如何建立高效低成本潔凈鋼平臺-太原綜述

1、如何建立高效低成本潔凈鋼平臺如何建立高效低成本潔凈鋼平臺 劉劉 瀏瀏鋼鐵研究總院鋼鐵研究總院20092009年年8 8月月太原太原前前 言言 潔凈化是現(xiàn)代鋼鐵材料發(fā)展的主要潮流，潔凈鋼生產(chǎn)是潔凈化是現(xiàn)代鋼鐵材料發(fā)展的主要潮流，潔凈鋼生產(chǎn)是當代煉鋼技術(shù)發(fā)展的重大方向。當代煉鋼技術(shù)發(fā)展的重大方向。 歐美國家采用傳統(tǒng)流程生產(chǎn)潔凈鋼，其特點是以爐外精歐美國家采用傳統(tǒng)流程生產(chǎn)潔凈鋼，其特點是以爐外精煉作為控制鋼水潔凈度的主要手段，采用鐵水脫硫預處理煉作為控制鋼水潔凈度的主要手段，采用鐵水脫硫預處理-轉(zhuǎn)爐冶煉轉(zhuǎn)爐冶煉-爐外精煉工藝。日本開發(fā)的潔凈鋼生產(chǎn)新流程強爐外精煉工藝。日本開發(fā)的潔凈鋼生產(chǎn)新流程強調(diào)采

2、用全量鐵水調(diào)采用全量鐵水“三脫三脫”預處理工藝，實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐少渣冶煉，預處理工藝，實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐少渣冶煉，通過鐵水預處理控制鋼水潔凈度，達到降低成本和提高效通過鐵水預處理控制鋼水潔凈度，達到降低成本和提高效率的目標。率的目標。 目前，世界金融危機使全球鋼鐵業(yè)進入蕭條時期，如何目前，世界金融危機使全球鋼鐵業(yè)進入蕭條時期，如何降低潔凈鋼制造成本、降低能耗和減少制造過程中的環(huán)境降低潔凈鋼制造成本、降低能耗和減少制造過程中的環(huán)境污染成為今后全球鋼鐵業(yè)市場競爭的焦點。為此，迫切需污染成為今后全球鋼鐵業(yè)市場競爭的焦點。為此，迫切需要建立起高效低成本潔凈鋼生產(chǎn)技術(shù)平臺。要建立起高效低成本潔凈鋼生產(chǎn)技術(shù)平臺。 本文對如

3、何建立高效低成本潔凈鋼生產(chǎn)平臺提出具體的本文對如何建立高效低成本潔凈鋼生產(chǎn)平臺提出具體的看法?？捶āR報內(nèi)容匯報內(nèi)容 潔凈鋼與潔凈鋼制造平臺潔凈鋼與潔凈鋼制造平臺 兩種潔凈鋼制造流程兩種潔凈鋼制造流程 傳統(tǒng)流程的基本矛盾傳統(tǒng)流程的基本矛盾 建立高效低成本潔凈鋼平臺的關(guān)鍵技術(shù)建立高效低成本潔凈鋼平臺的關(guān)鍵技術(shù) 結(jié)論結(jié)論提高鋼材潔凈度是鋼鐵技術(shù)發(fā)展的方向提高鋼材潔凈度是鋼鐵技術(shù)發(fā)展的方向鋼材潔凈度的預測與實際水平比較鋼材潔凈度的預測與實際水平比較/10/10-6-6鋼鋼 類類代表代表鋼種鋼種技術(shù)特點技術(shù)特點潔凈度要求潔凈度要求 10-6性能指標性能指標 S BrEL/%超低碳鋼超低碳鋼IF鋼鋼同時

4、要求降低鋼中的碳、氮和同時要求降低鋼中的碳、氮和含氧量，提高產(chǎn)品成型性含氧量，提高產(chǎn)品成型性C20, N20,S50, T.O20,dS40低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼TIRP鋼鋼準確控制成份、夾雜物，嚴格準確控制成份、夾雜物，嚴格控制組織結(jié)構(gòu)，保證板材表面控制組織結(jié)構(gòu)，保證板材表面質(zhì)量質(zhì)量C=0.2, Si=1.5,Mn=1.54508000.926低合金低合金高強度鋼高強度鋼X80X100盡可能降低硫含量，提高鋼水盡可能降低硫含量，提高鋼水潔凈度，嚴格控制鋼中夾雜物潔凈度，嚴格控制鋼中夾雜物S10, P80O20, N50, H155069021高級電工鋼高級電工鋼35W230要求同時降低要求

5、同時降低C、N含量和含量和S含含量，精確控制成份，提高磁場量，精確控制成份，提高磁場強度，降低鐵損強度，降低鐵損C24, S+N30 Si2.62.9%S10, N25P1.5/50(W/kg)2.20B50(T)1.68典型高品質(zhì)鋼種的性能與潔凈度要求典型高品質(zhì)鋼種的性能與潔凈度要求 實際水平 3 3 25 5 20 0.5 55 國內(nèi)最高水平 10 10 50 58 25 0.5 100 關(guān)于關(guān)于“質(zhì)量過剩質(zhì)量過?！钡挠懻摚旱挠懻摚?沒有質(zhì)量過剩只有產(chǎn)品差異；沒有質(zhì)量過剩只有產(chǎn)品差異； “質(zhì)量過剩質(zhì)量過剩”的觀念應轉(zhuǎn)變?yōu)楸ＷC質(zhì)的觀念應轉(zhuǎn)變?yōu)楸ＷC質(zhì)量、降低成本、提高市場競爭力；量、降低成本、

