洁净钢生产前沿技术
第二篇洁净钢发展及钢中夹杂物控制

Institute of Ferrous Metallurgy
脱氧产物总结
• 单个脱氧产物的直径一般小于10μm,由于尺寸较小,除非最终产品要求极高, 一般不会危害钢材的使用性能; • 若脱氧产物与炉渣、耐材反应形成大颗粒夹杂,则会对钢材性能产生严重影响。
表 不同钢中发现的典型脱氧产物 钢种 Al镇静钢 Si镇静钢 Ca处理镇静钢 Al镇静钢,有残余Mg 钛处理镇静钢 脱氧产物类型 Al2O3 SiO2 、MnO-SiO2 CaO-Al2O3 MgAl2O4 Al2O3、 TiOx、 TiN 备注 脱氧后在钢液中形成,固态 脱氧或凝固过程中形成,固态或液态夹杂物 与氧化铝反应形成,固态或液态 与氧化铝反应形成,固态 TiOx形成于二次氧化过程, TiN形成于凝固 过程,均为固态夹杂物
2.3 钢种对夹杂物特征的要求
钢种 IF钢 汽车深冲钢板 易拉罐钢 压力容器钢 抗HIC钢(油气管) 管线钢 滚珠轴承 帘线钢 重轨钢 最高纯净度,×10-6 [C]≤30, [N] ≤40, T.O ≤40 [C]≤10, [N] ≤50 [C]≤10, [N] ≤30 [C]≤30, [N] ≤30, T.O ≤20 [P] ≤70 [P]≤50, [S] ≤10 [S]≤30, [N] ≤35, T.O ≤30 T.O ≤10 [H]≤30, [N] ≤40, T.O ≤15 [H]≤2, [N] ≤40, T.O ≤20 最小夹杂物尺寸,μm
图 FeO-MnO-SiO2 三元相图
Institute of Ferrous Metallurgy
钢中夹杂物来源Ⅰ---脱氧产物
• Si+Mn+Al脱氧
• 脱氧产物:
MnO·SiO2
℃ 1150
钢铁行业新技术应用案例

钢铁行业新技术应用案例随着科技的不断进步和创新,钢铁行业也不断引入新技术来提升生产效率、改善产品质量以及减少环境污染。
本文将介绍几个钢铁行业中成功应用新技术的案例。
1. 智能化生产线随着人工智能和自动化技术的发展,智能化生产线在钢铁行业得到了广泛应用。
智能化生产线利用高精度传感器和先进的控制系统,能够实时监测和控制生产过程中的各个环节,提高生产效率和产品质量。
例如,通过智能化生产线,钢铁企业可以自动调节炼钢炉内的温度和氧化还原状态,使钢材的成分更加均匀稳定。
2. 虚拟现实技术在维修保养中的应用钢铁行业的设备需要定期进行维修和保养,以确保其正常运行。
传统的维修保养需要技术人员亲身到现场进行操作,这不仅费时费力,还存在一定的风险。
而虚拟现实技术可以改变这一情况。
虚拟现实技术可以将设备的模型呈现在技术人员的眼前,技术人员可以通过虚拟现实设备进行远程操作和指导,不仅提高了维修保养的效率,还减少了意外事故的发生。
3. 大数据分析在质量控制中的应用钢铁行业对产品的质量控制要求非常高,而大数据分析可以帮助企业从海量的数据中找出有价值的信息,指导质量控制和过程改进。
通过收集和分析各个环节的数据,企业可以实时掌握产品的生产过程和质量特征,及时发现问题并采取措施解决。
例如,钢铁企业可以通过大数据分析,预测和避免炼钢过程中的缺陷,提高产品的一致性和可靠性。
4. 绿色环保技术在钢铁生产中的应用钢铁生产是一种资源消耗和环境污染较为严重的行业,而绿色环保技术的应用可以降低对环境的影响。
例如,通过采用清洁能源替代传统的能源供应方式,如风能和太阳能,可以减少二氧化碳等有害气体的排放。
