藝的實(shí)現(xiàn)，對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉周期提出了更高的要求，因此，對(duì)535型氧槍噴頭再次進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，取消原535型噴頭中孔，改為周邊5

19、孔布置，噴孔夾角由13度改為15度，供氧流量由原20000Nm3/h提高到23000 Nm3/h4。同時(shí)，利用新轉(zhuǎn)爐建設(shè)的有利條件，采用了高供氧強(qiáng)度設(shè)計(jì)，氧槍噴頭直接使用536型，供氧流量達(dá)到30000Nm3/h。攀鋼供氧相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表7。表7 攀鋼氧槍噴頭工藝參數(shù)噴頭型式單孔336338433435535535-15536工藝參數(shù)喉口直徑/mm36.538.033.435.035.035.036.0噴孔夾角/度881010131516供氧強(qiáng)度/Nm3.(min.t)-12.922.921.792.502.502.783.194.17供氧時(shí)間/min2222.522.319.820.119.08

20、16.4112.813.2.3 頂?shù)讖?fù)合吹煉技術(shù)的改進(jìn)及優(yōu)化攀鋼于1984年起就進(jìn)行了轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉技術(shù)的研究，1985年10月，在1#爐進(jìn)行了頂?shù)讖?fù)合吹煉試驗(yàn)，并逐步推廣至2#、3#爐，供氣強(qiáng)度0.02Nm3/min.t。為適應(yīng)冷軋鋼種和低碳鋼日益增多的需要，攀鋼于1996年科技立項(xiàng)，在煉鋼轉(zhuǎn)爐基礎(chǔ)自動(dòng)化改造的同時(shí)對(duì)復(fù)吹供氣系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，1#、2#、3#轉(zhuǎn)爐分別于1997年1月、6月、7月改造完畢。底吹采用定向多微管型供氣元件，供氣強(qiáng)度由原0.02Nm3/min.t提高到0.030.06Nm3/min.t5。隨著轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐技術(shù)的應(yīng)用，轉(zhuǎn)爐爐齡得到了大幅度提高，而復(fù)吹壽命仍然較短，復(fù)吹爐

21、齡與轉(zhuǎn)爐爐齡不同步的問(wèn)題日益突出。2005年煉鋼轉(zhuǎn)爐爐齡達(dá)到7000多爐，而復(fù)吹爐齡只有2000爐左右，加之復(fù)吹供氣系統(tǒng)設(shè)備陳舊、供氣不穩(wěn)定，造成復(fù)吹透氣磚堵塞，轉(zhuǎn)爐復(fù)吹的冶金效果得不到充分體現(xiàn)，嚴(yán)重影響了煉鋼的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。2007年，攀鋼借鑒國(guó)內(nèi)外復(fù)吹爐齡同步實(shí)現(xiàn)的研究方向，結(jié)合攀鋼半鋼煉鋼的實(shí)際困難，通過(guò)采用更新復(fù)吹系統(tǒng)硬件設(shè)施，在優(yōu)化冶煉操作工藝、爐渣結(jié)構(gòu)的條件下，重點(diǎn)研究爐體和透氣磚的維護(hù)，同時(shí)對(duì)透氣磚的供氣強(qiáng)度、底部供氣模式等工藝進(jìn)行優(yōu)化，提高透氣元件的基礎(chǔ)爐齡，以及開發(fā)透氣磚的在線熱更換技術(shù)，達(dá)到提高復(fù)吹比的目的。優(yōu)化改進(jìn)后透氣磚的供氣強(qiáng)度可達(dá)0.08Nm3/min.t，并取得了

22、較好的冶金效果：（1）在終點(diǎn)鋼水相同C含量的條件下，復(fù)吹爐次的終渣（TFe）含量降低25%。（2）在終點(diǎn)鋼水C0.03%0.05%范圍內(nèi)，復(fù)吹爐次相同碳含量條件下鋼水終點(diǎn)鋼水氧活度降低(80150)×10-6，終點(diǎn)鋼水C%.O%積為0.00256。（3）合金Mn收得率提高25%，Si收得率提高35%。（4）透氣磚在線熱更換技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了透氣轉(zhuǎn)與爐齡的同步。3.2.4 半鋼煉鋼脫氧工藝技術(shù)的研究1990年，隨著攀鋼喂線技術(shù)投入使用，脫氧工藝逐步形成了較為特殊的SiC或P1脫氧劑（CaC2為基體）預(yù)脫氧、Si、Mn脫氧合金化、喂鋁線終脫氧方式。與其它一些鋼廠的脫氧工藝相比較，攀鋼脫氧

23、工藝的主要特點(diǎn)在于預(yù)脫氧環(huán)節(jié)，國(guó)內(nèi)外預(yù)脫氧的脫氧劑普遍采用金屬型預(yù)脫氧劑，而攀鋼則采用非金屬型的預(yù)脫氧劑，該工藝在提高合金元素收得率、降低生產(chǎn)成本上有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。Pl和SiC脫氧劑都屬于非金屬脫氧劑，攀鋼從1990年開始研究用于轉(zhuǎn)爐鋼水的預(yù)脫氧，首先在連鑄鋼種上應(yīng)用，后來(lái)逐步推廣到攀鋼大部分的鋼種上（低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼、普碳鋼、車軸鋼、重軌鋼等）。攀鋼采用Pl和SiC預(yù)脫氧制度確實(shí)使鋼液的氧活度降低到了較低水平，對(duì)提高鋼水質(zhì)量、新產(chǎn)品的開發(fā)以及解決鋼水澆注變流起了很大作用，也使攀鋼的Si、Mn回收率（與國(guó)內(nèi)相同的鋼種相比）分別提高了約5個(gè)百分點(diǎn)，Al 的回收率也有所提高，但在應(yīng)用過(guò)程中也存在一些問(wèn)題