6、提高市場競爭力； 今后的發(fā)展不應以降低產(chǎn)品質(zhì)量為前今后的發(fā)展不應以降低產(chǎn)品質(zhì)量為前提，而應以大幅度降低生產(chǎn)成本作為主提，而應以大幅度降低生產(chǎn)成本作為主攻目標。攻目標。生產(chǎn)工藝與鋼材潔凈度生產(chǎn)工藝與鋼材潔凈度 隨著社會的發(fā)展進步，市場對鋼材潔凈度的要求日益增加。超純凈、高均勻度隨著社會的發(fā)展進步，市場對鋼材潔凈度的要求日益增加。超純凈、高均勻度和高性能是和高性能是2121世紀鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)展的主要技術(shù)方向，為了提高鋼材的各種性能，世紀鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)展的主要技術(shù)方向，為了提高鋼材的各種性能，延長服役壽命，提高強度，要求鋼材的雜質(zhì)含量（延長服役壽命，提高強度，要求鋼材的雜質(zhì)含量（S S、P P、N

7、N、O O、H H）和夾雜物總量越）和夾雜物總量越低越好。低越好。 典型鋼種的純凈度水平（典型鋼種的純凈度水平（1010-6-6） 典型國外廠家超純凈鋼生產(chǎn)工藝與技術(shù)水平（典型國外廠家超純凈鋼生產(chǎn)工藝與技術(shù)水平（1010-6-6） 潔凈鋼與潔凈鋼制造平臺潔凈鋼與潔凈鋼制造平臺 潔凈鋼并非特指某一類具體的鋼種，而是代表實際生產(chǎn)過程中控制潔凈鋼并非特指某一類具體的鋼種，而是代表實際生產(chǎn)過程中控制鋼水潔凈度所能達到的工藝水平。因此，潔凈鋼不是一個鋼種的概念，鋼水潔凈度所能達到的工藝水平。因此，潔凈鋼不是一個鋼種的概念，而屬于生產(chǎn)工藝范疇，反映出潔凈鋼具體的生產(chǎn)工藝和制造水平。而屬于生產(chǎn)工藝范疇，反映

8、出潔凈鋼具體的生產(chǎn)工藝和制造水平。 元素元素 年代年代 極限濃度極限濃度鋼種鋼種技術(shù)突破技術(shù)突破C19621977199180206電工鋼電工鋼深沖鋼深沖鋼極低碳鋼極低碳鋼采用采用RH/DH工藝工藝提高提高RH循環(huán)流量循環(huán)流量提高提高RH界面反應速度界面反應速度S19651978199850103低溫用鋼低溫用鋼管線鋼管線鋼壓力容器鋼壓力容器鋼KR鐵水脫硫鐵水脫硫LF爐工藝優(yōu)化爐工藝優(yōu)化轉(zhuǎn)爐低轉(zhuǎn)爐低S與精煉優(yōu)化與精煉優(yōu)化P196519771993150306耐熱鋼耐熱鋼,低溫鋼低溫鋼9%Ni鋼鋼超低溫鋼超低溫鋼轉(zhuǎn)爐大渣量脫磷轉(zhuǎn)爐大渣量脫磷LD-AOD多級脫磷多級脫磷T.O 1968197819

9、9830104高強度厚板高強度厚板高碳線材高碳線材軸承鋼軸承鋼RH/DHVAD采用脫磷鐵水采用脫磷鐵水工藝進步與潔凈度水平的提高（工藝進步與潔凈度水平的提高（1010-6-6） 鋼材潔凈度水平預測鋼材潔凈度水平預測兩種潔凈鋼制造流程兩種潔凈鋼制造流程 傳統(tǒng)潔凈鋼制造流程傳統(tǒng)潔凈鋼制造流程 日本潔凈鋼制造新流程日本潔凈鋼制造新流程 2121世紀的新型煉鋼廠世紀的新型煉鋼廠 兩種潔凈鋼生產(chǎn)流程的比較兩種潔凈鋼生產(chǎn)流程的比較主要技術(shù)問題：主要技術(shù)問題： 工藝流程長工藝流程長 鋼水質(zhì)量不穩(wěn)定鋼水質(zhì)量不穩(wěn)定 生產(chǎn)成本高生產(chǎn)成本高 渣量大，能耗、鐵耗高渣量大，能耗、鐵耗高 CO2排放量大排放量大傳統(tǒng)潔凈鋼

10、制造流程傳統(tǒng)潔凈鋼制造流程 傳統(tǒng)潔凈鋼制造流程可以生產(chǎn)出高潔凈度鋼水，但由于工藝流程長，傳統(tǒng)潔凈鋼制造流程可以生產(chǎn)出高潔凈度鋼水，但由于工藝流程長，生產(chǎn)工藝的波動造成鋼水質(zhì)量不穩(wěn)定；鋼水提純主要依靠爐外精煉，造成生產(chǎn)工藝的波動造成鋼水質(zhì)量不穩(wěn)定；鋼水提純主要依靠爐外精煉，造成能耗高、成本高、能耗高、成本高、CO2排放量高。排放量高。高爐高爐LFLF轉(zhuǎn)爐冶煉轉(zhuǎn)爐冶煉鐵水脫硫鐵水脫硫RHRHCCCC流流程程特特點點 采用全量鐵水脫硫預處理工藝采用全量鐵水脫硫預處理工藝 采用傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝采用傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝 采用采用LF爐還原精煉工藝爐還原精煉工藝 采用采用RH真空精煉工藝真空精煉工藝 采用全連

11、鑄工藝采用全連鑄工藝日本潔凈鋼制造新流程日本潔凈鋼制造新流程潔凈鋼生產(chǎn)新流程潔凈鋼生產(chǎn)新流程轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)爐“三脫三脫”高爐高爐少渣冶煉少渣冶煉RHRHCCCC鐵水罐鐵水罐“三脫三脫”一罐到底一罐到底 日本學者認為：傳統(tǒng)的潔凈鋼生產(chǎn)流程存在著生產(chǎn)成本高、能耗高、日本學者認為：傳統(tǒng)的潔凈鋼生產(chǎn)流程存在著生產(chǎn)成本高、能耗高、CO2排排放量大和產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等缺點。為改進這些缺點，提出采用分階段冶煉工藝，放量大和產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等缺點。為改進這些缺點，提出采用分階段冶煉工藝，并經(jīng)過并經(jīng)過20年的發(fā)展完善，形成了潔凈鋼制造新流程。年的發(fā)展完善，形成了潔凈鋼制造新流程。流流程程特特點點 采用高爐低硅冶煉和鐵水脫硅