另外,钢铁企业还可以通过改进工艺流程和使用环保材料,减少废水和废气的排放。
绿色环保技术的应用既符合可持续发展的要求,也提升了企业形象和竞争力。
5. 区块链技术在供应链管理中的应用区块链技术可以实现信息的去中心化控制和不可篡改性,因此在供应链管理中有着广泛的应用前景。
洁净钢生产工艺技术

洁净钢生产工艺技术1. 简介洁净钢是一种具有高纯度、低气体含量和低不纯物含量的钢材。
洁净钢的生产工艺技术在钢铁行业中起着重要的作用。
本文将介绍洁净钢的生产工艺技术、工艺流程和相关设备。
2. 洁净钢生产工艺技术的意义洁净钢的生产工艺技术可以有效降低钢材中的气体含量和不纯物含量,提高钢材的纯度和质量。
洁净钢广泛应用于汽车制造、航空航天、电子设备等高端领域,对提高产品的品质和性能具有重要意义。
3. 洁净钢生产工艺技术的主要方法洁净钢的生产工艺技术主要包括如下几种方法:3.1 精炼精炼是洁净钢生产的关键步骤之一。
通过在高温条件下对炼钢液进行溶解和脱气处理,可以将钢液中的气体含量和不纯物含量大大降低,提高钢材的纯度。
3.2 熔盐浸渍熔盐浸渍是一种将钢材浸入熔盐中,通过离子交换和溶解作用去除钢材表面的氧化物和其他杂质的方法。
这种方法可以显著降低钢材中的含氧量和含杂质量,提高钢材的纯度。
3.3 真空处理真空处理是将钢材放入真空设备中进行处理的方法。
利用真空环境可以有效去除钢材中的气体,减少钢材中的含气量和含杂质量,提高钢材的纯度。
3.4 气体透平气体透平是通过气体的透平作用去除钢材中的气体的方法。
通过将高速气体喷射到钢材中,可以将钢材中的气体冲出,降低钢材中的气体含量。
3.5 再结晶控制再结晶控制是通过控制钢材的热处理过程中的再结晶过程,来提高钢材的晶粒度和纯度的方法。
通过精确控制再结晶过程中的温度和时间,可以得到具有更好性能和纯度的洁净钢材。
4. 洁净钢生产工艺技术的工艺流程洁净钢的生产工艺技术一般包括以下几个主要步骤:1.原料准备:将适量的生铁、废钢和合金等原料按照一定比例混合。
2.熔炼:通过高炉冶炼或电炉冶炼,将原料熔化成钢水。
3.精炼:在精炼炉中对钢水进行溶解和脱气,去除其中的气体和不纯物。
4.过滤:通过过滤器将钢水中残余的杂质和固体颗粒去除。
5.熔盐浸渍:将钢材浸入熔盐中,去除表面氧化物和其他杂质。
洁净钢生产技术的发展与耐火材料的相互关系

总之,洁净煤技术作为一项重要的能源技术,在缓解全球能源危机和保护环 境方面具有重要意义。今后,我们应进一步加大洁净煤技术的研究与推广力度, 促进其在全球能源转型中发挥更大的作用。
在当今时代,空气洁净技术已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分。尤 其在最近几年,随着全球气候变化的加剧和新冠疫情的爆发,空气洁净技术的度 越来越高。本次演示将介绍空气洁净技术的新发展,包括其应用领域、技术原理、 创新实践等方面,并探讨未来的发展方向。
近年来,空气洁净技术取得了许多突破性进展。其中,一种新型的空气净化 技术——光触媒净化技术备受。光触媒净化技术主要利用紫外线的照射,激活光 触媒反应,产生具有氧化能力的自由基,从而分解和去除空气中的有害物质。与 传统的空气净化技术相比,光触媒净化技术具有更高效、更环保、更持久等优点, 因此被广泛应用于室内空气净化、工业废气处理等多个领域。
洁净钢生产技术的未来发展