24、：（1）Pl脫氧劑易受潮發(fā)生粉化，影響脫氧效果的穩(wěn)定。（2）SiC脫氧產(chǎn)物是酸性SiO2，降低了鋼渣的堿度，易使鋼水回硫、回磷。（3）Pl脫氧劑有增碳現(xiàn)象，對(duì)某些低碳鋼不適用6。20世紀(jì)90年代末期，金屬型復(fù)合脫氧劑得到了廣泛使用。金屬型復(fù)合脫氧劑的脫氧能力強(qiáng)，反應(yīng)迅速，脫氧形成的復(fù)合夾雜物易于上浮。采用金屬型脫氧劑，能夠簡(jiǎn)化脫氧工藝，實(shí)現(xiàn)機(jī)械加入，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。復(fù)合脫氧的機(jī)理在于脫氧產(chǎn)物為復(fù)合產(chǎn)物，其活度比單一元素的脫氧產(chǎn)物活度低，因而降低與之平衡的含氧量，即若有兩個(gè)或兩個(gè)以上脫氧元素存在，會(huì)提高它們單獨(dú)存在時(shí)的脫氧能力，因此出現(xiàn)了鋁錳鐵、鋁硅鐵、鋁鐵、硅鋁鋇等多種復(fù)合脫氧劑。攀鋼從19

25、98年開始在連鑄低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼上進(jìn)行鋁錳鐵試驗(yàn)并推廣應(yīng)用，結(jié)果證明：用鋁錳鐵脫氧合金化生產(chǎn)低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼，脫氧效果好，在出鋼過(guò)程隨鋼流加入8kg/t的FeMnAl合金，可把鋼中氧降低至很低的水平，氧脫出率達(dá)96.8%；簡(jiǎn)化了脫氧合金化工藝，能穩(wěn)定控制鋼中酸溶鋁、錳的回收率，錳的回收率達(dá)86%，酸溶鋁的回收率20.6236.5%，有利于提高鋼種煉成率；使用FeMnAl脫氧，解決了非金屬預(yù)脫氧劑生產(chǎn)低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼在多爐連澆時(shí)大包、中包水口發(fā)生堵塞變流的問(wèn)題，對(duì)提高連鑄坯品質(zhì)具有較好效果。攀鋼于2001年在重軌、低合金鋼等鋼種上采用了硅鈣鋇脫氧劑，取得了較好的使用效果：在BaCaSi加入量為1.52.0

26、kg/t情況下，鋼中Si、Mn控制正常，收得率分別達(dá)到89%、95%；鋼中氧能降至較低水平，重軌鋼氧活度小于20×10-6，低合金鋼氧活度小于25×10-6，鋼渣TFe從11.323.34%降低至2.764.67%7。為進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，2007年進(jìn)行了鋁鐵代替鋁錳鐵試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：工藝順行，鋁鐵合金不增碳，錳收得率平均為88.23%，鋁收得率平均為21.43%，脫氧合金化成本較鋁錳鐵有較大幅度降低。隨著用戶對(duì)鋼質(zhì)量的要求越來(lái)越高，對(duì)鋼渣的脫氧和改性被提到很重要的位置。未經(jīng)處理的鋼包渣（FeO+MnO）含量在8%15%，且堿度較低。國(guó)內(nèi)外的大量研究結(jié)果表明，當(dāng)渣中（F

27、eO+MnO）超過(guò)3%時(shí)，對(duì)鋼的純凈度和性能有不良影響，因此，進(jìn)入20世紀(jì)80年代中期，一些大鋼廠紛紛采用鋼渣脫氧和改性技術(shù)，這樣做的目的除減少對(duì)鋼水的污染外，還能有利于吸附夾雜，同時(shí)也是冶煉低硫鋼的條件。2006年以來(lái)，攀鋼通過(guò)開展鋼包渣改質(zhì)、LF爐精煉造渣以及鋼包吹氬控制等為核心的工藝技術(shù)研究，鋼包渣的氧化性得到了大幅度降低，同時(shí)脫硫率得到了顯著提高，見(jiàn)表8。表8 鋼包渣改性效果/鋼包渣組成脫硫效果CaOSiO2FeO+MnO轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)成品范圍46.8259.6610.1021.780.942.720.00650.0120.00210.0047平均值52.8215.571.750.0080.

28、00343.2.5 半鋼冶煉熱補(bǔ)償技術(shù)的研究攀鋼由于特殊的工藝，轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要原料是提釩后的半鋼。由于半鋼的碳含量和溫度低，S、P偏高，煉鋼時(shí)常因熱量不足造成多次補(bǔ)吹，且較多爐次是以終點(diǎn)“燒鐵”來(lái)達(dá)到足夠的出鋼溫度，造成終點(diǎn)鋼水氧活度高，渣中TFe高，對(duì)冶煉鋼種和轉(zhuǎn)爐爐齡造成不利影響。因此，為了彌補(bǔ)半鋼熱量的不足，攀鋼在轉(zhuǎn)爐煉鋼熱補(bǔ)償技術(shù)方面開展了大量的工作，先后使用過(guò)焦炭、無(wú)煙煤、碳化硅等提溫材料。轉(zhuǎn)爐使用焦炭、無(wú)煙煤均可提高溫度3040/t，但硫含量高，易使鋼液回硫。轉(zhuǎn)爐使用碳化硅可提高溫度3040/t，由于考慮到碳化硅加入后將使堿度降低，影響硫、磷的去除，所以，規(guī)定了碳化硅加入量每爐不超