12、預采用高爐低硅冶煉和鐵水脫硅預處理，嚴格控制硅含量；處理，嚴格控制硅含量； 采用鐵水脫硫和脫磷預處理工藝采用鐵水脫硫和脫磷預處理工藝; 采用轉(zhuǎn)爐少渣冶煉工藝；采用轉(zhuǎn)爐少渣冶煉工藝； 采用定碳出鋼和采用定碳出鋼和RH-KTB技術(shù)；技術(shù)； 采用全連鑄工藝。采用全連鑄工藝。主要技術(shù)優(yōu)點：主要技術(shù)優(yōu)點：（1）減少渣量，比傳統(tǒng)流程減少渣量）減少渣量，比傳統(tǒng)流程減少渣量4060%；（2）縮短轉(zhuǎn)爐冶煉周期）縮短轉(zhuǎn)爐冶煉周期3050%；（3）減少噸鋼鐵耗）減少噸鋼鐵耗1520kg；（4）減少噸鋼鋁耗）減少噸鋼鋁耗1.52kg，鐵合金消，鐵合金消耗耗310kg。21世紀的新型煉鋼廠世紀的新型煉鋼廠日本住友和歌山

13、廠日本住友和歌山廠 100%100%鐵水鐵水“三脫三脫”預處理預處理 100%100%快節(jié)奏生產(chǎn)，周期快節(jié)奏生產(chǎn)，周期2020分鐘分鐘 100%100%鋼水真空處理鋼水真空處理 100%100%連鑄坯熱裝直軋連鑄坯熱裝直軋(850)(850)技技術(shù)術(shù)特特點點工廠配置：年產(chǎn)鋼量工廠配置：年產(chǎn)鋼量420420萬噸萬噸( (實際產(chǎn)量實際產(chǎn)量) ) 采用采用1 1座座210210噸轉(zhuǎn)爐進行鐵水噸轉(zhuǎn)爐進行鐵水“三脫三脫” 采用采用2 2座座210210噸轉(zhuǎn)爐少渣煉鋼（二吹一）噸轉(zhuǎn)爐少渣煉鋼（二吹一） 采用采用2 2座座RH-KTBRH-KTB真空精煉真空精煉 采用采用3 3臺鑄機實現(xiàn)全連鑄生產(chǎn)臺鑄機實現(xiàn)

14、全連鑄生產(chǎn)和歌山廠的基本經(jīng)驗和歌山廠的基本經(jīng)驗全量鐵水全量鐵水“三脫三脫”預處理工藝預處理工藝優(yōu)化優(yōu)化KR脫硫預處理工藝：脫硫預處理工藝： 控制攪拌時間控制攪拌時間1013min； 控制粉劑消耗控制粉劑消耗7kg/t鋼；鋼； 提高處理溫度提高處理溫度1360； KR脫硫率穩(wěn)定在脫硫率穩(wěn)定在90%以上。以上。優(yōu)化轉(zhuǎn)爐鐵水脫磷預處理工藝：優(yōu)化轉(zhuǎn)爐鐵水脫磷預處理工藝： 控制爐渣堿度控制爐渣堿度1.82.0, 保證處理終點保證處理終點P0.025%； 采用底吹強攪拌采用底吹強攪拌, 底吹供氣強度為底吹供氣強度為0.4Nm3/t.min; 鐵水初始鐵水初始Si從從0.2%提高到提高到0.6%; 入爐廢鋼

15、比從入爐廢鋼比從12%提提高到高到18%; 降低處理終點溫度至降低處理終點溫度至13001320.和歌山廠的基本經(jīng)驗和歌山廠的基本經(jīng)驗全流程高效快節(jié)奏生產(chǎn)全流程高效快節(jié)奏生產(chǎn) （1）提高供氧強度達到）提高供氧強度達到5Nm3/t.min。 （2）采用非對稱氧槍，降低粉塵發(fā)生量）采用非對稱氧槍，降低粉塵發(fā)生量20%。 （3）采用快速出鋼技術(shù)，取消終點副槍?。┎捎每焖俪鲣摷夹g(shù)，取消終點副槍取樣測溫。快速出鋼比例達到樣測溫?？焖俪鲣摫壤_到96%。 （4）提高動態(tài)控制精度，當）提高動態(tài)控制精度，當C0.2%時，時，C控制精度為控制精度為 0.005%，T為為 2.2；當；當C0.2%時時,C為為 0

16、.01%，T為為 4.1。全流程時間匹配全流程時間匹配 快速出鋼技術(shù)快速出鋼技術(shù) 快速出鋼比例快速出鋼比例 脫碳爐冶煉周期脫碳爐冶煉周期/min/min加廢鋼加廢鋼 兌鐵兌鐵 吹氧吹氧 出鋼出鋼 倒渣倒渣 補爐補爐139511總計總計20和歌山廠的基本經(jīng)驗和歌山廠的基本經(jīng)驗快速周轉(zhuǎn)提高熱效率快速周轉(zhuǎn)提高熱效率（1）提高鐵水溫度）提高鐵水溫度 采用新工藝鐵水到轉(zhuǎn)爐的運輸距離從采用新工藝鐵水到轉(zhuǎn)爐的運輸距離從2000m縮短到縮短到800m，混鐵車的運轉(zhuǎn)次數(shù)從，混鐵車的運轉(zhuǎn)次數(shù)從2.2次次/車車天提高到天提高到3.4次次/車車天，鐵水平均溫度從天，鐵水平均溫度從1310提高到提高到1356，增加，增

17、加46。（2）增加脫碳爐冷卻能）增加脫碳爐冷卻能 隨轉(zhuǎn)爐作業(yè)率的提高，平均日產(chǎn)爐數(shù)從隨轉(zhuǎn)爐作業(yè)率的提高，平均日產(chǎn)爐數(shù)從17爐提高到爐提高到45爐，彌補了脫碳爐與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐冷卻爐，彌補了脫碳爐與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐冷卻能的差異。能的差異。項項 目目冷卻能損失冷卻能損失/%提高供氧強度增大耐提高供氧強度增大耐火材料輻射損失火材料輻射損失2.4減少鐵氧化熱損失減少鐵氧化熱損失3.0提高出鋼提高出鋼C熱損失熱損失1.8總計總計7.2脫碳爐與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐冷卻能的差異脫碳爐與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐冷卻能的差異和歌山廠的基本經(jīng)驗和歌山廠的基本經(jīng)驗降低潔凈鋼生產(chǎn)成本降低潔凈鋼生產(chǎn)成本和歌山廠采用新工藝后和傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐煉鋼相比：和歌山廠采用新工藝