随着科技的不断发展,洁净钢生产技术也在不断创新和进步。未来洁净钢生 产技术的发展将朝着高效、节能、环保的方向发展。同时,新材料的研发和应用 也将推动洁净钢生产技术的进步。例如,以纳米技术为基础的纳米耐火材料、纳 米金属陶瓷等新型材料的出现和应用,将为洁净钢生产技术的发展带来新的机遇 和挑战。
1、建筑领域:洁净钢在建筑领域被广泛应用于桥梁、高层建筑、厂房等结 构件的制作。
2、汽车领域:洁净钢在汽车制造业中具有重要作用,用于生产高性能汽车 零部件,提高汽车的安全性和舒适性。
3、家电领域:洁净钢在家电行业主要用于生产高档次、高性能的家电产品, 如高档冰箱、洗衣机等。
四、洁净钢的优势
相比其他钢种,洁净钢具有以下优势:
五、结论
综上所述,洁净钢因其优良的性能和广泛的应用领域,具有极大的重要性和 价值。随着科技的不断发展,相信洁净钢在未来还将发挥更大的作用,推动工业 领域的进步。我们期待着洁净钢在未来的发展趋势和更多创新应用。
钢铁行业如何实现工艺技术革新

钢铁行业如何实现工艺技术革新钢铁行业作为国民经济的重要支柱产业,对于国家的现代化建设和工业发展起着至关重要的作用。
然而,随着时代的进步和市场需求的不断变化,传统的钢铁生产工艺技术已经难以满足日益提高的质量、环保和效率要求。
因此,实现工艺技术革新成为钢铁行业发展的必然选择。
要实现钢铁行业的工艺技术革新,首先需要加强研发投入。
研发是推动技术进步的核心动力。
钢铁企业应积极与高校、科研机构合作,共同开展前瞻性的研究项目。
例如,在新型合金材料的研发方面,通过深入研究合金元素的作用机制和优化合金配方,可以开发出具有更高强度、更好耐腐蚀性和优异加工性能的钢材,满足高端制造业对特殊材料的需求。
智能化生产是当前钢铁行业工艺技术革新的重要方向之一。
通过引入先进的传感器、物联网技术和大数据分析,实现生产过程的实时监测和精准控制。
在炼铁环节,利用智能化的监测系统可以实时掌握高炉内的温度、压力、气体成分等关键参数,从而优化炉料结构和操作工艺,提高炼铁效率和质量。
在炼钢环节,基于大数据分析的炼钢模型能够精确预测钢水成分和温度的变化,为调整炼钢工艺提供科学依据,减少废品率。
节能减排技术的创新也是工艺技术革新的关键所在。
钢铁生产过程中会消耗大量的能源,并产生大量的污染物。
为了实现可持续发展,必须加大对节能减排技术的研发和应用。
例如,推广干熄焦技术,不仅可以回收焦炭显热用于发电,还能减少湿法熄焦带来的环境污染。
开发和应用新型的余热回收利用系统,将生产过程中产生的余热转化为蒸汽或电能,提高能源利用效率。
同时,采用先进的脱硫、脱硝和除尘技术,降低废气排放,减少对大气环境的影响。
工艺装备的升级换代对于提高生产效率和产品质量具有重要意义。
例如,采用大型化、高效化的炼铁高炉和炼钢转炉,可以提高生产规模和生产效率。
引进高精度的轧钢设备,能够生产出尺寸精度更高、表面质量更好的钢材产品。
此外,不断更新和改进生产线上的自动化控制设备,提高生产过程的稳定性和可靠性。
洁净制造技术在半导体行业中的应用研究

洁净制造技术在半导体行业中的应用研究随着半导体产业的快速发展,洁净制造技术在该领域的应用越来越广泛。
半导体制造需要对材料、工具和工艺的严格控制,因此制造过程中必须保持洁净和无菌的环境。
洁净制造技术就是为此而生的。
一、洁净制造技术的发展洁净制造技术的发展源于二战后的民用核能产业。
由于核反应堆内必须保持严格的洁净程度,因此研究生产洁净环境技术成为了当时的重要课题。
此后,洁净制造技术逐渐扩展到其他领域,如航空航天、医药制造等。
在半导体制造领域,洁净制造技术也得到广泛应用。
二、洁净制造技术的重要性半导体制造环境中,每一小粒子都有可能对产品产生负面影响。
