氧气转炉“留渣+双渣”炼钢工艺技术131210王新华.

1、1氧气转炉“留渣+双渣” 炼钢工艺技术王新华2012年12月 钢铁工业是重要基础产业钢铁工业是重要基础产业，近十多年来，近十多年来发展迅速，其中尤以中国钢铁工业的崛发展迅速，其中尤以中国钢铁工业的崛起令人瞩目；起令人瞩目； 钢铁生产钢铁生产在资源、能源消耗和炉渣等废在资源、能源消耗和炉渣等废弃物排放方面存在很大问题；弃物排放方面存在很大问题； 氧气转炉炼钢氧气转炉炼钢(产产钢比钢比91%)： 为去除磷、硫杂质等需要，为去除磷、硫杂质等需要，炼钢过程炼钢过程必须加入石灰、白云石等造渣必须加入石灰、白云石等造渣； 全国氧气转炉年产钢全国氧气转炉年产钢6.45亿吨以上，亿吨以上，每年消耗每年消耗44

2、00万吨以上石灰石和万吨以上石灰石和1000万吨以上白云石，产生万吨以上白云石，产生6200万万吨以上炉渣。吨以上炉渣。一、背景和意义一、背景和意义2氧气转炉炼钢示意图氧气转炉炼钢示意图石灰石资源石灰石资源3 石灰石和白云石均为重要的不可再石灰石和白云石均为重要的不可再生资源，我国石灰石资源并不富裕；生资源，我国石灰石资源并不富裕； 据北京市规划设计院据北京市规划设计院2007年资料，年资料，已探明石灰石矿储量已探明石灰石矿储量(750亿吨亿吨)，按目前石灰石耗量仅可用按目前石灰石耗量仅可用45年；年； 此外，此外，大量开采石灰石、白云石还大量开采石灰石、白云石还会加剧植被破坏、水土流失，对生

3、会加剧植被破坏、水土流失，对生态环境造成不利影响。态环境造成不利影响。首钢石灰石矿山首钢石灰石矿山转炉脱磷预处理转炉脱磷预处理 + 转炉脱碳炼钢转炉脱碳炼钢日本钢铁企业开发了日本钢铁企业开发了“转炉脱磷预处理转炉脱磷预处理 + 转炉脱碳炼钢转炉脱碳炼钢”工艺（工艺（LD-ORP，SRP，H炉）：炉）：高效经济生产洁净钢（包括低磷、超低磷钢）；高效经济生产洁净钢（包括低磷、超低磷钢）；缩短炼钢生产周期；缩短炼钢生产周期；降低降低40%以上石灰消耗和以上石灰消耗和30%以上渣量以上渣量(早期称为早期称为Less Slag炼钢法炼钢法)。需要专门脱磷转炉需要专门脱磷转炉(新建钢厂或炼钢能力有较大富余

4、钢厂新建钢厂或炼钢能力有较大富余钢厂)。480年代日本开始开发少渣炼钢工艺年代日本开始开发少渣炼钢工艺5T. Shima, 6T. Shima, 6thth International Iron and Steel Congress , ISIJ, Oct.21-26, 1990, Nagoya, Vol.3, 1 International Iron and Steel Congress , ISIJ, Oct.21-26, 1990, Nagoya, Vol.3, 1新日铁君津钢铁厂开发的新日铁君津钢铁厂开发的ORP炼钢工艺炼钢工艺90年代后期开发年代后期开发“转炉脱磷转炉脱磷-转炉少渣炼

5、钢转炉少渣炼钢”工艺工艺6渣量比较渣量比较7S. Kitamura, et al., 9S. Kitamura, et al., 9thth China-Japan Symposium on Science and Technology of Iron and Steel, 2001, Xian China-Japan Symposium on Science and Technology of Iron and Steel, 2001, Xian工艺工艺A：传统炼钢工艺；：传统炼钢工艺；工艺工艺B：铁水罐脱磷预处理；：铁水罐脱磷预处理；工艺工艺C：转炉铁水脱磷预处理；：转炉铁水脱磷预处理；工

6、艺工艺D：转炉铁水预处理，：转炉铁水预处理，80% 脱碳转炉渣返回脱磷转脱碳转炉渣返回脱磷转炉利用。炉利用。新日铁开发新日铁开发“MURC”炼钢工艺炼钢工艺8 小川雄司，転炉用脱脱炭連続処理開発，鉄鋼，小川雄司，転炉用脱脱炭連続処理開発，鉄鋼，87(2001)，p21-28岩崎正樹，松尾充高，製鋼技術開発岩崎正樹，松尾充高，製鋼技術開発歩歩今後今後展望，新日鉄技報，展望，新日鉄技報，20112011，第，第391391号，号，p88-93p88-931. 君津製鉄所君津製鉄所(950万吨万吨)：一炼钢厂：一炼钢厂： 220t转炉转炉3二炼钢厂：二炼钢厂： 300t转炉转炉22. 大分製鉄所大分

7、製鉄所(900万吨万吨)：炼钢厂：炼钢厂： 380t转炉转炉33. 名古屋製鉄所名古屋製鉄所(550万吨万吨)：一炼钢厂：一炼钢厂： 160t转炉转炉2 (脱脱P、脱、脱S)；二炼钢厂：二炼钢厂： 270t转炉转炉34. 八幡製鉄所八幡製鉄所(350万吨万吨)：一炼钢厂：一炼钢厂： 170t转炉转炉2三炼钢厂：三炼钢厂： 350t转炉转炉35. 室蘭製鉄所室蘭製鉄所(特殊钢棒线材特殊钢棒线材)。新日铁炼钢工厂新日铁炼钢工厂9基本原理：温度对脱磷反应影响基本原理：温度对脱磷反应影响102P+5O=P2O5(l) G0= -832384+632.65T5O2POPaaalogKlog5202.33