18、后和傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐煉鋼相比： 降低煉鋼能耗降低煉鋼能耗66%； 降低石灰消耗降低石灰消耗25%； 降低鐵損降低鐵損29%； 降低錳鐵合金消耗降低錳鐵合金消耗48%； 降低渣量降低渣量33%； 增加粉塵回收利用率增加粉塵回收利用率60%。結(jié)論：結(jié)論：潔凈鋼生產(chǎn)成本大幅度降低潔凈鋼生產(chǎn)成本大幅度降低兩種潔凈鋼生產(chǎn)流程的比較兩種潔凈鋼生產(chǎn)流程的比較 將傳統(tǒng)潔凈鋼流程與日本潔凈鋼生產(chǎn)新流程相比較，可以看出新流程具有將傳統(tǒng)潔凈鋼流程與日本潔凈鋼生產(chǎn)新流程相比較，可以看出新流程具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟競爭力。明顯的技術(shù)經(jīng)濟競爭力。技術(shù)經(jīng)濟指標技術(shù)經(jīng)濟指標傳統(tǒng)潔凈鋼流程傳統(tǒng)潔凈鋼流程潔凈鋼新流程潔凈鋼新流程生生產(chǎn)產(chǎn)效效

19、率率供氧時間供氧時間(min)冶煉周期冶煉周期(min)日產(chǎn)爐數(shù)日產(chǎn)爐數(shù)(爐爐/座座)生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力(t/公稱公稱t年年)12172845253010000910202545601500020000潔潔凈凈度度%PSHN (P+S+H+N)0.0050.0100.0040.0080.000150.00150.010.0150.0080.0200.0080.0150.00030.00200.0250.030消消耗耗石灰石灰(kg/t)氧耗氧耗(Nm3/t)鋼鐵料消耗鋼鐵料消耗(kg/t)錳鐵消耗錳鐵消耗(kg/t)鋁耗鋁耗(kg/t)渣量渣量(kg/t)6070501085標準標準(1.0)2

20、.53.510012030354510650.51.05070成成本本節(jié)鐵節(jié)鐵(噸鐵噸鐵2000元計算元計算)節(jié)約合金節(jié)約合金減少渣量減少渣量提高生產(chǎn)效率提高生產(chǎn)效率標準標準標準標準標準標準標準標準-36元元/t-20元元/t-20元元/t-24元元/t傳統(tǒng)潔凈鋼生產(chǎn)流程中的傳統(tǒng)潔凈鋼生產(chǎn)流程中的基本矛盾基本矛盾 煉鋼回硫煉鋼回硫 低碳脫磷低碳脫磷 鋁脫氧與夾雜物控制鋁脫氧與夾雜物控制 強還原精煉強還原精煉脫硫反應熱力學：脫硫反應熱力學： 爐渣硫容量爐渣硫容量CS決定了爐渣脫硫能力；決定了爐渣脫硫能力； 爐渣硫容量和鋼水氧位決定了渣鋼間硫的分配比爐渣硫容量和鋼水氧位決定了渣鋼間硫的分配比; 煉

21、鋼過程煉鋼過程C降低使氧位升高，硫分配比下降，易發(fā)生回硫。降低使氧位升高，硫分配比下降，易發(fā)生回硫。核心問題：核心問題： 煉鋼終點鋼水氧位高，硫煉鋼終點鋼水氧位高，硫分配比低分配比低(25)，鋼水易被，鋼水易被爐渣污染造成回硫；爐渣污染造成回硫； 鐵水脫硫后需采用高純度鐵水脫硫后需采用高純度原輔料才能有效避免鋼水原輔料才能有效避免鋼水回硫；回硫； 為避免回硫增加了生產(chǎn)成為避免回硫增加了生產(chǎn)成本。本。煉鋼脫硫反應煉鋼脫硫反應工序工序鐵水脫硫鐵水脫硫鐵水脫磷鐵水脫磷脫碳脫碳LF精煉精煉反應模式反應模式還原反應還原反應 弱氧化還應弱氧化還應 氧化反應氧化反應還原反應還原反應還原劑還原劑SiCFeAl

22、氧勢氧勢PO210-1510-1610-1310-1410-1010-1110-1210-13爐渣爐渣R3.56.02.53.53.05.06.07.0爐渣爐渣(T.Fe)2.0%5.0%1825%1.0% (%S)/%S300600203026300600%S0.0010.005 0.0050.01 0.0050.010.0020.005各工序脫硫技術(shù)指標比較各工序脫硫技術(shù)指標比較 0.000.020.040.060.080.10012345678910 Ls=(%S)/%S%C 遷 鋼 本 鋼終點終點C對對LS的影響的影響210t轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)爐180t轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)爐煉鋼回硫煉鋼回硫終點終點C對對Ls的

23、影響的影響 回硫是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要問題，不僅造成鋼水質(zhì)量回硫是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要問題，不僅造成鋼水質(zhì)量波動，而且大幅度增加生產(chǎn)成本。波動，而且大幅度增加生產(chǎn)成本。回硫的原因：回硫的原因： （1）鐵水）鐵水S低，回硫趨于嚴重。低，回硫趨于嚴重。 （2）轉(zhuǎn)爐渣鋼間硫分配比低，易回硫。）轉(zhuǎn)爐渣鋼間硫分配比低，易回硫。 （3）廢鋼和原輔材料加重脫硫負荷。）廢鋼和原輔材料加重脫硫負荷。解決措施：解決措施：提高渣鋼間硫的分配比是冶煉超低硫鋼提高渣鋼間硫的分配比是冶煉超低硫鋼的技術(shù)關(guān)鍵。的技術(shù)關(guān)鍵。兩種流程對硫的控制兩種流程對硫的控制 回硫的危害：回硫的危害： （1）要求廢鋼、原輔材料硫低，增加生產(chǎn)成本。）要求廢