因此,制造过程中必须确保环境洁净,以避免外部的异物进入。
洁净制造技术可以有效减少半导体生产过程中的杂质,提高产品质量。
与此同时,它也能够提高生产效率和生产能力。
三、洁净制造技术的应用现状目前,在半导体制造领域,洁净制造技术已经成为了必备的技术之一。
根据制造过程的需要,半导体生产车间被分为几个不同的洁净级别。
其中最高级别为100级洁净区,被用于生产高精度的半导体器件。
此外,还有1000级和10000级洁净区,用于生产低端的半导体产品。
在生产过程中,洁净制造技术主要应用于三个环节:半导体晶圆清洗、制造过程中清洗杂质和工具,以及生产设备的清洗和保养。
四、洁净制造技术的发展方向未来,随着半导体产业的快速发展,洁净制造技术也将迎来新的挑战和发展。
其中,以下几点是值得重视的:1. 互联网和物联网技术的发展,将对半导体行业的生产要求提出更高的要求。
2. 车联网和智能制造的发展,将对半导体行业的生产方式和要求带来新的改变。
3. 科技的不断进步,将促进洁净制造技术的不断革新和创新。
结语洁净制造技术是半导体行业中必不可少的一种技术。
随着半导体市场的快速发展,洁净制造技术也将越来越重要。
现在,制造商们需要关注这一技术的发展趋势,以保持在该领域的领先地位。
钢铁行业的技术趋势展望未来发展的关键技术和创新方向

钢铁行业的技术趋势展望未来发展的关键技术和创新方向钢铁行业一直以来都是许多国家重要的基础产业之一。
近年来,随着世界各国对环境保护和可持续发展的日益关注,钢铁行业也面临着巨大的挑战与机遇。
在这种背景下,未来钢铁行业的发展需要调整和创新,以适应技术的变革和市场的需求。
本文将探讨钢铁行业未来发展的关键技术和创新方向。
一、智能制造与自动化技术随着信息技术和智能制造技术的迅猛发展,钢铁行业也正逐渐向智能制造转型。
智能制造与自动化技术的应用可以提高生产效率、降低能耗,并且减少产生的废物和排放物。
其中,人工智能、物联网、大数据和云计算等技术在智能制造领域有着广泛的应用。
首先,人工智能技术在钢铁生产中具有巨大的潜力。
通过对生产流程、设备运行状态等数据的分析和处理,人工智能可以实现设备的智能诊断和预测维护,提高生产效率和降低故障率。
其次,物联网技术的应用可以实现设备之间的互联互通,实现数据共享和智能控制。
通过物联网技术,钢铁企业可以实现对生产过程的实时监控和管理,提高生产效率和资源利用率。
另外,大数据和云计算技术的应用也有助于钢铁生产的智能化和数据化。
通过对海量的生产数据进行分析和挖掘,钢铁企业可以优化生产计划、提高产品质量,并且减少能源消耗和废物排放。
二、绿色制造与循环经济技术作为高能耗行业,钢铁生产对环境的影响较大。
为了实现可持续发展,钢铁行业需要推动绿色制造和循环经济技术的应用。
首先,绿色制造技术可以帮助钢铁企业降低能耗和环境污染。
例如,先进的炼钢技术可以减少碳排放和氮氧化物的产生,同时提高燃料利用率和炼钢效率。
此外,新型的高温煤气净化技术和炉渣综合利用技术也可以减少废气和废渣的排放。
其次,循环经济技术在钢铁行业有着广阔的应用前景。
通过废物资源的回收和再利用,钢铁企业可以降低原材料成本,减少废物排放,同时实现资源的可持续利用。
例如,废钢的回收和再利用可以减少对原材料的依赖,同时减少钢铁生产过程中的能耗和碳排放。
耐酸管线钢发展趋势分析

耐酸管线钢发展趋势管线钢的发展始于20世纪20年代初,至今已有近1个世纪的历程。
当前世界范围内管线工程应用的主流钢级由A、B级钢跨越至X70、X80,X90~X120。
