钢研总院炉外精炼技术-曾加庆

低成本、高效化、稳定性 低成本 高效化 稳定性 生产洁净钢工艺技术
钢铁研究总院 2013年8月 桂林

报告提纲
z低成本、高效化、稳定性生产洁净钢
生产体系的构成 z底吹搅拌与顶吹供氧的协同作用 z新工艺关键技术要领 z新工艺技术先进性的分析 z综合效益分析 z建议

一、低成本、高效化、稳定性生产洁 净钢生产工艺的构成
„复吹转炉前期快速脱硅、脱磷
和中间倒渣 中
„转炉少渣炼钢及高拉碳出钢 „转炉脱碳期锰矿熔融还原 „转炉脱碳期炉渣留渣操作及脱
碳炉渣热循环

二、底吹搅拌与顶吹供氧的协同作用 二、
炼钢的目的及主要反应形式： 炼钢的目的及主要反应形式
转炉炼钢过程须去除的杂质元素： 铁水中的碳、磷、硫等； 去除上述杂质过程中额外产生的有害杂质：
硫主要在铁水预 硫 要在铁水预 处理阶段去除！
氧 氮 氢等； 氧、氮、氢 等
现代转炉炼钢追求的目标：低成本、高效率、 现代转炉炼钢追求的目标 低成本 高效率 稳定性去除上述杂质元素，或抑制上述杂质元 素在钢中的富集！

二、底吹搅拌与顶吹供氧的协同作用 二、 炼钢过程磷和硫去除： 炼钢过程磷和 硫去除：
炉渣—钢水间的液-液反应； 2[P]+5(FeO)+3(CaO)=（3CaO.P2O5）+5[Fe]; [S]+(CaO)=(CaS)+[O]
热力学条件：熔池温度、化学成分（对氧气流股的依赖性较低！）； 动力学条件：液-液分层，须具备均衡的熔池搅拌条件！
促进渣 钢间液 液反应。 促进渣-钢间液-液反应

二、底吹搅拌与顶吹供氧的协同作用 二、 底吹搅拌与顶吹供氧的协同作用 炼钢过程碳的脱除：
氧气流股与钢水间的气—液反应：2[C]+{O2}=2{CO}; 炉渣与钢水间的液—液反应：[C]+(FeO)=[Fe]+{CO}；
热力学条件：熔池温度、化学成分、气相分压（对氧气
流股的依赖性很强！）；
动力学条件：熔池搅拌！
脱碳反应的副产品
{CO} { }可以对熔池产生附加搅拌作用 可以对熔池产生附加搅拌作用！

二、底吹搅拌与顶吹供氧的协同作用 二、
转炉炼钢过程中的动力学条件：
氧气流股对熔池的搅拌： „不单纯是气体搅拌器，必须以合理供氧为主； 不单纯是气体搅拌器 必须以合理供氧为主 „氧气流股对熔池搅拌过于集中，有死区！ 碳-氧反应产生CO 氧反应产生CO气体对熔池搅拌： 气体对熔池搅拌： „冶炼初期：温度低，碳焰未上来，渣钢之间
的搅拌很弱，对前期脱磷极为不利（软吹和硬 吹均不利！）
顶吹 氧气
CO 气泡 金属 熔池
„冶炼中期：碳氧反应剧烈，氧气流股作用区 冶炼中期 碳氧反应剧烈 氧气流股作用区
温度急升，熔池搅拌过度，诱发“喷溅”！
„冶炼后期：碳氧反应明显减弱，以氧气流股
搅拌熔池为主，钢水过氧化严重！
顶吹转炉或复吹效果差的 转炉均不能很好地满足炉 渣—钢水之间动力学要求！

二、底吹搅拌与顶吹供氧的协同作用 二、
转炉炼钢过程中的热力学条件：
有害杂质元素去除的热力学条件比较容易实现： 有害杂质元素去除的热力学条件比较容易实现
温度控制：高温反应、冷却剂加入量； 成渣路线的合理确定：已有成熟的经验；
转炉炼钢过程中的动力学条件：
实现持续、均衡、协调的动力学条件比较难：
顶吹氧枪对熔池的搅拌（以供氧为主、受限）； 碳-氧反应产生CO 氧反应产生CO气体对熔池的搅拌（不均衡）； 气体对熔池的搅拌（不均衡）；
结论： 论 须借助高效的底吹手段，优化对熔池
的搅拌，达到顶吹与底吹的协同搅拌效果！

三、新工艺关键技术要领
高炉炼铁
铁水脱硫
转炉炼钢
钢水精炼
真空脱气
„ 现有流程都具备生产高洁净度钢水的能力， 现有流程都具备生产高洁净度钢水的能力 竞争力体现在生产成本、 体现在生产成本
效率和过程控制的稳定性等。 转炉冶炼过程优化的潜力仍很大 对降低生产成本、进一步提高钢水洁 „ 转炉冶炼过程优化的潜力仍很大，对降低生产成本、进 步提高钢水洁 净度、工艺稳定顺行等会产生重要影响，国内外有成功经验可以借鉴。
转炉流程生产洁净钢的操作误区：
„ 铁水预处理深脱硫与炼钢过程回硫; 转炉 高碳 低温 中等碱度 小渣量 半钢脱磷 与 低碳 高温 „ 转炉“高碳、低温、中等碱度、小渣量、半钢脱磷”与“低碳、高温、 高碱度、大渣量、过氧化钢水脱磷”操作制度的选择; „钢水过氧化与铝脱氧、再脱硫及夹杂物变性。

新日铁开发的LD-ORP和MURC技术：
LD-ORP技术：一个转炉内完成脱硅、脱磷，生产的半钢铁水倒入第二个转炉 技术 个转炉内完成脱硅 脱磷 生产的半钢铁水倒入第 个转炉 进行少渣快速托碳炼钢，高磷炉渣与脱碳炼钢完全分离； MURC技术 MURC技术：一个转炉内完成脱硅、脱磷，中间倒渣后再脱碳升温，脱碳期炉 个转炉内完成脱硅 脱磷 中间倒渣后再脱碳升温 脱碳期炉 渣留渣操作，为下一炉脱磷操作提供一定碱度的熔渣，减少石灰消耗。
完成前期脱硅、 脱磷后， 定 脱磷后，一定 要进行一定程 度的炉渣 铁 度的炉渣—铁 水分离操作！ 解决铁水高效 脱磷和钢水过 氧化问题！

Development of effective refining process consisting of both hot metal pretreatment and decarburization in two top‐bottom blown converters
Operating conditions Dephosphorization furnace R t Reactor Top blowing Bottom blowing bl i Flux Blowing time Decarburization furnace
250t BOF(STB)
O2(1.0‐1.3Nm3/min.t) O2(2.0‐2.7Nm3/min.t) CO2(0.05 (0 05‐0.2Nm 0 2N 3/min.t) / i t)
BOF slag‐Fe ore‐CaO‐flourspar 30‐60kg/t g/ 8‐12min Typical conditions of treatment CaO‐MgO 10‐20kg/t g/ 13‐18min
Hot metal temperature Tap temperature Mn‐ore Mn yield [ ]E.P [Mn] [C]E.P
1300‐1320℃ 1650‐1670℃ 17‐20kg/t 65‐75%
0 7‐0.8% 0.7 0 8%
0.08‐0.12%