24、鋼、原輔材料硫低，增加生產(chǎn)成本。 （2）需采用）需采用LF爐二次脫硫，增加成本。爐二次脫硫，增加成本。 （3）LF爐脫硫生成大量爐脫硫生成大量Al2O3二次夾雜，難以碰二次夾雜，難以碰撞聚合，上浮分離。撞聚合，上浮分離。3(CaO)+3S+2Al=3(CaS)+ (Al2O3)0.000.020.040.060.080.100510152025 不同堿度的理論線 本 鋼 遷 鋼2.02.53.0R=3.51600oC Ls=(%S)/%SC, %180t轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)爐210t轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)爐石灰硫石灰硫/%0.010.020.030.05終點終點S/%0.00250.0050.00750.0125回硫率回硫

25、率/% (0.002%)125250375625回硫率回硫率/% (0.005%)-500150250石灰硫含量對回硫率的影響石灰硫含量對回硫率的影響 0.000.050.100.150.200.250.300.0000.0050.0100.0150.0200.0250.030 本鋼 遷鋼 武鋼 P, %C, %轉(zhuǎn)爐終點轉(zhuǎn)爐終點C-P關(guān)系關(guān)系吹煉終點吹煉終點C對對Lp的影響的影響煉鋼脫磷的熱力學條件：煉鋼脫磷的熱力學條件：傳統(tǒng)觀點：傳統(tǒng)觀點：高堿度高高堿度高FeO爐渣；低溫；大渣量。爐渣；低溫；大渣量。 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐爐脫脫磷磷規(guī)規(guī)律律 煉鋼脫磷在高溫下進行，反應溫度煉鋼脫磷在高溫下進行，反應溫度16

26、00； 只能在低碳只能在低碳(C0.10%)條件下實現(xiàn)有效脫磷條件下實現(xiàn)有效脫磷; 隨著熔池隨著熔池C降低，渣鋼間磷的分配比迅速升高降低，渣鋼間磷的分配比迅速升高; 提高堿度有利于降低提高堿度有利于降低 P2O5，增大，增大鋼渣間磷分配比，提鋼渣間磷分配比，提高脫磷率；高脫磷率； 低碳脫磷使爐渣氧化性增強，在高氧位下實現(xiàn)脫磷；低碳脫磷使爐渣氧化性增強，在高氧位下實現(xiàn)脫磷； 高高FeO渣中渣中P2O5濃度始終保持較低的水平濃度始終保持較低的水平(12%)；增大渣量，降低渣中增大渣量，降低渣中P2O5含量才能實現(xiàn)深脫磷；含量才能實現(xiàn)深脫磷；加強熔池攪拌有利于提高渣鋼間磷的分配比。加強熔池攪拌有利于

27、提高渣鋼間磷的分配比。1. 鋼中鋼中C決定了轉(zhuǎn)爐脫磷效率；決定了轉(zhuǎn)爐脫磷效率；2. 受終點受終點C含量的限制，超低磷鋼生產(chǎn)很困難。含量的限制，超低磷鋼生產(chǎn)很困難。煉鋼脫磷反應煉鋼脫磷反應結(jié)結(jié)論論核心問題：核心問題： 實現(xiàn)高效脫磷如何避免鋼的嚴重氧化；實現(xiàn)高效脫磷如何避免鋼的嚴重氧化； 如何實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐穩(wěn)定大批量生產(chǎn)超低磷鋼。如何實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐穩(wěn)定大批量生產(chǎn)超低磷鋼。180t210t80T渣量對煉鋼脫磷的影響渣量對煉鋼脫磷的影響氧位對煉鋼脫磷的影響氧位對煉鋼脫磷的影響低碳脫磷低碳脫磷 低碳脫磷是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要特征，為了保證脫磷，低碳脫磷是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要特征，為了保證脫磷，要求提高鋼水氧位，使鋼渣過氧化。要

28、求提高鋼水氧位，使鋼渣過氧化。低碳脫磷的原因：低碳脫磷的原因： （1）C高氧位低，難以保證深脫磷。高氧位低，難以保證深脫磷。 （2）吹煉中期難形成高堿度渣，抑制脫磷反應。）吹煉中期難形成高堿度渣，抑制脫磷反應。 （3）終點溫度高，降低了渣鋼間磷的分配比。）終點溫度高，降低了渣鋼間磷的分配比。溫度溫度/堿度堿度 TFe/% 渣量渣量 P2O5/% 分配比分配比 C/%鐵水脫磷鐵水脫磷13202.53.053045581502503.2煉鋼脫磷煉鋼脫磷16503.03.5 2025 80120 0.51.050800.05鐵水與鋼水脫磷的技術(shù)比較鐵水與鋼水脫磷的技術(shù)比較 解決措施：解決措施： （1

29、）采用鐵水脫磷工藝，提高脫磷效率。）采用鐵水脫磷工藝，提高脫磷效率。 （2）采用低）采用低FeO脫磷技術(shù)，降低鐵耗。脫磷技術(shù)，降低鐵耗。 （3）嚴格控制鋼水硅含量，減少渣量。）嚴格控制鋼水硅含量，減少渣量。低碳脫磷的危害：低碳脫磷的危害： （1）反應溫度高造成脫磷效率低，渣量大。）反應溫度高造成脫磷效率低，渣量大。 （2）脫磷鐵耗高。）脫磷鐵耗高。 （3）鋼水過氧化，無法實現(xiàn)高碳出鋼。）鋼水過氧化，無法實現(xiàn)高碳出鋼。 （4）不能生產(chǎn)）不能生產(chǎn)P0.005%的超低磷鋼。的超低磷鋼。 （5）脫磷成本大幅度提高。）脫磷成本大幅度提高。轉(zhuǎn)爐終點轉(zhuǎn)爐終點C-O平衡平衡C對渣鋼間磷分配的影響對渣鋼間磷分配