29、過(guò)1t。而在提釩出半鋼時(shí)使用的半鋼增碳劑雖可提高半鋼碳含量0.06%，對(duì)半鋼煉鋼熱源不足也起到了一定的緩解作用，但其針對(duì)性不強(qiáng)，且成本偏高。針對(duì)以上提溫材料存在的不足，2000年提出了煉鋼轉(zhuǎn)爐加發(fā)熱值較高、對(duì)鋼渣成分沒(méi)有影響的類石墨進(jìn)行熱補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)。經(jīng)典型試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)大使用取得了較好的效果，使用結(jié)果表明：（1）煉鋼轉(zhuǎn)爐加類石墨補(bǔ)充熱源的技術(shù)具有簡(jiǎn)單、方便，效果顯著等優(yōu)點(diǎn)；（2）可補(bǔ)償半鋼煉鋼的熱源不足。當(dāng)吹煉前加入1t類石墨時(shí)，吹煉終點(diǎn)可補(bǔ)償溫度40.7；（3）可改變爐渣組成，降低終渣FeO含量，從而提高鋼質(zhì)量8。3.2.6 半鋼煉鋼爐齡攻關(guān)攀鋼半鋼冶煉所得的爐渣與普通鐵水冶煉的爐渣相比，渣中

30、含有25%的釩鈦氧化物。釩鈦氧化物的存在，影響了爐渣的熔化性能：釩鈦轉(zhuǎn)爐渣和普通轉(zhuǎn)爐渣相比，熔化性溫度偏低，釩鈦轉(zhuǎn)爐渣熔化性溫度始終徘徊在12801370區(qū)間，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室實(shí)測(cè)的結(jié)果，普通轉(zhuǎn)爐終渣V2O5含量每增加1%，熔化性溫度平均要下降27左右，不僅如此，含V、Ti轉(zhuǎn)爐終渣與普通轉(zhuǎn)爐渣相比，熔化曲線表現(xiàn)出明顯的差異，其全熔化性溫度比普通轉(zhuǎn)爐渣低得多，初熔和全熔溫度區(qū)間很小，這些給爐齡的提高帶來(lái)了很大困難。投產(chǎn)初期，轉(zhuǎn)爐是用鞍山生產(chǎn)的小鎂磚砌筑的爐襯，只煉了42爐，因襯磚蝕損嚴(yán)重不能繼續(xù)使用。后在爐襯車間建成后采用焦油白云石磚砌筑爐襯，但由于不燒焦油白云石磚含雜質(zhì)高、體積密度低，以及煉鋼造渣制

31、度尚處于摸索階段等原因，所以轉(zhuǎn)爐爐齡一直很低。1978年以前，爐齡始終在102150爐之間波動(dòng)。而后從制磚工藝改進(jìn)、轉(zhuǎn)爐爐型改進(jìn)、造渣制度優(yōu)化等方面開展技術(shù)攻關(guān)，到1984年，最高爐齡已達(dá)662爐。19801985年，煉鋼轉(zhuǎn)爐平均爐齡一直徘徊在500爐左右。1987年開始實(shí)施技術(shù)攻關(guān)，先后經(jīng)過(guò)4個(gè)階段的攻關(guān)試驗(yàn)，通過(guò)改變爐襯磚大小、材質(zhì)、砌筑方式、爐底形狀和優(yōu)化煉鋼操作一系列措施，轉(zhuǎn)爐爐齡由1990年的平均700爐提高到1995年的1113爐，實(shí)現(xiàn)了爐齡的翻番。隨著濺渣護(hù)爐技術(shù)的出現(xiàn)，攀鋼于1997年開始進(jìn)行粘渣試驗(yàn)、98年實(shí)施吹氮濺渣，并開展“爐渣性能與狀態(tài)調(diào)節(jié)技術(shù)開發(fā)”、“濺渣層的形成及蝕

32、損機(jī)理研究”、“冶煉與濺渣結(jié)合技術(shù)的開發(fā)”等科研項(xiàng)目攻關(guān)，通過(guò)控制爐渣堿度3.04.0，TFe含量12%20% ，MgO含量10%13%9，使?fàn)t齡得到逐步提高，耐火材料消耗也得到進(jìn)一步降低，見(jiàn)表9。表9 攀鋼近年來(lái)的轉(zhuǎn)爐爐齡及耐火材料消耗時(shí) 間199619981999200120022004200620082010爐齡/爐平均1217165518396238803185435331*75647719最高15282213259273541004893058999101119396耐材消耗/kg.(t鋼)-14.242.992.651.971.781.691.791.721.70 *注：2006年