8、T43443前期温度前期温度(4min)： 13201380。冶炼终点温度：冶炼终点温度：16301680。冶炼前期温度较后期低冶炼前期温度较后期低300左右，脱磷反应左右，脱磷反应平衡常数较后期高出平衡常数较后期高出4个数量级以上。个数量级以上。新工艺基本原理新工艺基本原理11冶炼结束炉渣在高温下冶炼结束炉渣在高温下已基本不具备去磷能力。已基本不具备去磷能力。下炉吹炼前期，由于温度低，下炉吹炼前期，由于温度低，所留炉渣重新具备去磷能力。所留炉渣重新具备去磷能力。在温度升至对脱磷不利前尽量将炉渣倒出，在温度升至对脱磷不利前尽量将炉渣倒出，加入渣料进行第二阶段吹炼。加入渣料进行第二阶段吹炼。MU

9、RC工艺能够显著降低石灰耗量工艺能够显著降低石灰耗量12T. T. MatsumiyaMatsumiya, et al, 10th Japan-China Symposium on Science and Technology of Iron and Steel, 2004, Chiba, et al, 10th Japan-China Symposium on Science and Technology of Iron and Steel, 2004, Chiba新日铁新日铁MURC工艺相关报道工艺相关报道1.小川雄司，矢野正孝，北村信也，平田浩，転炉小川雄司，矢野正孝，北村信也，平田浩，

10、転炉用用脱脱脱炭連続処理脱炭連続処理開発，鉄開発，鉄鋼，鋼，2001，Vol.87，No.1，p21-282.K. Kume, K. Yonezawa, M. Yoshimi, H. Hondo and M. Kumakura, CAMP-ISIJ, 2003, Vol.16, p1163.T. Matsumiya and M. Ichida, Recent Progress and Topics in Iron- and Steelmaking Technology in Japan, The 10th Japan-China Symposium on Science and Technol

11、ogy of Iron and Steel, Nov.18-19, 2004, Chiba, p1-114.K. Morita, M. Kumakura, T. Washizu and K. Kume, Efficiency Promotion of Refining Process in Nippon Steel Corporation, The 4th International Congress on the Science and Technology of Steelmaking, Oct.6-8, 2008, Gifu, p253-2565.Y. Ueshima and K. Sa

12、ito, Recent Advances and Topics of Iron- and Steel-making Technology in Japan, The 12th Japan-China Symposium on Science and Technology of Iron and Steel, Oct.17-19, 2010, Nagoya, p11-186.岩崎正樹，松尾充高，製鋼技術開発岩崎正樹，松尾充高，製鋼技術開発歩歩今後今後展望，新日鉄技報，展望，新日鉄技報，2011，第第391号，号，p88-9313新日铁新日铁8t转炉试验转炉试验14小川雄司，転炉小川雄司，転炉用用

13、脱脱脱炭連続処理脱炭連続処理開発，鉄開発，鉄鋼，鋼，20012001，Vol.87Vol.87，No.1No.1，p21-28p21-28石灰消耗随连续炉次变化（计算）石灰消耗随连续炉次变化（计算）15小川雄司，転炉小川雄司，転炉用用脱脱脱炭連続処理脱炭連続処理開発，鉄開発，鉄鋼，鋼，20012001，Vol.87Vol.87，No.1No.1，p21-28p21-28新日铁对新日铁对LD-ORP和和MURC工艺方法评价工艺方法评价16新日铁对两种炼钢工艺方法评价新日铁对两种炼钢工艺方法评价17新日铁对两种炼钢工艺方法评价新日铁对两种炼钢工艺方法评价18国内国内“留渣留渣+双渣双渣”工艺应用情

14、况工艺应用情况上世纪上世纪6070年代：年代：小转炉、侧吹转炉；小转炉、侧吹转炉；高磷含量铁水；高磷含量铁水；目的：提高脱磷效率（早成渣，增加渣量）。目的：提高脱磷效率（早成渣，增加渣量）。近年来三明钢厂试验采用近年来三明钢厂试验采用MURC工艺：工艺：目的：促进脱磷（厚板磷含量控制要求严）；目的：促进脱磷（厚板磷含量控制要求严）；未能解决倒渣量不足、倒渣含铁珠量多的难题；未能解决倒渣量不足、倒渣含铁珠量多的难题；报道很少。报道很少。19 首钢转炉首钢转炉“留渣留渣+双渣双渣”工艺试验研究工艺试验研究2010年开始，在迁钢五座年开始，在迁钢五座210t复吹转炉和首秦公司三座复吹转炉和首秦公司三

15、座100t复吹转炉，对复吹转炉，对“留渣留渣+双渣双渣”炼钢工艺开展试验研究；炼钢工艺开展试验研究；开发了开发了终渣快速固化、炉渣物性控制、高效脱磷、快速足量终渣快速固化、炉渣物性控制、高效脱磷、快速足量倒渣、吹炼稳定控制、干法除尘与煤气回收、倒渣、吹炼稳定控制、干法除尘与煤气回收、“转炉转炉-精炼精炼-连铸连铸”生产组织与周期匹配生产组织与周期匹配等关键技术；等关键技术；根据该工艺能够大幅度减少炼钢渣量的特点，命名为根据该工艺能够大幅度减少炼钢渣量的特点，命名为SGRS工艺（工艺（Slag Generation Reduced Steelmaking）。）。20SGRS工艺工艺21 出钢留渣