30、的影響鋼中夾雜物來源鋼中夾雜物來源鋼中夾雜物的來源：鋼中夾雜物的來源： （1）脫氧產(chǎn)物：脫氧過程中鋼水氧與鋁反應生成）脫氧產(chǎn)物：脫氧過程中鋼水氧與鋁反應生成樹枝狀樹枝狀Al2O3夾雜，如圖中夾雜，如圖中(a)、(b)， ds50 m。 （4）外來夾雜：如鋼水沖刷下來的水口結(jié)瘤，剝）外來夾雜：如鋼水沖刷下來的水口結(jié)瘤，剝落的耐火材料等。如圖中落的耐火材料等。如圖中(c)，ds520 m 。鋼中夾雜物的尺寸分布：鋼中夾雜物的尺寸分布： 通常通常LCAK鋼中含有鋼中含有107109個夾雜物，其中個夾雜物，其中80130 m的夾雜少于的夾雜少于400，而，而130200 m的夾雜物的夾雜物少于少于10

31、個，個，200270 m的夾雜物少于的夾雜物少于1個。絕大部個。絕大部分夾雜在分夾雜在30 m以下。如圖所示，鋼包中大于以下。如圖所示，鋼包中大于30 m僅為僅為1.61ppm，而中間包中僅，而中間包中僅0.58ppm。工工 廠廠終點終點aO 10-6大湖大湖8001200新日鐵新日鐵250650林茨林茨600威爾頓威爾頓450800武鋼武鋼(IF鋼鋼)700900夾雜物的去除：夾雜物的去除：出鋼出鋼85%(30 m)鋼包精煉鋼包精煉6575%中間包中間包2025%結(jié)晶器結(jié)晶器 510%鋁脫氧與夾雜物控制鋁脫氧與夾雜物控制鐵液中鋁鐵液中鋁-氧夾雜物平衡氧夾雜物平衡 鋁強化脫氧是傳統(tǒng)流程采用的最

32、主要脫氧方法，可以鋁強化脫氧是傳統(tǒng)流程采用的最主要脫氧方法，可以保證鋼水的潔凈度，但也帶來了夾雜物控制的難題。保證鋼水的潔凈度，但也帶來了夾雜物控制的難題。鋁脫氧引起的夾雜物控制難題：鋁脫氧引起的夾雜物控制難題： （1）采用鋁脫氧產(chǎn)生大量的）采用鋁脫氧產(chǎn)生大量的Al2O3夾雜難以上浮去除。夾雜難以上浮去除。 （2）精煉過程中不斷產(chǎn)生零星的）精煉過程中不斷產(chǎn)生零星的 Al2O3二次夾雜，難以二次夾雜，難以聚合上浮。聚合上浮。 （3）鋁脫氧降低了鋼水流動性，需采用）鋁脫氧降低了鋼水流動性，需采用Ca處理工藝。處理工藝。解決措施：解決措施： （1）避免鋼水過氧化，減少鋁加入量）避免鋼水過氧化，減少鋁

33、加入量 （2）盡可能采用真空碳脫氧，減少）盡可能采用真空碳脫氧，減少Al2O3脫氧產(chǎn)物對鋼水的污染。脫氧產(chǎn)物對鋼水的污染。 （3）改變）改變Al2O3上浮機制，縮短弱攪上浮機制，縮短弱攪時間。時間。 （4）優(yōu)化）優(yōu)化Ca處理工藝。處理工藝?？刂其撝袏A雜物的工藝方法：控制鋼中夾雜物的工藝方法： 出鋼大量用鋁沉淀脫氧；出鋼大量用鋁沉淀脫氧； 精煉過程采用鋁擴散脫氧，降低爐渣氧位；精煉過程采用鋁擴散脫氧，降低爐渣氧位； 采用高堿度高鋁鈣比渣系有利于吸附采用高堿度高鋁鈣比渣系有利于吸附Al2O3夾雜；夾雜； 為保證夾雜物充分上浮需采用長時間弱攪工藝；為保證夾雜物充分上浮需采用長時間弱攪工藝； 為保證鋼

34、水流動性，需要進行為保證鋼水流動性，需要進行Ca處理；處理； 完成以上工作增加了鋼水精煉成本。完成以上工作增加了鋼水精煉成本。鐵液中鐵液中Ca/TO對夾雜物對夾雜物形態(tài)的影響形態(tài)的影響渣系與渣系與FeO對對TO的影響的影響強還原精煉強還原精煉堿度對堿度對TO的影響的影響爐渣成分對夾雜物形態(tài)的影響爐渣成分對夾雜物形態(tài)的影響終點終點C對渣中對渣中FeO的影響的影響 為了保證鋼水脫硫，控制鋼中夾雜物形態(tài)和降低鋼水氧位，傳統(tǒng)潔凈鋼流程常采用為了保證鋼水脫硫，控制鋼中夾雜物形態(tài)和降低鋼水氧位，傳統(tǒng)潔凈鋼流程常采用LF爐爐強還原精煉工藝以保證鋼水的潔凈度。強還原精煉工藝以保證鋼水的潔凈度。強還原精煉帶來的

35、技術(shù)問題：強還原精煉帶來的技術(shù)問題： （1）鋁消耗高，需要用大量鋁脫除鋼水和爐渣中的氧。）鋁消耗高，需要用大量鋁脫除鋼水和爐渣中的氧。 （2）為降低鋼中）為降低鋼中TO需用鋁還原渣中需用鋁還原渣中SiO2，提高爐渣堿度。，提高爐渣堿度。 （3）為改變夾雜物形態(tài)需采用高堿度高）為改變夾雜物形態(tài)需采用高堿度高Al2O3渣系，增加渣系，增加渣量。渣量。 （4）鋁脫氧產(chǎn)生的大量一次和二次夾雜污染了鋼水，并延）鋁脫氧產(chǎn)生的大量一次和二次夾雜污染了鋼水，并延長了精煉時間。長了精煉時間。 （5）為滿足強還原精煉的要求，明顯增加了精煉成本。）為滿足強還原精煉的要求，明顯增加了精煉成本。冶煉過程中不同尺寸夾雜冶