33、有2個(gè)爐役因設(shè)備改造提前停爐 3.2.7 煉鋼轉(zhuǎn)爐基礎(chǔ)自動(dòng)化改造及煉鋼模型開發(fā)攀鋼煉鋼轉(zhuǎn)爐設(shè)備中，機(jī)械、結(jié)構(gòu)件仍采用20世紀(jì)60年代設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)形式；傾動(dòng)和氧槍的電氣傳動(dòng)于1994年改造為可控硅系統(tǒng)。轉(zhuǎn)爐煉鋼基礎(chǔ)自動(dòng)化改造于1996年開始，1998年基本完成，實(shí)現(xiàn)了氧槍的自動(dòng)控制，傾動(dòng)系統(tǒng)的操作監(jiān)控，渣料的自動(dòng)稱量及自動(dòng)振料控制，過(guò)程參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及操作實(shí)現(xiàn)全CRT顯示的計(jì)算機(jī)化。2007年，在6#、7#轉(zhuǎn)爐投產(chǎn)后開展了冶煉及終點(diǎn)控制技術(shù)研究，建立了以爐氣分析結(jié)果為基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)爐碳預(yù)報(bào)模型，該模型的建立為不倒?fàn)t煉鋼提供了基礎(chǔ)，爐氣分析系統(tǒng)投運(yùn)率達(dá)99%以上，副槍投運(yùn)率達(dá)75%以上。2008年，為

34、使副槍、爐氣分析、二級(jí)模型投運(yùn)能夠穩(wěn)定的投入使用，成立專項(xiàng)工作小組，針對(duì)設(shè)計(jì)缺陷開展改進(jìn)及維護(hù)工作。到2010年，爐氣分析系統(tǒng)投運(yùn)率達(dá)90%以上，副槍投運(yùn)率達(dá)到96.7%，不倒?fàn)t煉鋼率達(dá)到96.2%，副槍正常爐次的不倒?fàn)t煉鋼率達(dá)到99.70%，二級(jí)模型投運(yùn)率達(dá)到82.58%。同時(shí)，由攀研院、煉鋼廠、攀鋼信息工程公司共同研究，自主開發(fā)了適合于半鋼煉鋼特點(diǎn)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)控制模型，從運(yùn)行結(jié)果看，與生產(chǎn)實(shí)際比較吻合，目前，使用該模型的溫度命中率是89.71%，碳命中率是81.67%，碳溫雙命中率是73.72%。10個(gè)碳以下模型命中率：溫度命中率是90.29%，碳命中率是83.71%，碳溫雙命中率是79.

35、71%；轉(zhuǎn)爐直接出鋼比例為32.18%。3.3 爐外精煉攀鋼通過(guò)不斷的技術(shù)改造，從1993年建設(shè)第一座130tLF爐，1997年建成投產(chǎn)第一套130tRH裝置，發(fā)展到目前擁有4座130t LF爐，具有鋼水加熱、成分微調(diào)、造渣精煉功能，年處理鋼水600萬(wàn)噸能力和3套130t RH真空裝置，具有鋼水脫氣；去除夾雜；成分微調(diào)功能，年處理鋼水300萬(wàn)噸能力的水平，設(shè)備裝備水平有了大幅度提高。攀鋼全連鑄投產(chǎn)后，為了穩(wěn)定、高效地向連鑄提供合格的鋼水，開展了鋼水精煉脫氧技術(shù)、鋼水精煉夾雜控制技術(shù)、鋼水精煉脫硫技術(shù)等研究，通過(guò)合理分配LF和RH的冶金功能，優(yōu)化LF和RH的精煉工藝，使精煉工序的作用得以充分發(fā)揮

36、，鋼水溫度、成分控制的穩(wěn)定性以及鋼質(zhì)純凈度得到進(jìn)一步的提高。3.3.1 純凈鋼生產(chǎn)工藝技術(shù)研究純凈鋼生產(chǎn)是20世紀(jì)90年代以來(lái)煉鋼技術(shù)發(fā)展的核心之一。一般認(rèn)為，只有成品鋼中P、S、O、N、H總含量<100ppm才可稱為純凈鋼。攀鋼含釩鐵水必須經(jīng)過(guò)提釩預(yù)處理，在提高鋼水純凈度方面所面臨的難點(diǎn)及工藝的復(fù)雜程度遠(yuǎn)大于國(guó)內(nèi)外其他廠家。攀鋼經(jīng)近30年的生產(chǎn)建設(shè)，工藝技術(shù)裝備水平有了較大的提高，具備脫硫預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)吹提釩、轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)吹煉鋼、LF、RH精煉爐及板坯連鑄機(jī)等鋼水生產(chǎn)工藝設(shè)施與裝備，并相繼開發(fā)了爐外預(yù)處理脫磷及爐后精煉等新工藝，初步具備進(jìn)一步提高鋼水純凈度的條件。攀鋼從1998年開始

37、加大了開發(fā)純凈鋼生產(chǎn)工藝研究的力度，在短短的兩年里，建立起純凈鋼生產(chǎn)工藝流程及各工序控制目標(biāo)：鐵水深脫硫（脫硫后鐵水S<30ppm）預(yù)處理脫磷（入煉鋼轉(zhuǎn)爐P<100ppm）煉鋼轉(zhuǎn)爐深脫磷（終點(diǎn)P<20ppm）鋼包渣改性處理LF爐鋼水加熱RH鋼水深脫硫、脫氧、脫氫連鑄保護(hù)澆注。2001年已將鋼水純凈度P、S、O、N、H含量從300500ppm降到80ppm左右10，在此基礎(chǔ)上成功實(shí)現(xiàn)IF鋼等家電用鋼的批量生產(chǎn)。3.3.2 高速重軌鋼生產(chǎn)工藝技術(shù)研究連鑄工藝生產(chǎn)重軌鋼是冶金技術(shù)的重大進(jìn)步，它可以顯著提高鋼的成材率，改善重軌的表面質(zhì)量、內(nèi)部質(zhì)量和重軌在高速、重載線路上的使用性能。為