16、出钢留渣 液态渣固化液态渣固化 确认固化确认固化 装入废钢装入废钢 脱碳阶段脱碳阶段 中间倒渣中间倒渣 脱磷阶段脱磷阶段 装入铁水装入铁水主要目的：主要目的：降低石灰白云石消耗，减少渣量，绿色钢铁制造降低石灰白云石消耗，减少渣量，绿色钢铁制造；大规模应用（迁钢、首秦）；大规模应用（迁钢、首秦）；不了解新日铁不了解新日铁MURC工艺技术细节，主要依靠自主开发研究。工艺技术细节，主要依靠自主开发研究。与传统与传统“双渣双渣”、“留渣兑铁留渣兑铁”工艺不同工艺不同1. 与传统与传统“双渣双渣”工艺不同：工艺不同：“双渣双渣”工艺：工艺：主要目的：生产低磷钢；主要目的：生产低磷钢；石灰消耗和渣量多于常

17、规单渣工艺。石灰消耗和渣量多于常规单渣工艺。SGRS工艺：工艺：主要目的：降低石灰、钢铁料等消耗，减少渣量；主要目的：降低石灰、钢铁料等消耗，减少渣量；石灰消耗和渣量少于常规单渣工艺。石灰消耗和渣量少于常规单渣工艺。2. 与传统与传统“留渣兑铁留渣兑铁”工艺不同：工艺不同：传统留渣兑铁：传统留渣兑铁：液态渣条件下兑铁，安全隐患大。液态渣条件下兑铁，安全隐患大。SGRS工艺：工艺：液态渣固化后兑铁，无安全隐患。液态渣固化后兑铁，无安全隐患。SGRS工艺应用情况工艺应用情况迁钢和首秦公司采用迁钢和首秦公司采用SGRS工艺产钢比率分别达到了工艺产钢比率分别达到了79.1%和和81.1% ；吨钢石灰消

18、耗分别降低了吨钢石灰消耗分别降低了47.3%和和41.1% (迁钢降低至迁钢降低至22.0kg/t，首秦降低至，首秦降低至37.2kg/t)；轻烧白云石消耗分别降低了轻烧白云石消耗分别降低了55.2%和和56.6% (迁钢降低至迁钢降低至8.0kg/t，首秦降低至，首秦降低至8.2kg/t)；转炉炼钢渣量减少转炉炼钢渣量减少30%以上；以上；钢铁料消耗分别降低了钢铁料消耗分别降低了6.07kg/t和和6.31kg/t。23技术难度：技术难度：1. 冶炼周期延长冶炼周期延长 (影响影响“转炉转炉-精炼精炼-连铸连铸”工序间匹配；降工序间匹配；降低钢产量）低钢产量）；2. 难以快速、足量倒渣难以快

19、速、足量倒渣(炉内渣量蓄积导致循环中断；倒出炉炉内渣量蓄积导致循环中断；倒出炉渣含大量金属铁珠渣含大量金属铁珠)；3. 脱磷难度增大脱磷难度增大 (初始渣初始渣P2O5含量高；国内转炉底吹弱含量高；国内转炉底吹弱)；4. 过程控制精度降低过程控制精度降低 (改为两阶段吹炼；炉内渣量变化改为两阶段吹炼；炉内渣量变化)；5. 留渣装铁水存在安全隐患留渣装铁水存在安全隐患 (所留炉渣所留炉渣-铁水剧烈反应铁水剧烈反应)。二、关键工艺技术二、关键工艺技术24采用采用“留渣留渣+双渣双渣”工艺，冶炼周期增加工艺，冶炼周期增加45min，产量，产量是否因此降低？是否因此降低？拉速是否降低？拉速是否降低？连

20、浇炉数是否减少？连浇炉数是否减少？新日铁大分厂：新日铁大分厂：缩短炼钢辅助时间；缩短炼钢辅助时间；增大转炉容量至（增大转炉容量至（320t380t）。）。对炼钢产能影响？对炼钢产能影响？251. 脱磷阶段采用脱磷阶段采用1.31.5低碱度渣系低碱度渣系(足量稳定倒渣技术足量稳定倒渣技术)：渣中不熔物与粘度控制；渣中不熔物与粘度控制；炉渣合适泡沫化控制；炉渣合适泡沫化控制；快速倒渣。快速倒渣。2. 弱底搅、低碱度渣条件下高效脱磷工弱底搅、低碱度渣条件下高效脱磷工 艺技术（脱磷阶段）：艺技术（脱磷阶段）：低碱度渣低碱度渣(1.31.5)脱磷技术；脱磷技术；低枪位、高供氧强度脱磷工艺技术。低枪位、高

21、供氧强度脱磷工艺技术。3. 液态终渣快速固化技术：液态终渣快速固化技术：结合溅渣护炉对液渣快速冷却技术；结合溅渣护炉对液渣快速冷却技术；渣中残余渣中残余“RO”相快速固化技术。相快速固化技术。开发关键工艺技术开发关键工艺技术264. 高效快速炼钢生产工艺技术：高效快速炼钢生产工艺技术：脱磷阶段高供氧强度吹炼工艺；脱磷阶段高供氧强度吹炼工艺；快速倒渣技术；快速倒渣技术；新炼钢工艺下高效生产组织、调度技术。新炼钢工艺下高效生产组织、调度技术。5. “留渣留渣+双渣双渣”炼钢工艺过程控制模型：炼钢工艺过程控制模型：脱磷与脱碳阶段炉渣控制模型；脱磷与脱碳阶段炉渣控制模型；新炼钢工艺热平衡、氧平衡计算模

22、型；新炼钢工艺热平衡、氧平衡计算模型；动态终点控制模型；动态终点控制模型；新炼钢工艺专家知识库。新炼钢工艺专家知识库。6. 脱磷阶段煤气回收与干法除尘防脱磷阶段煤气回收与干法除尘防“泄爆泄爆”技术：技术：脱磷阶段煤气回收技术；脱磷阶段煤气回收技术；干法除尘防干法除尘防“泄爆泄爆”技术技术。开发关键工艺技术开发关键工艺技术271、脱磷阶段低碱度渣系开发与炉渣物性控制、脱磷阶段低碱度渣系开发与炉渣物性控制采用采用SGRS炼钢工艺，脱磷阶段结束后能否快速倒出足够量炉渣具炼钢工艺，脱磷阶段结束后能否快速倒出足够量炉渣具有非常重要的意义；有非常重要的意义；如倒渣量不足：如倒渣量不足：（1）炉内渣量逐炉蓄