36、煉過程中不同尺寸夾雜物個數(shù)變化物個數(shù)變化夾雜物造成鋼板表面缺陷夾雜物造成鋼板表面缺陷 鋼中夾雜物特別是大型夾雜物是造成鋼板表面缺陷的主要原因鋼中夾雜物特別是大型夾雜物是造成鋼板表面缺陷的主要原因。 銀白色缺陷是薄板的一種典型表面缺陷，主要是由于鑄坯表面層下銀白色缺陷是薄板的一種典型表面缺陷，主要是由于鑄坯表面層下25mm范圍內(nèi)范圍內(nèi)大于大于150200 m的夾雜物引起的。的夾雜物引起的。 微細裂紋微細裂紋(Sliver)(Sliver)鼓泡鼓泡(Pencil blister)(Pencil blister)銀白色缺陷分為以下三種：銀白色缺陷分為以下三種： 主要含有主要含有MgO和和CaO的渣基

37、銀白色缺陷，由中的渣基銀白色缺陷，由中間包卷渣造成間包卷渣造成(占占0.3%); Al2O3基的銀白色缺陷，以基的銀白色缺陷，以Al2O3夾雜簇群為主夾雜簇群為主(占占49.7%); Al2O3和保護渣基的銀白色缺陷，來源于結(jié)晶器和保護渣基的銀白色缺陷，來源于結(jié)晶器液面波動卷入的液面波動卷入的Al2O3和保護渣和保護渣(占占50%)。影響鋼板表面缺陷的主要因素：影響鋼板表面缺陷的主要因素： 鋼中鋼中T.O30 10-6表面缺陷顯著增加表面缺陷顯著增加; 鋼包渣中鋼包渣中(FeO+MnO)2%表面缺陷增加表面缺陷增加; 結(jié)晶器液面波動結(jié)晶器液面波動 14mm表面缺陷明顯增表面缺陷明顯增表表面面缺

38、缺陷陷的的形形成成機機理理加加建立高效低成本潔凈鋼平臺的建立高效低成本潔凈鋼平臺的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù) 采用鐵水采用鐵水“三脫三脫”預處理工藝預處理工藝 實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐少渣冶煉實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐少渣冶煉 高碳出鋼與真空碳脫氧高碳出鋼與真空碳脫氧 改變夾雜物上浮機制改變夾雜物上浮機制轉(zhuǎn)爐鐵水轉(zhuǎn)爐鐵水“三脫三脫”工藝的發(fā)展工藝的發(fā)展4.55152515255T.Fe/%507080102010205060脫脫硫硫率率(%)937585709070908093脫脫磷磷率率(%)2.40.140.140.160.3底底吹吹強強度度(Nm3/min.t)681018161813耗耗氧氧量量/(Nm3/t)2.5脫脫P 12

39、14 脫脫S 5總總計計17191012910810處處理理時時間間/(min)工工 藝藝特特 點點新新日日鐵鐵神神戶戶制制鋼鋼新新日日鐵鐵八八幡幡廠廠JFE福福山山廠廠住住友友鹿鹿島島廠廠開開發(fā)發(fā)單單位位Q-BOP法法H爐爐法法LD-ORP法法LD-NRPSRP法法工工藝藝方方法法4.55152515255T.Fe/%507080102010205060脫脫硫硫率率(%)937585709070908093脫脫磷磷率率(%)2.40.140.140.160.3底底吹吹強強度度(Nm3/min.t)681018161813耗耗氧氧量量/(Nm3/t)2.5脫脫P 1214 脫脫S 5總總計計1

40、7191012910810處處理理時時間間/(min)工工 藝藝特特 點點新新日日鐵鐵神神戶戶制制鋼鋼新新日日鐵鐵八八幡幡廠廠JFE福福山山廠廠住住友友鹿鹿島島廠廠開開發(fā)發(fā)單單位位Q-BOP法法H爐爐法法LD-ORP法法LD-NRPSRP法法工工藝藝方方法法日本各公司轉(zhuǎn)爐鐵水日本各公司轉(zhuǎn)爐鐵水“三脫三脫”預處理工藝比較預處理工藝比較 總結(jié)日本近總結(jié)日本近20年轉(zhuǎn)爐鐵水年轉(zhuǎn)爐鐵水“三脫三脫”預處理工藝的發(fā)展，主要采用以下三種工預處理工藝的發(fā)展，主要采用以下三種工藝路線：藝路線： （1）低堿度、高）低堿度、高FeO渣鐵水脫磷工藝，其特點是渣量大、工藝簡單，但脫磷效渣鐵水脫磷工藝，其特點是渣量大、工

41、藝簡單，但脫磷效率低，鐵損高。率低，鐵損高。 （2）中、高堿度、低）中、高堿度、低FeO渣鐵水脫磷工藝，其特點是控制爐渣渣鐵水脫磷工藝，其特點是控制爐渣FeO5%，爐渣，爐渣堿度堿度2.5，初始鐵水，初始鐵水Si0.2%，可以達到較高的脫磷效率和低的回硫率。，可以達到較高的脫磷效率和低的回硫率。 （3）鐵水同時脫磷、脫硫工藝，脫硫率一般為）鐵水同時脫磷、脫硫工藝，脫硫率一般為60%，不能滿足低硫鋼的要求。，不能滿足低硫鋼的要求。轉(zhuǎn)爐脫磷預處理工藝轉(zhuǎn)爐脫磷預處理工藝堿度對磷分配比的影響堿度對磷分配比的影響轉(zhuǎn)爐鐵水脫磷的行為轉(zhuǎn)爐鐵水脫磷的行為堿度對磷分配比的影響堿度對磷分配比的影響堿度對脫磷率的影

