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产品和生产，都要洁净化 依靠技术进步构建洁净钢厂的分析研究崔健 蒋晓放 张立 随着社会的进步，现代工业对钢的性能要求越来越高。为满足这一要求，洁（纯）净钢技术研究也已经成为钢铁冶金技术领域的重要研究课题。与此同时，从头对环境要求的不断提高，绿色制造和循环经济以及可持续发民越来越显得重要，这不仅要求钢厂要生产出优质的产品，而且要求钢厂在环境保护，资源利用等方面作出贡献。 我国一些大型钢铁企业在引进国外技术的时期，就十分注重洁净钢厂的建设。他们依靠科技进步，着手研究开发洁净钢冶炼技术和资源环保技术，目前已经形成批量生产洁净钢的生产技术和管理技术，并在固体废弃物的综合利用、钢渣处理工艺技术的开发以及除尘系统的优化完善等方面不断进取，取得了显著的进步。洁净钢生产技术打造优质产品1、超低硫钢生产技术铁水脱硫是一种较经济、有效的脱硫方法，在工业生产中得到广泛的采用。国内一些钢铁企业曾先后采用了混铁车（CaO系、CaO2系脱硫剂）和铁水包（Mg系脱硫剂）两种脱硫方式。当铁水原始硫为150300ppm时，脱硫后铁水硫含量最低可达1030ppm的水平。转炉的脱硫能力是相当有限的。特别是在铁水原始硫含量很低的情况下，由于入炉的石灰、废钢等炉料带有较高的硫，往往出现转炉过程回硫现象。一般来说，仅靠铁水预处理要稳定生产硫含量小于30ppm的钢是有困难的，因此，在转炉出钢后对钢水进行炉外脱硫势在必行。国内钢铁企业相继开发了三种钢水炉外深脱硫；一是RH处理过程加入脱硫剂方式（方式A）。该方式是开发高效CaOCaF2系脱硫剂，通过RH合金溜槽将脱硫剂加入真空室，脱硫处理的炉理，使其具有高碱度和低FeO含量。二是RH处理过程喷粉脱硫方式（方式B）。该方式是开发CaOAL2O3系预熔型脱硫粉剂，采用低枪位操作，以使粉剂能充分进入钢水循环，处理前对钢水和钢包渣进行充分脱氧，以提高脱硫效率。三是LF炉深脱硫方式（方式C）。该方式是开发钙铝系合成渣剂，优化渣脱氧制度，优化钢包底吹氩模式，对于深脱硫钢而言，为强化渣钢界面的脱硫反应，采用强搅拌方式。（三种不同炉外脱硫方式的深脱硫效果见附表）附表 深脱硫试验结果方式Si(ppm)Sf(ppm)脱硫率(%)A28.416.243.0B61.938.542.2C67.08.787.0si;初始平均硫含量;sf;脱硫后平均硫含量对比上述三种脱硫方式可见，RH处理过程脱硫（方式A、方式B）脱硫率均在40%左右，脱硫效率并不高。此类工艺作为一种钢水脱硫处理的补充手段，以降低钢种的保留率是比较合适的，其具有占用工位时间少、增氮量小的优点。同时可见，LF炉深脱硫工艺具有很高的脱硫效率，平均脱硫率达87%，在原始硫含量并不很低的前提下，脱硫后可使钢水硫含量稳定达到10ppm以下，平均为87ppm。为超低硫钢的生产提供了有力保证。、低磷钢生产技术钢中如果含磷量过高，则会在凝固时产生严重的偏析而导致产品脆裂。对于高级管线钢而言，需要将磷降至100ppm以下，而对于在极寒冷地区使用的管线钢而言，为防止冷脆，甚至需将钢中磷含量控制在50ppm以下。国内钢铁企业相继开展了铁水三脱+转炉小渣量（渣量指数为0.3）冶炼工艺，铁水脱硫+转炉大渣量（渣量指数为了1.0）冶炼工艺，铁水三脱+转炉大渣量（渣量指数为1.0）冶炼工艺，转炉预处理脱磷+脱碳转炉中渣量（渣量指数为0.6）4种冶炼工艺.(上述4种不同工艺脱硫效果如图所示)图不同工艺转炉终点磷平均含量比较由图可见,采用三脱铁水少渣量工艺的转炉终点平均磷含量为120ppm。采用通常脱硫铁水的大渣量工艺的转炉终点平均磷含量为100ppm。采用三脱铁水大渣量工艺的脱大渣量工艺的转炉终点平均磷含量为66ppm，而采用转炉脱磷预处理铁水+脱碳炉中渣量工艺转炉终点平均磷含量达到58ppm。由此可见，方式C、方式D均为生产超低磷钢的有效工艺。、低氧钢生产技术钢中氧含量过高，则角状夹杂物及宏观夹杂物增多，易于发生脆性断裂，而且非金属夹杂物含量地多也影响钢的表面质量。