23、积，碱度不断增加，倒渣愈加困难，最后导致）炉内渣量逐炉蓄积，碱度不断增加，倒渣愈加困难，最后导致SGRS工艺无法接续，循环被迫停止；工艺无法接续，循环被迫停止；（2）炉渣流动性逐炉变差，渣中裹入金属铁珠量大，钢铁料消耗增加）炉渣流动性逐炉变差，渣中裹入金属铁珠量大，钢铁料消耗增加；（3）倒渣增加冶炼时间，渣量波动对吹炼过程控制稳定性造成很大影）倒渣增加冶炼时间，渣量波动对吹炼过程控制稳定性造成很大影响。响。迁钢和首秦公司采用迁钢和首秦公司采用SGRS工艺后相当长时间里，遇到了脱磷阶段工艺后相当长时间里，遇到了脱磷阶段倒渣量不足和渣中裹入铁珠量大倒渣量不足和渣中裹入铁珠量大(1520%)造成的严

24、重困难。造成的严重困难。28 倒渣量影响计算倒渣量影响计算2929210t210t转炉转炉铁水铁水SiSi：0.35%0.35%脱磷阶段碱度脱磷阶段碱度：1.51.5脱碳阶段碱度脱碳阶段碱度：3.53.5迁钢在铁水迁钢在铁水SiSi含量含量0.22-0.40%0.22-0.40%范围，脱磷结束倒渣量应达到范围，脱磷结束倒渣量应达到6.0-12.56.0-12.5吨；吨；首秦公司在铁水首秦公司在铁水SiSi在在0.40-0.60%0.40-0.60%条件下，倒渣量应达到条件下，倒渣量应达到4.0 4.0 -8.0-8.0吨。吨。炉渣流动性控制炉渣流动性控制能否快速倒出足量脱磷炉渣，主要取决于对炉

25、渣流动性的控制，能否快速倒出足量脱磷炉渣，主要取决于对炉渣流动性的控制，为此必须做到为此必须做到：1.炉渣炉渣充分熔化充分熔化，不，不含未溶石灰颗粒以及含未溶石灰颗粒以及方镁石方镁石(MgO)、2CaO SiO2等高熔点析出相等高熔点析出相；2.控制控制炉渣组成使其具有炉渣组成使其具有较低粘度值；较低粘度值；3.采用较低枪位，加强搅拌促进化渣；采用较低枪位，加强搅拌促进化渣；4.适当适当提高脱磷阶段提高脱磷阶段温度温度(对对脱磷会造成一定不利脱磷会造成一定不利影响影响)。3031CaO-SiO2-FeO系相图系相图CaO/SiO2：1.3CaO-SiO2-FeO系粘度系粘度32碱度：碱度：1.

26、2左右；左右；较低较低FeO含量下，较低炉渣粘度。含量下，较低炉渣粘度。碱度超过碱度超过1.5，炉渣粘度急剧升高。，炉渣粘度急剧升高。脱磷炉渣碱度对倒渣量影响脱磷炉渣碱度对倒渣量影响33严格控制严格控制MgO含量含量34210t转炉转炉脱磷阶段熔池温度对倒渣量影响脱磷阶段熔池温度对倒渣量影响35实际倒渣效果实际倒渣效果通过控制炉渣物性，基本解决了倒渣这一影响通过控制炉渣物性，基本解决了倒渣这一影响SGRS工艺稳工艺稳定运行的关键难题；定运行的关键难题；迁钢迁钢210t转炉脱磷阶段倒渣量在转炉脱磷阶段倒渣量在6.011.0t (铁水铁水Si含含量变化影响量变化影响)，倒渣时间在，倒渣时间在4.0

27、5.0min；首秦公司首秦公司100t转炉脱磷阶段倒渣量在转炉脱磷阶段倒渣量在4.07.0t，倒渣时，倒渣时间在间在3.04.5min；脱磷渣脱磷渣“铁珠铁珠”含量大幅度降低（含量大幅度降低（1.5%）。）。362、弱底搅、低碱度渣条件下高效脱磷技术、弱底搅、低碱度渣条件下高效脱磷技术采用采用SGRS工艺，脱磷阶段难度增加：工艺，脱磷阶段难度增加：初渣中已含初渣中已含1.5%以上以上P2O5(上炉留渣所致上炉留渣所致)；为了快速足量倒渣，必须采用较低碱度渣系（为了快速足量倒渣，必须采用较低碱度渣系（1.31.5）。）。如脱磷阶段不能够充分脱磷，势必加重脱碳阶段脱磷负担，如脱磷阶段不能够充分脱磷

28、，势必加重脱碳阶段脱磷负担，严重时会造成终点严重时会造成终点P不达标而后吹、补吹；不达标而后吹、补吹；脱磷阶段能否高效脱磷对脱磷阶段能否高效脱磷对SGRS工艺具有非常大的影响。工艺具有非常大的影响。37脱磷阶段脱磷反应机理脱磷阶段脱磷反应机理金属熔池内部：金属熔池内部：aO为为C所控制：所控制：温度：温度：13301380；C：3.34.5%；aO：0.00010.00015。熔池内部脱磷反应基本不能进行。熔池内部脱磷反应基本不能进行。渣渣/铁界面：铁界面：可通过氧枪枪位、供氧速率等将渣可通过氧枪枪位、供氧速率等将渣中中FetO控制在控制在818%；脱磷反应能够进行：脱磷反应能够进行： 382