42、響堿度對脫磷率的影響轉(zhuǎn)爐脫磷預處理的優(yōu)化原則：轉(zhuǎn)爐脫磷預處理的優(yōu)化原則： （1）實現(xiàn)高效脫磷，降低終點磷含量。）實現(xiàn)高效脫磷，降低終點磷含量。 （2）提高渣鋼間磷分配比，減少渣量。）提高渣鋼間磷分配比，減少渣量。 （3）提高渣中）提高渣中P2O5含量，促進化渣。含量，促進化渣。 （4）抑制脫碳，減少處理過程熱損失。）抑制脫碳，減少處理過程熱損失。脫磷預處理的工藝優(yōu)化：脫磷預處理的工藝優(yōu)化： 降低鐵水處理溫度降低鐵水處理溫度; 提高爐渣堿度；提高爐渣堿度； 提高化渣速度；提高化渣速度； 控制鐵水控制鐵水Si,減少渣量；減少渣量； 降低渣中降低渣中FeO含量，減少鐵損；含量，減少鐵損； 加快生產(chǎn)節(jié)

43、奏，縮短處理周期。加快生產(chǎn)節(jié)奏，縮短處理周期。抑制回硫抑制回硫爐渣堿度對爐渣堿度對(%S)/%S的影響的影響 %TFe對對(%S)/%S的影響的影響 半鋼冶煉由于碳含量較高，熔池氧位低，有利半鋼冶煉由于碳含量較高，熔池氧位低，有利于提高渣鋼間硫的分配比，達到抑制回硫的冶金效于提高渣鋼間硫的分配比，達到抑制回硫的冶金效果。果。抑制半鋼回硫的技術(shù)措施：抑制半鋼回硫的技術(shù)措施： （1）采用低氧位脫磷工藝，控制爐渣）采用低氧位脫磷工藝，控制爐渣TFe5%。 （2）抑制脫磷過程中碳的氧化，控制處理終點）抑制脫磷過程中碳的氧化，控制處理終點C3.2%。 （3）采用高堿度脫磷、脫硫工藝，控制渣鋼間硫的分配）

44、采用高堿度脫磷、脫硫工藝，控制渣鋼間硫的分配比比20。 （4）控制渣中）控制渣中FeO5%，保證渣鋼間硫分配比，保證渣鋼間硫分配比20。爐渣堿度對渣鋼間硫分配比的影響爐渣堿度對渣鋼間硫分配比的影響-101234567-28-26-24-22-20-18-16-14-12 lgaP2O5堿度(CaO/SiO2) 16000C 13000C爐渣堿度與爐渣堿度與 P2O5的關(guān)系的關(guān)系log P2O5=-11.05+0.018*MgO+0.069*FeO-0.80*CaO/SiO2-11328/Tlog P2O5轉(zhuǎn)爐少渣冶煉轉(zhuǎn)爐少渣冶煉少渣冶煉的冶金特點：少渣冶煉的冶金特點： 碳氧反應更接近平衡，減輕

45、了鋼水過氧化趨勢；碳氧反應更接近平衡，減輕了鋼水過氧化趨勢； 熔池脫碳速度快，熔池碳氧反應由氧擴散控制轉(zhuǎn)變?nèi)鄢孛撎妓俣瓤欤鄢靥佳醴磻裳鯏U散控制轉(zhuǎn)變?yōu)樘紨U散控制的臨界碳含量由為碳擴散控制的臨界碳含量由0.6%降低到降低到0.15%，有，有利于避免鋼渣過氧化；利于避免鋼渣過氧化； 渣鋼間脫磷、脫硫效率進一步高；渣鋼間脫磷、脫硫效率進一步高； 實現(xiàn)錳礦熔融還原，當實現(xiàn)錳礦熔融還原，當C0.08%時錳收得率達到時錳收得率達到90%以上；以上； 鋼水潔凈度高：鋼水潔凈度高：N15 10-6，H1.5 10-6 。少渣冶煉的主要工藝措施少渣冶煉的主要工藝措施:（1）嚴格控制渣量，噸鋼）嚴格控制渣量，噸

46、鋼20kg左右。左右。（2）適當提高供氧強度，減少粉塵排放量。）適當提高供氧強度，減少粉塵排放量。（3）采用定碳出鋼工藝，實現(xiàn)高拉碳。）采用定碳出鋼工藝，實現(xiàn)高拉碳。終點終點COCO平衡平衡對末期脫碳速度的影響對末期脫碳速度的影響對渣鋼間對渣鋼間L LMnMn的影響的影響0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.00204060801001200.18%0.30%0.50%412668 鐵水初始P/%半鋼 P=0.01%0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16( P2O5) =8.0%( P2O5) =5.0%( P2O5) =3.0%( P2O5)

47、 =2.0%103R=3.0鐵水初始Si/%渣量/kg/t0.75%半鋼P=0.01% 半鋼P=0.01% (P)/P=100 150 500 800 初始初始P、Si含量對渣量的影響含量對渣量的影響 高碳出鋼與真空碳脫氧高碳出鋼與真空碳脫氧0.10.20.30.40.50.6100101102103Al合金化脫氧合金化脫氧Al合金化脫氧合金化脫氧LF精煉精煉LF精煉精煉 51 67 115 150 0.45 0.06 0.04T=1600。C 1.0 1.8 2 4 383 500 575 750Pco=1atm1/k=0.00301/k=0.00231/k=0.00401/k=0.0023

48、Pco=0.00066atm,h=30mmO,ppmC,%傳統(tǒng)脫氧工藝傳統(tǒng)脫氧工藝0.000.010.020.030.040.050.06100101102103104T=1600。C68861191491/k=0.00231/k=0.0040Pco=0.01atm,h=30mm310540364634Pco=0.20atm,h=250mmPco=1atm1/k=0.00401/k=0.00301/k=0.00231/k=0.00230.0080.0270.0230.0550.045 546418511 667O,ppmC,%真空碳脫氧工藝真空碳脫氧工藝 采用鐵水采用鐵水“三脫三脫”預處理和轉(zhuǎn)爐少渣冶煉工藝后，解決了轉(zhuǎn)爐低碳脫磷的技術(shù)難題，預處理和轉(zhuǎn)爐少渣冶煉工藝后，解決了轉(zhuǎn)爐低碳脫磷的技術(shù)難題，可以實現(xiàn)高碳出鋼