38、此，攀鋼在2003年9月新建了大方坯連鑄重軌鋼生產(chǎn)線，淘汰了原有的模鑄生產(chǎn)工藝，為高速重軌鋼的開發(fā)創(chuàng)造了有利條件。2006年攀鋼加大了高速軌的開發(fā)力度，通過(guò)開展鋼包底部吹氬參數(shù)優(yōu)化、鋼包渣組成控制、硫化物夾雜物的鈣處理變性等技術(shù)的研究，提高了B、C、D類夾雜的合格率，改善了在鋼中S0.008%，Als0.004%條件下A類夾雜的組成和分布形態(tài)，滿足了350km/h高潔凈鋼軌技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，為攀鋼在國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)350km/h高速軌的批量生產(chǎn)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。（1）鋼中TO降低鋼中TO主要從兩方面開展工作：一是通過(guò)在出鋼過(guò)程和精煉過(guò)程加入精煉渣將鋼包渣組成控制在適宜的范圍內(nèi)；二是根據(jù)高潔凈度鋼軌鋼的精

39、煉需求，對(duì)原吹氬模式進(jìn)行了優(yōu)化，建立了精煉過(guò)程的吹氫模式，促進(jìn)鋼渣界面反應(yīng)去除鋼中夾雜物，提高鋼水潔凈度。通過(guò)采取以上措施，精煉后的TO去除率提高到48%左右，使得鋼軌TO降至15×10-6以下，鋼軌B、C、D三類夾雜物評(píng)級(jí)同時(shí)1.0級(jí)的合格率提高20%以上11。（2）夾雜物控制在優(yōu)化鋼包底部吹氬參數(shù)和鋼包渣組成控制技術(shù)基礎(chǔ)上，采用了鈣處理夾雜變性技術(shù)，通過(guò)改變A類夾雜組成來(lái)改變其在鋼軌中的分布形態(tài)，以此降低A類夾雜的評(píng)級(jí)級(jí)別。鋼液經(jīng)鈣處理后，A類夾雜合格率達(dá)到100%，同時(shí)，并未造成其它非金屬夾雜物評(píng)級(jí)升高。鈣處理后鑄坯金相檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖9。 圖9 鈣處理后鑄坯中夾雜分布形態(tài) 圖10

40、 鈣處理后鋼軌夾雜金相照片由圖9可見(jiàn)，鈣處理后，鑄坯中夾雜形態(tài)產(chǎn)生了較大的變化，由枝晶狀、扇形狀轉(zhuǎn)變?yōu)辄c(diǎn)、球狀，鑄坯軋制后，鋼軌金相面上夾雜的分布較為彌散，夾雜條數(shù)少和總長(zhǎng)度短，見(jiàn)圖10（夾雜條數(shù)15，夾雜總長(zhǎng)度280µm）11。3.3.3 轉(zhuǎn)爐流程生產(chǎn)38CrMoAl高鋁鋼技術(shù)研究38CrMoAl鋼由于Al含量較高（Al=0.7%1.1%），在連鑄過(guò)程中容易導(dǎo)致水口的堵塞，因此需要對(duì)鋼中 Al2O3夾雜物進(jìn)行形態(tài)控制，保證鋼水的可澆性。攀鋼為進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，實(shí)施“做精鋼鐵”的發(fā)展戰(zhàn)略，從2007年開始進(jìn)行38CrMoAl鋼轉(zhuǎn)爐精煉連鑄生產(chǎn)工藝技術(shù)開發(fā)，重點(diǎn)在精煉渣及其造渣制度、

41、鋼水成分及其控制、水口堵塞防范和連鑄坯表面質(zhì)量控制等方面開展了一系列研究。通過(guò)綜合應(yīng)用上述技術(shù)措施，攀鋼在國(guó)內(nèi)率先打通了38CrMoAl高鋁鋼的轉(zhuǎn)爐精煉連鑄生產(chǎn)工藝流程，順利實(shí)現(xiàn)了38CrMoAl鋼的多爐連澆生產(chǎn)，采用的精煉技術(shù)能夠降低鋼中夾雜物總量。38CrMoAl鑄坯TOI<0.0015%，S<0.004%，軋材的低倍及夾雜檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1012。表10 軋材檢驗(yàn)結(jié)果/級(jí)低倍檢驗(yàn)夾雜檢驗(yàn)一般疏松中心疏松一般點(diǎn)狀邊緣點(diǎn)狀A(yù)BCD1.01.51.0無(wú)1.51.5無(wú)1.0由表10可見(jiàn)，軋材低倍檢驗(yàn)未見(jiàn)高鋁鋼易產(chǎn)生的邊緣點(diǎn)狀偏析，夾雜種類主要為B類夾雜，未發(fā)現(xiàn)C類夾雜，A、D類夾雜較少，

42、完全滿足用戶的質(zhì)量要求。3.3.4 鋼簾線等高品質(zhì)硬線鋼生產(chǎn)工藝技術(shù)研究鋼簾線作為增強(qiáng)材料能夠大大提高橡膠制品的強(qiáng)度和彈性，廣泛應(yīng)用于汽車輪胎以及傳輸皮帶等工業(yè)領(lǐng)域，但由于簾線鋼對(duì)夾雜物、殘余元素和成分偏析的要求非常高，國(guó)內(nèi)只有寶鋼、武鋼等少數(shù)鋼廠能夠生產(chǎn)，而生產(chǎn)高端簾線使用的坯料90%為進(jìn)口。為確保攀成鋼高線品種開發(fā)，攀鋼釩于2008年立項(xiàng)開展簾線鋼開發(fā)研究，2009年完成了實(shí)驗(yàn)室研究，2010年進(jìn)行了冶煉工業(yè)試驗(yàn)。針對(duì)簾線鋼在攀鋼生產(chǎn)中存在的技術(shù)難點(diǎn)，通過(guò)采取鐵水預(yù)處理深脫硫、轉(zhuǎn)爐應(yīng)用低磷鋼冶煉技術(shù)、精煉夾雜物塑性化控制、連鑄低過(guò)熱度恒速澆注等措施，確保了簾線鋼生產(chǎn)的穩(wěn)定順行，實(shí)現(xiàn)了簾線鋼