29、P+5(FeO)=(P2O5)+5Fe脱磷阶段脱磷反应机理脱磷阶段脱磷反应机理脱磷反应机理：脱磷反应机理：熔池内部熔池内部P向渣向渣/铁界面运动铁界面运动传输；传输；在渣在渣/铁界面发生脱磷反应：铁界面发生脱磷反应： 2P+5(FeO)=(P2O5)+5Fe高效脱磷的关键：高效脱磷的关键：1. 加强铁液熔池搅拌，促进熔池加强铁液熔池搅拌，促进熔池内部内部P向渣向渣/铁界面传输；铁界面传输；2. 通过调整供氧或加入铁矿石提通过调整供氧或加入铁矿石提高渣中高渣中FetO活度。活度。39国内转炉底吹搅拌弱国内转炉底吹搅拌弱目前尚不得知新日铁目前尚不得知新日铁MURC工艺的底工艺的底吹搅拌参数，但日本

30、钢厂转炉脱磷预吹搅拌参数，但日本钢厂转炉脱磷预处理冶炼均采用强搅拌工艺处理冶炼均采用强搅拌工艺(0.250.4 Nm3 /min/t)；国内复吹转炉底吹搅拌强度较低，迁国内复吹转炉底吹搅拌强度较低，迁钢、首秦公司转炉实际底吹强度在钢、首秦公司转炉实际底吹强度在0.03 0.06Nm3/min/t。40住友和歌山钢厂脱磷转炉终点住友和歌山钢厂脱磷转炉终点P413.00.0451.41.82.22.6P after treatment (%)0.0400.0350.0300.0250.0200.0150.0100.0050.000Basicity:CaO/SiO2：0.14Nm3/min/T：0.

31、40Nm3/min/TBottom blowing rateFig.8. The relationship between basicity and P after treatmentT. Ueki, et al., Toshiyuki Ueki, et al., 9th China-Japan Symposium on Science and Technology of Iron and Steel Making, 2004, Chiba高效脱磷技术高效脱磷技术1.采用低枪位、高供氧强度吹炼，通过加强顶吹氧气流对熔池搅采用低枪位、高供氧强度吹炼，通过加强顶吹氧气流对熔池搅拌，促进拌，促进P向

32、渣向渣/铁界面传输：铁界面传输：氧枪较常规转炉前期枪位降低氧枪较常规转炉前期枪位降低100200mm；供氧强度保持在供氧强度保持在3.0Nm3/min/t以上。以上。2.增加铁矿石加入量和加入批次，在加强熔池搅拌同时使渣中含增加铁矿石加入量和加入批次，在加强熔池搅拌同时使渣中含足够足够FetO含量含量(9%以上以上)；3.采用添加小粒石灰，合理控制炉渣碱度和采用添加小粒石灰，合理控制炉渣碱度和MgO合量合量(防止碱度防止碱度、MgO含量过高含量过高)等方法，加快脱磷阶段渣料熔化，促进脱磷等方法，加快脱磷阶段渣料熔化，促进脱磷反应。反应。42氧枪枪位对脱磷阶段氧枪枪位对脱磷阶段P含量影响含量影响

33、43炉渣炉渣FetO对脱磷阶段对脱磷阶段P含量影响含量影响4445210t210t转炉采用转炉采用SGRSSGRS工艺不同阶段工艺不同阶段PP含量分布含量分布脱磷阶段结束脱磷阶段结束PP降低至降低至0.0293%0.0293%，脱磷率平均，脱磷率平均为为59.6%59.6%，超过了常规转炉吹炼前期脱磷率，超过了常规转炉吹炼前期脱磷率; ;由于脱磷阶段脱磷效率高，脱碳阶段终点由于脱磷阶段脱磷效率高，脱碳阶段终点PP最最低可脱除至低可脱除至0.0060%0.0060%，平均为，平均为0.0096%0.0096%；能够满足除少数超低磷钢种能够满足除少数超低磷钢种( (如抗酸管线钢如抗酸管线钢) )外

34、外绝大多数钢种磷含量控制要求。绝大多数钢种磷含量控制要求。3、液态终渣快速固化技术、液态终渣快速固化技术采用采用SGRS工艺，对炉内所留的上炉液态渣必须加以固化，才能确工艺，对炉内所留的上炉液态渣必须加以固化，才能确保装入铁水时不发生激烈喷溅，引发重大安全事故；保装入铁水时不发生激烈喷溅，引发重大安全事故；新日铁对新日铁对MURC工艺的报道提及到液渣固化问题，但对技术细节未工艺的报道提及到液渣固化问题，但对技术细节未有介绍；有介绍；日本的钢厂不采用溅渣护炉工艺，新日铁很可能采用了向炉内加入日本的钢厂不采用溅渣护炉工艺，新日铁很可能采用了向炉内加入多量石灰或直接用废钢冷却固化炉渣的方法；多量石灰

35、或直接用废钢冷却固化炉渣的方法；本研究对加入多量石灰或利用废钢对液态渣固化的方法进行了试验本研究对加入多量石灰或利用废钢对液态渣固化的方法进行了试验，发现存在以下问题：，发现存在以下问题：1.如固化炉渣用石灰加入量多如固化炉渣用石灰加入量多(包括白云石包括白云石)，会造成脱磷阶段炉渣碱度和，会造成脱磷阶段炉渣碱度和MgO含量过高，导致倒渣困难；含量过高，导致倒渣困难；2.如通过装入废钢对液态渣进行冷却固化，由于国内废钢尺寸不均衡，会如通过装入废钢对液态渣进行冷却固化，由于国内废钢尺寸不均衡，会发生炉内废钢发生炉内废钢“搭棚搭棚”情况情况(炉底液渣不能固化炉底液渣不能固化)，存在重大安全隐患。，

