三炼钢转炉冶炼低碳钢脱氧合金化工艺优化

1、附件1、工程根本情况成果登记号:工程名称主要完 主要兀成人主要完 主要兀成单位盖章联系人联系方式主要完成协作单位盖章申报单位申报日期申报单位意见申报单位技术主管领导：申报单位盖章年月日研究起止时间成果应用时间及地点工程来源公司科技进步工程专利技术合理化建议公司课题其它二、工程简介1、工程概况三炼钢供CSP低碳钢种主要为SPHC、SPHCZ,均属于铝镇静钢，年产在180 万吨左右。原来的低碳钢脱氧合金化工艺如下：1、使用铝块进行脱氧、使用中碳锰铁进行合金化。2、具体参加方法在出钢前参加铝块，出钢 1/3后参加中碳锰铁合金化。近年来随着炼钢本钱压力的增加，以及合金降本钱的要求，现对低碳钢脱氧 合金

2、化工艺进行了优化。随着转炉底吹快换技术的使用，使转炉底吹系统在整个炉役期都处于良好的状 态，转炉底吹搅拌效果有了稳定的保证。 转炉冶炼低碳钢时保证了脱碳效果的快 速、稳定。冶炼低碳钢钢水碳控制能力有了较大的提高， 杜绝了钢水碳脱不下去、 搅拌效果差导致的钢水碳含量成分不均匀等现象的出现，为使用碳粉代替局部铝进行预脱氧工艺以及使用高碳锰铁代替中碳锰铁进行很进化合金化工艺的推行， 提供了根底保障。措施如下：1、出钢前期使用碳粉进行预脱氧，降低铝制品的消耗。2、使用低价的高碳锰铁代替中碳锰铁进行合金化，高碳锰铁在出钢前期首先加 入，随后参加碳粉，利用钢水中的氧脱除高碳锰铁中的碳，减少低碳钢增碳。3、

3、以铝粒代替铝块进行脱氧，廉价对铝制品参加量进行控制。在出钢后期参加 铝粒进行深脱氧并对锰进行复原。由于铝制品脱氧剂用量降低。钢水中氧化铝夹杂减少，增加钢水洁净度。实施后锰合金消耗吨钢降低2.25元。铝制品消耗吨钢降低3.67元。2、详细科学技术内容1原正常脱氧工艺在转炉冶炼低碳钢脱氧合金化工艺未优化之前，原来的低碳钢脱氧合金化工艺使用铝锭进行脱氧。铝锭均为20公斤一块，由于没有相应的参加设备，所以铝锭在 出钢前由人工参加，。转炉供CSP氐碳钢要求成品碳含量小于0.06%，且在LF炉 精炼处理过程中会增0.01%的碳，所以转炉炉后钢包样碳含量要求控制到 0.045% 以下。转炉工序为了控制出钢时

4、钢水增碳，使用中碳锰铁进行合金化，在出钢 1/3后参加。其缺点如下：1、由于铝锭体积较大，参加包中不易熔化，出钢时漂浮在钢液 面上，常常发生烧损现象造成浪费消耗增加， 还造成了钢水中AbO夹杂的增多， 对钢水的浇铸和钢材的成品性能产生不利的影响。且有白烟冒出造成环境污染。2、钢水铝含量不均匀，炉后钢包样酸容铝波动大，成分代表性差，给精炼处 理造成一定的困难。统计了 6个月的炉后钢包样酸容铝含量其结果如图505050 5 05 443 3 221L安至壬<£2?201 -350351SOO501750<5051200炉后钢包样険容铝含莹/ppm3、为了防止钢水增碳使用中碳锰

5、铁进行合金化，本钱比拟高2、脱氧合金化工艺的改良2.1工艺改良理论分析:钢包钢水碳-氧反响机理碳氧反响方程式为：C+0=C0上式反响到达平衡时:Pcop ©*耳冋+2.003r式中门一气相中co的分压标准大气压1碳的火度引训二氧的活度.“卜仏 钢液中碳的质量百分数钢液中氧的质量百分数 E碳的活度系数 氧的活度系数Pro因为冶炼钢种均为低碳钢| 和：均接近i，由于反响主要在钢液面进行,近似取标准大气压,那么平衡式简化为：lgkc =lg1 160T+2.0031转炉出钢终点时炉内cO反响到达平衡，出钢过程中钢水温度降低气相中CO分压降低、在出钢前期钢包中钢水量少，参加定量的碳粉后，在一

6、段时间 内碳粉主要集中在钢水液面部位， 使钢水液面部位参加反响的的浓度处于较高的状态。这几个热力学条件均有利于促进C O进一步反响。以及出钢过程中钢包底吹 氩和钢流冲击对钢水产生强烈搅拌，为促进 cO进一步反响提供了良好的动力学条件，至V达降低钢中氧含量的目的。经统计转炉冶炼低碳钢终点碳含量平均为 0.035%，终点温度平均为1640 C,出 完钢后钢水平均温度为1600 C。在吹炼终点副枪检测钢水氧含量，经过统计钢 水碳含量在0.035%时对应的氧含量平均为780ppm设吹炼终点平衡状态 Ti =1913K, wC i = 0.035%,设 T2 =1873K, wC 2= 0.045%,将