43、的批量生產(chǎn)，并取得了較好的效果：簾線鋼成品常規(guī)成分及殘余元素均滿足鋼種要求，其中，鋼中Ti、Al控制到了10ppm和20ppm以內(nèi)；通過(guò)對(duì)鋼包渣組成的控制，鋼包渣堿度和Al2O3含量均符合將鋼中夾雜物控制在塑性區(qū)范圍內(nèi)的要求；軋材方鋼中N、H、O含量、非金屬夾雜物和低倍評(píng)級(jí)均滿足控制要求，見(jiàn)表11。表11 軋材檢驗(yàn)結(jié)果項(xiàng)目TO/10-6N/10-6H/10-6低倍檢驗(yàn)/級(jí)夾雜物/級(jí)一般疏松中心疏松中心偏析A類B類C類D類控制要求206021.01.51.01.51.0檢驗(yàn)平均19.346.41.20.870.750.251.30.750.750.5范圍16.624.146531.01.40.5

44、1.00.51.00.00.51.01.50.51.00.51.00.50.53.3.5 電工鋼生產(chǎn)工藝技術(shù)研究電工鋼是一種國(guó)內(nèi)市場(chǎng)緊缺、生產(chǎn)技術(shù)難度大的功能性金屬材料。由于硫化物在鋼中呈現(xiàn)第二相，影響鋼的晶粒細(xì)化，阻礙晶粒長(zhǎng)大，從而嚴(yán)重影響電工鋼磁性，因此，硫含量的控制是電工鋼冶煉的關(guān)鍵，要求電工鋼硫含量越低越好。對(duì)于電工鋼這類弱脫氧鋼來(lái)說(shuō)，由于鋼水中的氧活度很高，鋼水精煉過(guò)程不具備脫硫的熱力學(xué)條件。攀鋼由于受鐵水硫高，以及轉(zhuǎn)爐冶煉和精煉過(guò)程鋼水回硫的影響，在鋼中硫含量的穩(wěn)定控制方面存在較大的困難。為此，2009年攀鋼開展了一系列的探索研究，建立起“鐵水深脫硫、轉(zhuǎn)爐控制回硫、鋼包渣改性、RH

45、補(bǔ)充脫硫”的工藝路線。為實(shí)現(xiàn)弱脫氧電工鋼的RH脫硫，攀鋼采取了以下措施：（1）鋼包渣改性，確保（FeO+MnO）含量控制在15%以內(nèi)；（2）選用脫硫效率高的CaO-Al2O3-CaF2渣系；（3）合理選擇脫硫時(shí)機(jī)，鋼中氧活度越高，脫硫效率越低，脫硫劑的加入一般選在鋼水脫氧、合金化后進(jìn)行。通過(guò)采取鋼包渣改性、合理控制RH脫硫劑的加入時(shí)間等措施，攀鋼實(shí)現(xiàn)了低硫電工鋼的批量生產(chǎn)。電工鋼RH脫硫前后硫含量的變化情況見(jiàn)表12，轉(zhuǎn)爐冶煉至RH各工序鋼中硫含量的變化情況見(jiàn)圖11。表12 RH脫硫前后硫含量變化情況/LF出站RH脫硫前RH脫硫后成品范圍0.0060.0090.00580.00880.00280

46、.00670.00310.0068平均值0.00780.00760.00580.0057圖11 轉(zhuǎn)爐冶煉至RH各工序鋼中硫含量變化情況由表12及圖11可見(jiàn)，采取鋼包渣改性、合理控制RH脫硫劑的加入時(shí)間等措施后，RH脫硫率可達(dá)到20%左右，從轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)至成品鋼水中的硫含量均有不同程度的下降，成品S能控制在0.006%左右。3.4 連鑄攀鋼1#板坯連鑄機(jī)于1993年10月建成投產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了攀鋼連鑄“零”的突破。為進(jìn)一步提升產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，攀鋼經(jīng)過(guò)二期和三期全連鑄工程的建設(shè)，已擁有1臺(tái)1350mm雙流板坯連鑄機(jī)、1臺(tái)1350mm單流板坯連鑄機(jī)及1臺(tái)6流方坯連鑄機(jī)、1臺(tái)4流方坯連鑄機(jī)、1臺(tái)6流方圓坯連鑄