并且检验标准由耐酸性PH=5.2弱酸性提高到PH=2.8~3.2的强酸性。
总的来看,耐酸管线钢发展趋势是:高洁净冶炼控制技术,超低Mn成分设计理念及高等级、双抗性。
即:1、高洁净钢冶炼技术对于耐酸性管线钢来说,P、S有害元素的含量越低越好。
一般要求w(P)不超过0.015%甚至低于0.010%。
w(S)不超过0.005%,甚至0.002%。
为了达到高洁净的冶炼水平,应采取以下措施:1)优质低P、低S铁水,采用CaC2、CaO、CaF2等钙质脱硫剂或镁质脱硫剂将铁水中w(S)降至0.001%以下;2)严格控制废钢、石灰石等的加入量,避免在转炉中回硫过多。
一般要求使用的石灰中w(S)稳定在0.015%~0.025%之间。
主要使用低硫废钢,保证其入炉w(S)不超过0.001%;3)LF炉是脱硫的关键设备,采用造高碱度、还原性渣进行进一步的深脱硫。
一般w(S)不超过0.001%;4)为了避免S、Mn结合形成MnS夹杂,以及进一步洁净钢水,必须使用RH真空炉和钙处理,使夹杂物球团化,避免夹杂物对管线钢耐酸性能造成危害。
5)采取减小过热度、恒速浇铸、控制铸机状况(特别是扇形段辊缝和接弧精度及喷嘴工作状况)等措施减少铸坯中心偏析。
2、超低Mn成分设计目前高级别耐酸管线钢X65、X70几乎全部采用超低C-低Mn的成分体系,复合添加Nb、Ti、Ni、Mo等元素来保证强度。
超低Mn(w(Mn)≤0.6%)的合金成分设计体系有利于减少MnS夹杂生成,减弱中心偏析,降低管线钢酸性服役时开裂的风险。
Mn为重要的固溶强化元素,其含量减少必然带来强度的损失。
为保证管线钢的强度性能,超低Mn管线钢需要复合添加适当的Nb、Cr、Ti等。
利用Nb的细化奥氏体和扩大再结晶温度的特性,充分细化组织晶粒尺寸,同时通过(Ti,Nb)(C,N)的析出强化效果,保证钢板的强度等力学性能。
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洁净钢生产前沿技术1前言钢的洁净度是反映钢的总体质量水平的重要标志,是钢的内在质量的保证指标。
钢的洁净度通常由钢中有害元素含量以及非金属夹杂物的数量、形态和尺寸来评价。
为了获得“清洁和纯净”的钢,常常要降低和控制钢的C、P、S、N、H和T.O,因为这些元素的单一或综合作用的结果,可以大大地影响钢的性能,如抗拉强度、成型性、韧性、可焊性、抗裂纹和抗腐蚀性、各向异性、疲劳性能等。
因此,为了改善钢的性能,当今钢铁冶金技术特别注意降低钢中的P、S、N、H、T.O,并根据钢种需要降低和控制钢中C的含量。
近半个世纪以来,特别是钢铁产品面临被新型工程材料如铝、塑料、玻璃等取代的巨大压力和挑战的今天,提高钢的洁净度越来越成为钢铁冶金技术研究的重要课题,也可以说提高钢的洁净度已成为每一个钢铁产品的任务。
生产纯净钢,一是要提高钢的纯净度,二是严格控制钢中非金属夹杂物的数量和形态。
不同钢种对纯净度的要求和对夹杂物的敏感性不同。
表1是典型钢种的洁净度的要求。
表1 典型钢种的洁净度要求因此,在激烈的市场竞争条件下,提高钢的洁净度,进一步减少钢中夹杂物的含量,是冶金企业提高产品竞争力的主要途径之一。
上述原因使纯净钢及其生产技术迅速发展。
目前国内外许多钢厂已建立起大规模生产超纯净钢(钢中杂质总量:S+P+N+H+T.O≤100ppm)生产体制。
本文力图对纯净钢及其生产工艺的发展进行综述,以及分析洁净钢发展的前景。