7、吹炼终点平衡状态带入式1求得w O 1=0.0703% 将碳粉预脱氧后平衡状态带入式1求得？ w O 2=0.0531%wO 1 - wO 2 = 0.0703% 0.0531% = 0.0172%理论上转炉冶炼低碳钢碳脱氧平均能从钢水中脱除172ppm的氧吨钢理论碳粉参加量计算设参加反响的碳为xC+O=CO12 16x 0.172 求解得 x = 0.129总碳粉参加量=0.129 + 0.01 = 0.229 Kg/t。由于出钢过程中的局部下渣，碳粉在钢液面和空气接触烧损，以及公式中忽 略的气相中co的分压的影响。在相同的条件下，实际碳粉的参加量要大于理论的参加量。使用高碳锰铁代替中碳锰铁

8、脱氧，高碳锰铁碳含量为6.7%，三炼钢转炉出钢量为110吨，使用高碳锰铁配加量为220公斤，假设在完全脱氧后参加，会 增碳约0.013%。为了防止参加高碳锰铁导致的增碳问题，在使用高碳锰铁合金 化时，其在钢水脱氧前参加，利用钢水中的氧脱高碳锰铁中的碳以到达防止增碳 的目的。由于先加高碳锰铁进行脱氧合金化，在出钢后期使用铝进行深脱氧前， 有局部锰被氧化成MnO但由于以下条件防止锰被过度的氧化 、在1550 C以上温度范围内，碳优先于锰和氧反响 、出钢时参加的碳粉以及高碳锰铁中的碳，为防止锰被过度的氧化提供了碳。在出钢开始时碳粉和高碳锰铁是一次性参加，钢水中处于富裕状态，有效的防止了锰被过度氧化，

9、随着出钢量的增加，钢水中 0含量升高，C含量的 下降，锰有局部被氧化，当出钢后期向钢包中参加铝进行终脱氧后，。反响式 如下Mn + 0 = MnO(1)Al + O = Al 2O3(S)(2)2Al + 3(MnO) = 3Mn+ Al 2O3(S) 3由于Al的脱氧能力比的脱氧能力强，强脱氧剂能从弱脱氧元素形成的脱氧产物中夺取氧使之分解。出现了反响式3。当脱氧到达平衡时，反响12、3同时到达平衡。而 wAI控制了整个钢液的氧浓度。实际当中铝终脱氧后钢液的酸溶铝到达了 50-150ppm,而与之平衡的氧在15pp m以下。 所以绝大局部MnO被铝复原为Mn。锰在整个脱氧过程中损失很小。脱氧工

10、艺优化方案及实施。1、工艺措施改良1、冶炼低碳钢放弃使用铝锭脱氧，改用粒度较小的铝粒脱氧，铝粒体积小熔 化块快、烧损少。使用合金加料设备精确称量参加，可以随时控制铝粒参加量和 参加时机。2、铝制品参加量1低碳钢铝制品参考参加量：转炉出钢终点碳目标W0.045%,包样碳按照< 0.045%配加，钢水 Als控制目标50 150ppm出钢碳%V 0.025碳粉参加量kg/炉0102030铝粒参加量kg/ 炉100120-140140-1602002、使用价格相对较低的高碳锰铁替代中碳锰铁进行合金化。高谈锰铁参加量根据钢种要求参加根据装入量大小进行微调。 低碳钢种SPHC系列的参加量 平均22

11、0公斤。4、转炉操作要点：1一次倒炉取大样判断碳，通过点吹氧量判断终点碳，决定碳粉和铝制品 参加量；2、转炉低碳钢出钢温度要求?1610C,目标温度1630-1650C。2格控制脱氧碳粉参加时机，出钢30 s内须将用以脱氧的碳粉加完；为防 止出现翻包事故，禁止出钢前参加碳粉，必须见钢流后，方可参加碳粉，并吹气 搅拌，促进反响，如果底吹效果不好，采取晃包措施，加强搅拌；出钢后，高碳锰铁随碳粉同时参加3出钢过程中，出现钢水液面翻腾现象时向钢包中参加白灰300kg，用来击破钢水中的气饱，防止钢液面快速上升。4、铝粒的参加时机，要待钢包内碳一氧反响趋于平静后再参加铝粒终脱氧， 以防碳粉氧化不彻底造成钢