47、機(jī)。其中，1#大方坯連鑄機(jī)的裝備達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，開辟了重軌鋼高效化生產(chǎn)的有效途徑；2#方坯和3#方圓坯的建成投產(chǎn)，為公司合理利用有限資源、及時(shí)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品提供了強(qiáng)力支撐和保證。3.4.1 1#板坯連鑄高效化技術(shù)研究攀鋼1#板坯連鑄機(jī)設(shè)計(jì)產(chǎn)能100萬(wàn)噸，為滿足公司做大熱軋的要求，19961998年期間開展了“板坯連鑄高效化技術(shù)研究”。項(xiàng)目研究從提高鋼水質(zhì)量、低過(guò)熱度恒溫澆鑄工藝、高拉速結(jié)晶器關(guān)鍵技術(shù)、高效連鑄二冷技術(shù)、高拉速連鑄保護(hù)渣及空心顆粒制造技術(shù)、自動(dòng)控制和檢測(cè)系統(tǒng)技術(shù)等方面進(jìn)行高效化技術(shù)攻關(guān)。通過(guò)高效化技術(shù)的應(yīng)用，鑄機(jī)拉速由0.70.9m/min提高到1.8m/m

48、in，鑄機(jī)作業(yè)率由78%提高到91%，鑄機(jī)年產(chǎn)能力由設(shè)計(jì)的100萬(wàn)噸提高到2002年的205萬(wàn)噸，鑄坯表面無(wú)缺陷率由75%提高到95%以上。高效化攻關(guān)取得的主要工藝技術(shù)成果有：（1）摸清了鋼水中夾雜物的主要來(lái)源，并在此基礎(chǔ)上形成了精煉渣+中包覆蓋劑+上下?lián)鯄Φ闹虚g包冶金技術(shù)。使低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼中包內(nèi)Al2O3夾雜物上浮率達(dá)6585.20%，大顆粒夾雜含量減少5.78mg/10kg，鑄坯 TO 含量為1022ppm，和高效化之前相比，TO降低22%，大顆粒夾雜含量降低4倍。（2）高效連鑄鑄坯冷卻技術(shù)。建立了攀鋼鑄機(jī)的二冷傳熱計(jì)算數(shù)學(xué)模型，對(duì)鑄機(jī)的工藝參數(shù)進(jìn)行了較系統(tǒng)的分析，獲得了噴嘴水流密度分布特性

49、和二冷區(qū)平均損熱系數(shù)的關(guān)系式，為進(jìn)一步研究二冷傳熱和設(shè)計(jì)合理的二冷工藝制度打下了基礎(chǔ)。多次開展了1.21.8m/min鑄坯凝固終點(diǎn)、二冷鑄坯表面溫度和1.41.8m/min高拉速測(cè)試應(yīng)用，以及5個(gè)鋼種的高溫力學(xué)性能檢驗(yàn)。并進(jìn)行了相應(yīng)SOP表修改和高拉速應(yīng)用試驗(yàn)優(yōu)化冷卻制度，獲得了在1.8m/min高拉速條件下凝固終點(diǎn)（約25m），鑄坯溫度分布（出坯溫970980）等重要參數(shù)，編制了四組新的SOP水表和建立了1.8m/min高拉速冷卻制度并在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。（3）低過(guò)熱度恒溫澆注技術(shù)。根據(jù)中間包熱平衡測(cè)定，優(yōu)化大包、中包保溫技術(shù)，使中間包鋼水平均溫降速度由0.91/min降至0.6/min。通過(guò)

50、過(guò)程工序溫降的調(diào)研，建立了流程溫度節(jié)奏控制標(biāo)準(zhǔn)并推廣，為高拉速生產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件，降低出鋼溫度10，中包過(guò)熱度由原來(lái)35降低到25左右。（4）高效連鑄保護(hù)渣技術(shù)。針對(duì)攀鋼連鑄鋼水特點(diǎn)利用攀西資源研究開發(fā)了普碳鋼、低合金鋼、稀土鋼等系列保護(hù)渣，并在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用，完全滿足1.8m/min高拉速工藝的要求，鑄坯表面質(zhì)量良好，普碳鋼、低合金鋼等鋼種鑄坯表面無(wú)清理率達(dá)90%以上。3.4.2 2#板坯輥列優(yōu)化布置研究2#板坯連鑄機(jī)機(jī)型為直弧型連鑄機(jī)，為實(shí)現(xiàn)扇形段的快速更換和各段共用互換，減少備件等，采用16段輥?zhàn)蛹拜侀g距完全相同的設(shè)計(jì)，投產(chǎn)后在生產(chǎn)中出現(xiàn)以下問(wèn)題，嚴(yán)重影響了全連鑄生產(chǎn)的正常進(jìn)行：（1）澆

51、注低合金鋼時(shí)結(jié)晶器液面出現(xiàn)周期性大幅度波動(dòng)，特別是當(dāng)拉速v=0.80.9m/min時(shí)，波動(dòng)最大可達(dá)30mm，致使該鋼種無(wú)法澆鑄。（2）因結(jié)晶器液面異常波動(dòng)，造成鑄坯表面嚴(yán)重結(jié)疤、接痕，影響鑄坯表面質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致漏鋼事故。（3）因結(jié)晶器液面波動(dòng)導(dǎo)致澆鑄過(guò)程中漏鋼預(yù)報(bào)報(bào)警、降速和停機(jī)頻繁，澆注周期長(zhǎng)，最終造成鋼水溫低澆鋼中斷及大量鋼水回爐。為解決上述問(wèn)題，2008年攀鋼與中國(guó)重型機(jī)械研究院共同研究，對(duì)2#板坯連鑄機(jī)扇形段1段、2段進(jìn)行改造，采用非等間距排列方式來(lái)破壞坯殼擠壓的周期性，使液芯的容積變化在扇形段之間有所補(bǔ)償，從而改善結(jié)晶器的液面波動(dòng)。2010年改造后扇形段投入使用，澆鑄過(guò)程結(jié)晶器液位