目前，国内钢铁企业开展了一系列降低全氧含量、减少夹杂物和防止卷渣的技术研究，具体措施包括采用挡渣出钢，出钢时向钢包表面加入改质剂，降低渣的氧化性，采用中间包纯净化技术，以及在连铸操作方面保持适量的氩气吹入量和维持结晶器液面稳定等。、低氮钢生产技术钢中氮对冷轧板的深冲性能影响极大，氮含量过高将导致钢材硬化、硬度增大、延展性变差。为便冷轧板保持良好的加工性能，钢中氮含量应尽可能降低。一般来说，因为RH脱氮能力有限，特别在低氮范围（氮在50ppm以下）脱氮反应几乎中止。因此降低转炉吹炼终点氮含量和避免钢液增氮是获得低氮钢水的主要措施。国内钢铁企业从控制入炉原料和优化吹炼工艺两方面入手，开发了转炉低氮吹炼模式，其措施包括控制铁水氮含量和入炉铁水比、优化转炉造渣和吹炼制度等。在板坯连铸生产过程 中，最大的增氮一般发生在钢包和中间钢水外，还可以在钢包和中间包之间采用长水口，并在钢包水口连接处采用氩气和纤维体密封。、超低碳钢生产技术RH脱碳技术主要应注意两点；一是要注意RH脱碳前C、O最佳成分控制，使之处于最佳范围；二是要加速RH脱碳。大量的基础研究表明，提高RH钢水循环是加速RH脱碳的主要手段。增大气体流量、增大浸渍管直径或降低真空室压力，均能增大循环流量，加速脱碳速率，其中浸渍直径变化影响最大。经RH脱碳处理的超低碳钢不一旦脱氧后，就极易增碳，在不少场合，增碳是导致钢水成分出格、成品降级的主要原因。在导致钢水增碳的诸多因素中，炼钢辅材中含有过量的碳是重要原因。减少中间包覆盖剂中的碳含量有利于减少钢水增碳。而降低保护渣中碳含量（特别是游离碳含量）是避免超低碳钢水增碳的直接和有效的方法。此外，适当提高保护渣黏度，则渣耗降低、液渣层增加、液层中碳向钢液面扩散将降低。因此，提高保护渣黏度对防止增碳是有利的。资源回收利用技术提升环保水平 为了实现清洁生产和资源合理利用，走可持续发展道路，钢渣处理技术一直是钢铁企业关注的重点。宝钢从1995年开始着手研究滚筒法钢渣处理技术，并于1999年首先在二炼钢实现工业化应用，形成了其独特的具有自主知识产权的的滚筒法钢渣处理技术。该技术主要特点为钢渣的冷却、破碎、处理一次完成，省去了传统工艺的堆放陈化和多级破碎、分选。该技术的特点是；流程简洁，占地面积小；处理后的钢渣粒度均匀，性能稳定，游离氧化钙含量低，不需要长期堆放陈化，可直接利用；处理过程污染小，排放蒸汽的含尘量小于100毫克/立方米；投资省，费用低，回收废钢的金属化率大于90%，综合效益明显。 由于滚筒法渣处理技术具有以上诸多优点，2005年，宝钢一炼钢ISC浅盘法渣处理工艺已全部改造为滚筒法渣处理工艺。目前，该技术已经得到进一步推广。 在烧结矿中配加钢渣代替熔剂，不仅回收利用了钢渣中残钢、氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化锰等有益成分，而且成了烧结矿中的增强剂，提高了烧结矿的质量和产量。目前国内部分钢铁企业已经成功进行了脱碳炉的钢渣返回转炉利用的试验，结果表明，通过适当的工艺将钢渣返回转炉进行再利用，可以有效地促进转炉冶炼过程的前期化渣，降低副原料的消耗，达到降本增效的目的。 钢渣除了可以返回烧结和转炉系统进行再利用之外，还可以用于道路工程，如钢渣用于地基回填和软土地基加固、钢渣用于混凝掺和料等；钢渣亦可用于做钢渣水泥以及用于做新型建筑材料，如人行道砖、人造大理石等人造建材，以及用于耐海水腐蚀、防海藻附着的海岸混凝土砌块等。 目前，我国一些大型钢铁企业已经基本实现了钢渣的综合利用，但在除尘粉和OG泥的综合利用以及废旧耐材的利用方面，还有待于进一步开发。同时，有关钢铁企业今后仍需努力在源头上对钢渣的产生加以控制，推广转炉少渣炼钢技术，减少钢渣的产生量，并进一步完善滚筒法渣处理技术，提高钢渣综合利用水平。 为了防止大量炼钢粉尘排放到大气中造成污染，有关钢铁企业炼钢系统配置了较为完善的除尘设备，如铁水预处理除尘系统、转炉的OG系统和LT系