12、水增碳；铝粒参加一般在出钢2/3之后参加。4出钢口的维护：出钢口要求钢流圆整，出钢时间3.5分钟。保证碳氧由充分的反响时间。5吹氩控制：首先保证钢包底吹系统处于良好的状态；良好的吹氩效果是 保证钢水充分反响的根底，参加碳粉后，一定要加强搅拌，促进充分反响，同时 要求尽量延长吹氩时间，到加挡渣锥时可以关闭。7对于的钢包不透气，不采用碳粉预脱氧工艺。钢包碳含量比例，铝粒参加量。精炼酸溶铝比照五、改良前前方案比照:钢种范围主要措施改良前改良后SPHCSPHD等低碳钢终点碳V 0.045%< 0.055%脱氧操作出钢过程中参加脱氧剂出钢过程根据终点碳决疋碳粉参加量改良前后效果比照：钢种范围主要工

13、程改良前改良后SPHCSPHD等低碳钢转炉终点碳含量V 0.045%< 0.055%转炉终点氧含量800 1000ppm700-1000ppm钢包钢水碳含量< 0.045%< 0.045%出钢温度变化1590-16101610-1630从上表可以看出在保证了吹氩站碳含量都能满足钢种要求的前提下，其它指标都大大好转；六、脱氧剂消耗比照:钢种工程改良前改良后SPHC脱氧用铝1.631.21SPHD等低合金全部折算碳钢为全铝消耗kg/t差值0.42含铝脱氧剂降低20%勺消耗七、成品质量跟踪：改良后的钢水在薄板坯连铸浇注顺畅，成品带卷质量良好。八、结论：通过脱氧工艺改良充分利用出钢过

14、程中的动力学条件和热力学条件， 使得适当留 碳低氧出钢、出钢过程不参加任何脱氧和合金， 在吹氩站喂铝线脱氧，在精炼调 整合金成分这套方案在低碳钢 SPHC/SPH等钢种上试用成功，取得了如下效果：1、降低了转炉终点氧含量，使得炉况吃损减轻；2、减少了终点过度吹损，金属收的率得以提高；3、降低了脱氧合金消耗大约20%4、用于合金化的合金收的率也相应提高；5、浇注顺利、成品质量良好。纸面不敷，请加页3、关键技术及创新点限400汉字4、保密要点限50汉字5、经济、社会效益情况表单位：万元工程总投资经济效益总额栏目年份 J、一、新增产值新增利税创收外汇增收节支总额累计表中所列效益额的计算依据及社会效益

15、说明6专利情况专利申请号专利号是否授权授权起止时间专利简要内容学习文档仅供参考序 号性 别出生年月技术职称文化程度工作单位联系对工程创造性奉献123456789101112131415其它申报材料1、工程承包合同书；2、检验试验报告；3、主要设计图纸；4、本工程以往的获奖及有关验收、鉴定、评审情况填写说明1、?工程名称?：要准确、简明、具体，并反映出工程所属的技术领域和特征，字数含符号 不得超过 30 个汉字。2、?主要完成人?：按完成人对该工程创造性奉献大小的顺序填写，其中对获特等奖的成果发 主研人 115名荣誉证书， 获一等奖的成果发主研人 19 名荣誉证书，获二等奖的成果发主 研人 17

16、名荣誉证书，获三等奖的成果发主研人 15 名荣誉证书。3、?主要完成单位?：指对该工程的完成做出创造性奉献的主要单位。4、?主要完成协作单位? ：与主要完成单位协作完成工程的主要协作方，要求协作方盖章。5、?申报单位?：科技成果申报单位。6、?申报日期?：提交成果申报书的日期。7、?申报单位意见?：申报单位对工程明确作出客观的评价，并由该单位主管厂处级领导 签字后，加盖单位公章。8、?研究起止时间?：起始时间指工程下达或开始研制时间。完成时间指论文公开发表、工程 通过验收、鉴定或投产的时间。9、?成果应用时间及地点? ：指成果正式投产时间或技术措施正式应用于实践的时间及地点。10、?工程来源?

17、：选择适当的类别在内打“V。11、?工程概况?：填写工程所属技术领域、立项背景、主要内容、特点及应用推广情况。12、?详细科学技术内容? ：是考核评价该工程是否符合授奖条件的主要依据，应详述该工程 实质性的技术内容，包括总体思路、技术方案和实施效果。13、?关键技术及创新点? ：是申报工程的核心局部及评奖的必要条件，也是审查工程、处理 争议的关键依据。写明本工程在原来的根底上有实质性创新的内容，应简明、准确、完整。14、?保密要点?：指明申报工程需要保密的技术内容。15、?经济、社会效益情况? ：逐年填写工程实施后的增值、增利及创收情况。要求内容真实 客观。对工程实施后所产生的直接或间接经济效益进行说明，要求列出计算公式，并注明公 式中各项数据的意义、单位及数据来源。社会效益情况应扼要地说明工程在推进科技进步、 提高生产管理水平、保护资源环境等方面所起的作用。16、?专利情况?：简要写明该工程申请专利情况。17、?主要完成人员名单? ：根据完成人员对工程奉献大小按顺序填写人员情况。18、?其它材料?：将所列有关内容以书面形式附工程申报表后，其中?本工程以往的获奖及有关验收、鉴定、评审情况?应将