52、基本穩(wěn)定，液位波動(dòng)值在±4mm以內(nèi)，且大多數(shù)情況液位波動(dòng)值在±3mm?；鞠烁脑烨按嬖诘慕Y(jié)晶器液位異常波動(dòng)問(wèn)題，完全滿足板坯連鑄工藝對(duì)結(jié)晶器液位波動(dòng)值±5mm的技術(shù)要求。與此同時(shí)，還開展了相關(guān)的連鑄工藝優(yōu)化試驗(yàn)，生產(chǎn)的鑄坯內(nèi)部質(zhì)量良好，內(nèi)部缺陷評(píng)級(jí)均在1.0 級(jí)以內(nèi)，鑄坯寬面表面質(zhì)量良好，表面縱裂、皮下網(wǎng)裂等表面質(zhì)量缺陷得到改善。3.4.3 動(dòng)態(tài)輕壓下和結(jié)晶器電磁攪拌技術(shù)研究與優(yōu)化1#方坯連鑄采用奧鋼聯(lián)開發(fā)的SMART/ASTC動(dòng)態(tài)輕壓下系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)輕壓下參數(shù)優(yōu)化研究，確定了重軌鋼等鋼種的壓下工藝參數(shù)，改善了鑄坯中心偏析。通過(guò)對(duì)比分析電磁攪拌電流在250500A

53、范圍內(nèi)對(duì)高、中、低碳鋼鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的影響，優(yōu)化了重軌鋼等鋼種的電磁攪拌參數(shù)，確定了大方坯連鑄典型鋼種的電磁攪拌工藝制度。這些技術(shù)的綜合應(yīng)用在高速重軌鋼生產(chǎn)中發(fā)揮了顯著作用：（1）鑄坯表面質(zhì)量良好，可以不經(jīng)清理直接軋制。（2）鑄坯內(nèi)部質(zhì)量較好，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)內(nèi)部裂紋，中心偏析和中心疏松在1.5級(jí)以下。（3）鑄坯所軋鋼軌質(zhì)量較好，表面和內(nèi)部質(zhì)量指標(biāo)滿足時(shí)速350km/h高速鋼軌要求。3.4.4方圓坯連鑄工藝及質(zhì)量控制技術(shù)研究攀鋼3#方圓坯連鑄機(jī)是完全立足于國(guó)內(nèi)力量，自行設(shè)計(jì)、自行制造、自行安裝和調(diào)試的方坯/圓坯兼用連鑄機(jī)，除鑄機(jī)輥列布置、二冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)及噴嘴布置與結(jié)構(gòu)、選型難度大外，同時(shí)提高方坯和圓坯表面

54、質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量的技術(shù)難度也較大。2009年攀鋼釩、攀研院、中國(guó)重型機(jī)械研究院與重慶大學(xué)一道，結(jié)合3#方圓坯連鑄機(jī)品種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)行了以下技術(shù)研究：（1）開展了中間包和結(jié)晶器鋼液流場(chǎng)、溫度場(chǎng)、夾雜物上浮運(yùn)行軌跡的水模實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究，設(shè)計(jì)合理的中間包內(nèi)型結(jié)構(gòu)和浸入式水口結(jié)構(gòu)及相關(guān)的工藝操作參數(shù)；（2）開展了結(jié)晶器電磁攪拌條件下結(jié)晶器內(nèi)電磁場(chǎng)、鋼液流場(chǎng)、溫度場(chǎng)和坯殼應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬研究，設(shè)計(jì)合理的結(jié)晶器電磁攪拌器結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的電磁攪拌工藝制度；（3）開展了方圓坯連鑄過(guò)程凝固傳熱數(shù)值模擬仿真，設(shè)計(jì)合理的二冷區(qū)輥列布置、二冷區(qū)長(zhǎng)度、噴嘴布置與結(jié)構(gòu)及連鑄二冷控制制度；（4）開發(fā)高性能的連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣，

55、研究應(yīng)用適應(yīng)3#方圓坯典型鋼種特性和結(jié)晶器振動(dòng)參數(shù)、鑄機(jī)拉速等工藝參數(shù)的連鑄保護(hù)渣；（5）制定合理的鋼液過(guò)程溫度控制制度，實(shí)現(xiàn)連鑄鋼液中包溫度與拉速的合理匹配。通過(guò)以上技術(shù)研究，開發(fā)形成了方坯、圓坯連鑄生產(chǎn)和質(zhì)量控制的成套工藝技術(shù)，為鑄機(jī)順利投產(chǎn)及快速實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)達(dá)效，提高彈簧鋼、軸承鋼、齒輪鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)碳鋼等典型鋼種的鑄坯表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量，調(diào)整型材品種結(jié)構(gòu)提供了重要的技術(shù)支撐。投產(chǎn)后，鑄機(jī)拉速穩(wěn)定控制在1.3m/min1.7m/min之間，方圓坯表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量良好。2010年方圓鑄坯質(zhì)量及低倍組織檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表13、圖12、圖13。表13 2010方圓坯低倍檢驗(yàn)結(jié)果斷面鋼種內(nèi) 部 缺 陷 評(píng) 級(jí) /級(jí)中心疏松中心偏析中心縮孔中心裂紋中間裂紋角部?jī)?nèi)裂方坯20#50#(n=253)0.51.01.0(100%)01.01.0(100%)01.01.0(100%)01.51.0(96%)01.01.0(100%)01.01.0(100%)20CrMnTi、40Cr (n=317)0.51.51.0(98%)00.50.5(100%)01.51