36、存在重大安全隐患。46SGRS工艺炉内液渣快速固化技术工艺炉内液渣快速固化技术出钢结束后立即开始溅渣护炉操作，将部分炉渣溅至炉衬表面直接出钢结束后立即开始溅渣护炉操作，将部分炉渣溅至炉衬表面直接固化；固化；由于吹入大量氮气，炉底液态渣温度快速下降，大量高熔点相由液由于吹入大量氮气，炉底液态渣温度快速下降，大量高熔点相由液态渣中析出态渣中析出(3CaO SiO2、2CaO SiO2等等)，形成固态高熔点析出形成固态高熔点析出相与残余相与残余“RO”液相共存的炉渣体系液相共存的炉渣体系；溅渣结束后向炉内加入少量石灰，如炉渣溅渣结束后向炉内加入少量石灰，如炉渣MgO低于目标值，也可添低于目标值，也可

37、添加少量轻烧白云石；加少量轻烧白云石；添加少量石灰和白云石的目的主要是与渣中残余液态添加少量石灰和白云石的目的主要是与渣中残余液态“RO”相作用相作用，提高残余液渣，提高残余液渣CaO、MgO含量而使其快速固化；含量而使其快速固化；加入石灰、白云石后，前后倾动转炉使加入的石灰、白云石与残余加入石灰、白云石后，前后倾动转炉使加入的石灰、白云石与残余液态渣快速混合。液态渣快速混合。47固化处理后炉渣能谱面扫描分析固化处理后炉渣能谱面扫描分析48采用以上液态终渣快速固化技术后，绝大多数炉次炉渣固化操作采用以上液态终渣快速固化技术后，绝大多数炉次炉渣固化操作 时间（包括溅渣护炉）控制在时间（包括溅渣护

38、炉）控制在5.5 min以内以内；在采用在采用SGRS工艺生产的工艺生产的6万多万多炉次中，未发生任何铁水喷溅事故。炉次中，未发生任何铁水喷溅事故。4、SGRS工艺快速生产技术工艺快速生产技术采用采用SGRS炼钢工艺，增加了液态渣固化和脱磷阶段结束倒炼钢工艺，增加了液态渣固化和脱磷阶段结束倒渣操作，炼钢时间因此增加渣操作，炼钢时间因此增加56min；为了不降低炼钢产能，影响为了不降低炼钢产能，影响“转炉转炉-精炼精炼-连铸连铸”周期匹配，周期匹配，必须加快必须加快SGRS工艺过程；工艺过程；SGRS工艺快速生产技术主要包括：工艺快速生产技术主要包括：脱磷阶段高供氧强度吹炼工艺；脱磷阶段高供氧强

39、度吹炼工艺；快速倒渣技术；快速倒渣技术；SGRS炼钢生产组织、调度技术。炼钢生产组织、调度技术。49脱磷阶段高供氧强度吹炼工艺脱磷阶段高供氧强度吹炼工艺日本钢铁企业在转炉脱磷预处理冶炼中采用较低供氧强度，脱磷转日本钢铁企业在转炉脱磷预处理冶炼中采用较低供氧强度，脱磷转炉吹炼时间控制在炉吹炼时间控制在8min左右，以获得良好脱磷效果；左右，以获得良好脱磷效果；SGRS工艺脱磷阶段采用高供氧强度吹炼工艺，氧枪喷头、供氧强工艺脱磷阶段采用高供氧强度吹炼工艺，氧枪喷头、供氧强度均与常规转炉相同度均与常规转炉相同(马赫数马赫数2.0，供氧强度，供氧强度3.03.4Nm3/min /t）；）；为了减轻高速

40、供氧对脱磷不利影响，开发了为了减轻高速供氧对脱磷不利影响，开发了“先低后高先低后高”氧枪枪位氧枪枪位控制模式，以加强熔池搅拌、快速成渣。控制模式，以加强熔池搅拌、快速成渣。采用小粒石灰、分批多量加入铁矿石等促进化渣、有利于脱磷措施采用小粒石灰、分批多量加入铁矿石等促进化渣、有利于脱磷措施；脱磷阶段时间缩短至脱磷阶段时间缩短至45min范围，转炉炼钢总供氧吹炼时间控制范围，转炉炼钢总供氧吹炼时间控制在在15min以内，与常规转炉吹炼时间基本相当。以内，与常规转炉吹炼时间基本相当。50快速倒渣技术快速倒渣技术采用采用“先低后高先低后高”氧枪枪位控制模式，在脱磷阶段临近结束时提高氧枪枪位控制模式，在

41、脱磷阶段临近结束时提高枪位，增加渣中表面活性组元枪位，增加渣中表面活性组元FeO含量，提高炉渣泡沫化程度；含量，提高炉渣泡沫化程度；研究开发快速倒炉倒渣模式：研究开发快速倒炉倒渣模式：倒渣开始后一步即将炉体倾动至倒渣开始后一步即将炉体倾动至75 80 位置；位置；保持保持35秒后，再缓慢摇炉至近乎水平位置。秒后，再缓慢摇炉至近乎水平位置。首秦公司对炼钢平台做了改动，将平台与炉口间隙增加至首秦公司对炼钢平台做了改动，将平台与炉口间隙增加至1400 mm；为防止泡沫化炉渣从渣罐中溢出，开发了以为防止泡沫化炉渣从渣罐中溢出，开发了以C+SiO2为主要成分的为主要成分的专用抑渣剂。专用抑渣剂。采用以上

42、快速倒渣技术后，脱磷阶段结束后倒渣时间由采用以上快速倒渣技术后，脱磷阶段结束后倒渣时间由SGRS工艺工艺初期的初期的56min缩短至缩短至4.5min左右。左右。51“转炉转炉-精炼精炼-连铸连铸”生产组织生产组织52转炉转炉转炉转炉转炉转炉精炼炉精炼炉铸机铸机精炼炉精炼炉铸机铸机国内某钢厂转炉作业时间国内某钢厂转炉作业时间532602402202001801601401201008060402001 10 00 00 08 80 00 06 60 00 04 40 00 02 20 00 00 0转转炉炉“T T- -T T”时时间间，m mi in n频频数数（炉炉数数）均均 值值6 68

43、 8. .2 24 4标标 准准 差差 7 73 3. .0 08 8N N2 22 28 85 5002635491091313173166727675102232515886115“转炉转炉-精炼精炼-连铸连铸”生产组织生产组织54转炉转炉转炉转炉转炉转炉精炼炉精炼炉铸机铸机精炼炉精炼炉铸机铸机转炉转炉“转炉转炉-精炼精炼-连铸连铸”工序生产周期匹配工序生产周期匹配缩短炼钢辅助作业时间；缩短炼钢辅助作业时间；对对“转炉转炉-精炼精炼-连铸连铸”生产进行合理组织、调度：生产进行合理组织、调度： 将转炉补炉、设备维修等安排在连铸浇次空隙时间；将转炉补炉、设备维修等安排在连铸浇次空隙时间； 迁钢

44、迁钢4台板坯铸机台板坯铸机:浇铸窄断面铸坯时，采用浇铸窄断面铸坯时，采用“单炉对单机单炉对单机”模式；模式；浇铸宽断面铸坯，采用浇铸宽断面铸坯，采用“一座以上转炉对一台铸机一座以上转炉对一台铸机”模式。模式。首秦公司首秦公司3台板坯铸机：台板坯铸机：原来即存在转炉容量偏小，必须采用原来即存在转炉容量偏小，必须采用3座转炉对座转炉对2台铸机模式。采用台铸机模式。采用SGRS工艺后，继续采用原生产组织模式。工艺后，继续采用原生产组织模式。SGRS工艺总冶炼周期较常规转炉多大约工艺总冶炼周期较常规转炉多大约4min。5556迁钢一炼钢厂与首秦炼钢厂的设备配置迁钢一炼钢厂与首秦炼钢厂的设备配置“3 3

45、座转炉座转炉-2 -2座精炼炉座精炼炉-2 -2台铸机台铸机”生产匹配模式生产匹配模式3 3座转炉能够满足两台铸机供钢，不影响拉速和连浇炉数，钢产率座转炉能够满足两台铸机供钢，不影响拉速和连浇炉数，钢产率没有降低。没有降低。57迁钢二炼钢厂设备配置迁钢二炼钢厂设备配置“2 2座转炉座转炉-2 -2座精炼炉座精炼炉-2 -2台铸机台铸机”生产匹配模式生产匹配模式迁钢二炼钢厂主要生产窄断面铸坯，迁钢二炼钢厂主要生产窄断面铸坯，2 2座转炉能够满足两台铸机供座转炉能够满足两台铸机供钢，不影响拉速和连浇炉数，钢产率也没有降低。钢，不影响拉速和连浇炉数，钢产率也没有降低。迁钢迁钢SGRS工艺连续生产工艺

46、连续生产“甘特图甘特图”58SGRS工艺操作时间对比工艺操作时间对比59常规转炉常规转炉时间时间SGRSSGRS工艺工艺时间时间溅渣护炉溅渣护炉312312溅渣护炉溅渣护炉425425装废钢装废钢129129装废钢装废钢130130装铁水装铁水231231装铁水装铁水232232吹炼吹炼14281428脱磷阶段吹炼脱磷阶段吹炼410410脱磷结束倒渣脱磷结束倒渣431431脱碳阶段吹炼脱碳阶段吹炼108108副枪测定副枪测定5656副枪测定副枪测定5757出钢出钢648648出钢出钢648648倒渣倒渣3030倒渣倒渣其它其它829829其它其它721721总计总计38233823总计总计42

47、2242225、SGRS炼钢工艺数学模型炼钢工艺数学模型在在SGRS工艺试验研究初期，即高度重视工艺控制模型的研工艺试验研究初期，即高度重视工艺控制模型的研发工作；发工作；在渣罐车配置了称量装置，通过大量试验得到了影响炉内渣在渣罐车配置了称量装置，通过大量试验得到了影响炉内渣量的经验公式，并在此基础上开发了量的经验公式，并在此基础上开发了SGRS工艺控制模型；工艺控制模型；模型已在实际生产中以离线模式运行模型已在实际生产中以离线模式运行(指导操作指导操作)，吹炼终点，吹炼终点控制一次成功率达到了控制一次成功率达到了90%左右；左右；与首钢自动化信息技术公司合作，研究开发与首钢自动化信息技术公司

48、合作，研究开发SGRS炼钢工艺炼钢工艺全自动控制系统，预计在一年内可全面投入运行。全自动控制系统，预计在一年内可全面投入运行。60工艺模型构成工艺模型构成1. 脱磷阶段炉渣控制模型脱磷阶段炉渣控制模型2. 脱碳阶段炉渣控制模型脱碳阶段炉渣控制模型3. SGRS工艺热平衡、氧平衡计算模型工艺热平衡、氧平衡计算模型4. 动态终点控制模型动态终点控制模型5. SGRS工艺专家知识库工艺专家知识库61SGRS工艺模型控制界面工艺模型控制界面62难点：炉内渣量波动难点：炉内渣量波动63脱磷结束倒渣脱磷结束倒渣60%脱磷结束倒渣脱磷结束倒渣40%第二阶段正常渣量：第二阶段正常渣量：12t（57kg/t）非

49、正常炉次第二阶段最大渣量：非正常炉次第二阶段最大渣量： 18t（85.7kg/t）计算选用：计算选用：炉渣比热：炉渣比热：1250J/kg/钢水比热：钢水比热：840J/kg/第二阶段炉渣升温：第二阶段炉渣升温：1320 1680炉渣炉渣FetO含量：含量：第一阶段：第一阶段：12%第二阶段：第二阶段：18%渣量波动对终点温度影响：渣量波动对终点温度影响：-16.2渣量波动对氧气用量影响：渣量波动对氧气用量影响：+0.36Nm3/t炉内渣量波动造成影响炉内渣量波动造成影响646、脱磷阶段煤气回收与干法除尘防、脱磷阶段煤气回收与干法除尘防“泄爆泄爆”技术技术采用采用SGRS工艺，脱磷阶段吹炼时间

50、在工艺，脱磷阶段吹炼时间在4.5min左右，由于必左右，由于必须保证煤气安全回收所需要的须保证煤气安全回收所需要的“前烧期前烧期”和和“后烧期后烧期”，如采，如采用常规转炉煤气回收工艺，脱磷阶段煤气回收时间很短；用常规转炉煤气回收工艺，脱磷阶段煤气回收时间很短；尚不知新日铁尚不知新日铁MURC工艺在脱磷阶段是否回收煤气，但日本工艺在脱磷阶段是否回收煤气，但日本的钢铁厂在转炉铁水脱磷预处理时（吹炼时间的钢铁厂在转炉铁水脱磷预处理时（吹炼时间8min左右），左右），不回收煤气；不回收煤气；为了进一步提高为了进一步提高SGRS工艺经济效益，首秦公司开发了工艺经济效益，首秦公司开发了SGRS工艺脱磷阶

51、段煤气回收技术。工艺脱磷阶段煤气回收技术。65脱磷阶段回收煤气技术脱磷阶段回收煤气技术1. 缩短缩短“后烧期后烧期”时间：时间：转炉烟气从炉口运行至煤气换向阀需要转炉烟气从炉口运行至煤气换向阀需要2030s时间，为了多回收煤气时间，为了多回收煤气，将后烧期时间从，将后烧期时间从60s减少至减少至30 s，增加了，增加了30s回收煤气的时间。回收煤气的时间。2. 取消延迟响应时间：取消延迟响应时间：转炉煤气成分达标后，延时转炉煤气成分达标后，延时30s后才开始回收煤气。通过大量分析发现后才开始回收煤气。通过大量分析发现煤气煤气CO浓度达标后，其含量总是呈上升趋势。据此取消了回收煤气延浓度达标后，

52、其含量总是呈上升趋势。据此取消了回收煤气延迟响应迟响应30s规定，增加了煤气回收时间。规定，增加了煤气回收时间。3. 三通阀、水逆阀控制操作：三通阀、水逆阀控制操作：为了保证为了保证SGRS工艺增加煤气时间后的安全性，对脱磷阶段煤气管路三工艺增加煤气时间后的安全性，对脱磷阶段煤气管路三通阀、水逆阀控制做了更严格规定。通阀、水逆阀控制做了更严格规定。66首秦公司实现了首秦公司实现了SGRSSGRS工艺脱磷阶段回收煤气目标，脱磷阶工艺脱磷阶段回收煤气目标，脱磷阶 段煤气回收时间平均为段煤气回收时间平均为1.86min1.86min，可多回收，可多回收14.9m m3 3/t/t煤气。煤气。干法除尘

53、防干法除尘防“泄爆泄爆”技术技术迁钢二炼钢厂采用干法除尘，采用迁钢二炼钢厂采用干法除尘，采用SGRS工艺后遇到以下困难：工艺后遇到以下困难：1. 脱磷阶段开吹时，由于熔池表面渣层厚，容易引起点火滞后而发生脱磷阶段开吹时，由于熔池表面渣层厚，容易引起点火滞后而发生“泄爆泄爆”；2. 脱磷阶段结束时炉气脱磷阶段结束时炉气CO含量高，提枪后易发生含量高，提枪后易发生“泄爆泄爆”报警；报警；3. 脱碳阶段开吹后立即生成大量脱碳阶段开吹后立即生成大量CO易造成系统易造成系统“泄爆泄爆”，因此必须，因此必须降低氧气流量以控制炉气量；降低氧气流量以控制炉气量；4. 脱碳阶段开始时已有较厚渣层，采用低流量供氧

54、容易发生点火不畅脱碳阶段开始时已有较厚渣层，采用低流量供氧容易发生点火不畅，大量，大量O2进入管路造成进入管路造成“泄爆泄爆”；5. 脱碳阶段由于脱碳阶段由于渣料渣料加入量减少，炉气温度升高，易发生蒸发冷却器加入量减少，炉气温度升高，易发生蒸发冷却器出口温度报警而提枪的故障。出口温度报警而提枪的故障。67干法除尘防干法除尘防“泄爆泄爆”技术技术1. 开发了蒸发冷却器事故喷水模式程序，实现了二次下枪蒸发冷却器开发了蒸发冷却器事故喷水模式程序，实现了二次下枪蒸发冷却器喷水自动控制，消除了蒸发冷却器出口温度高报警；喷水自动控制，消除了蒸发冷却器出口温度高报警；2. 延长蒸发冷却器氮气吹扫时间，解决了脱磷阶段提枪后易形成爆炸延长蒸发冷却器氮气吹扫时间，解决了脱磷阶段提枪后易形成爆炸性混合气体问题；性混合气体问题；3. 氧气流量阀开度由氧气流量阀开度由30%调整为调整为35%，解决开吹点火不畅问题；，解决开吹点火不畅问题；4. 氧枪开氧点枪位由氧枪开氧点枪位由15.5m降低至降低至13.73m；5. 脱磷阶段供氧速率由脱磷阶段供氧速率由700Nm3/min调整为吹炼调整为吹炼13min时为时为700 Nm3 /min，34.5min时为时为633Nm3/min，降低脱磷，降低脱磷阶段提枪后炉气中阶段提枪