2洁净钢的技术要求2.1超低硫钢硫在钢中以硫化物(MnS、FeS、CaS等)形式存在,对力学性能的影响是:(1)加大各向异性,使钢材横向、厚度方向强度、塑性、冲击等性能显著低于轧制方向(纵向),特别是钢板低温冲击性能;(2)显著降低钢材抗氢致裂纹能力,因此,用于海洋工程、铁道桥梁、高层建筑、大型储氢罐的钢板,硫的质量分数已控制在50ppm以下。
硫还影响钢材抗腐蚀性能,用于输送含H2S等酸性介质油气管线钢,w[S]降至(5~10)ppm。
此外硫对钢材热加工性能、可焊性均产生不利影响。
新日铁大分厂生产深冲钢板转炉流程:铁水沟脱硅—铁水喷粉深脱硫—LB/OB转炉脱碳—RH-PB循环脱气喷粉。
用CaO+CaF2粉剂喷粉,脱硫率达80%,w[S]达10ppm。
技术关键在于提高转炉铁水装入比,减少铁水带入渣。
真空喷粉RH-PB或V-KIP可避免钢水翻腾、氧化与吸氮,但真空设备昂贵。
2.2低磷钢磷对钢材延性、低温冲击、调质钢回火脆性有很大影响。
由于磷是表面活性杂质,在晶界及相界面偏析严重,往往达到平均浓度的数千倍,因此在洁净钢要求w[P]≤100ppm,在超纯净钢如w[Ni]=9%、作低温储罐用钢,w[P]≤30ppm。
川崎水岛厂生产极低磷低温容器罐用钢,在鱼雷车内将[Si]脱除到w[Si]=0.15~0.20%,采用Fe2O3-CaO-CaF2系,碱度B=2.5~5.0的渣处理后w[P]为0.015%,在氧气转炉内继续脱磷,最后在RH-KPB深脱磷达w[P]≤20ppm。
对于含Cr高的不锈钢及耐热合金,采用氧化法脱磷会造成Cr烧损高,不经济,可用喂线法加入微量Mg和Ca形成Mg3P2和Ca3P2,实现还原脱磷。
2.3低氮钢氮对钢材的危害是:(1)加重钢材时效;(2)降低钢材冷加工性能;(3)造成焊接热影响区脆。
新一代IF钢冷轧板w[N]≤25ppm。
厚板为保证焊接热影响区韧性与塑性,w[N]应≤20 ppm。
高纯铁素体不锈钢Cr26Mo,在高铬条件下,钢液中N溶解度极高,仍要求钢中w[N]≤50 ppm。
钢水脱氮,受扩散速度限制,极困难。
V-KIP真空喷粉脱氮,w[N]≈35 ppm,继续脱氮无效果。
转炉、电炉氧化期、VOD、AOD脱碳同时,脱氮非常明显。
张柏汀等提出转炉脱碳过程中脱氮速度与脱碳速度的关系公式,由于吹氧脱碳,产生大量CO,CO气泡对氮来说是小真空室,所以它能带走氮,可用西华特定律来解释,w[N]≤30×ppm时仍可进一步脱氮。
对高纯铁素体不锈钢,作者采用VCR精炼炉冶炼。
所以低氮钢应采用转炉炼钢,在出钢、二次精炼及连铸过程防止吸氮。
3洁净钢生产的铁水预处理工艺铁水预处理按处理任务不同可分为预脱硫、预脱磷和同时脱磷脱硫(包括预脱硅)。
大规模工业生产,70年代采用KR机械搅拌法与喷吹法的预脱硫已能将铁水[S]降到成0.001%,80年代喷吹法预脱磷已能经济地将铁水[P]降到0.005%-0015%,同时脱硫将[S]降到0.002%-0.010%。
而使铁水成分最佳化,通过引人底吹和复吹工艺而使转炉吹炼合理化。
对于冶炼纯净钢种,则采用铁水预脱磷(同时脱硫)或分期脱磷、脱硫十钢水炉外喷粉和其它精炼工艺如RH,DH,AOD等。
目前,基于铁水预处理的转炉生产纯净钢工艺主要有两种流程:一种是基于铁水深度预脱硫,转炉强化脱磷,钢水炉外喷粉脱磷、脱硫、升温、真空精炼; 另一种是基于铁水三脱预处理,复吹转炉少渣吹炼,钢水炉外喷粉脱硫、真空精炼。
后者具有生产效率高、石灰等造渣料消耗少、过程温降小、生产周期短、成本低等优点,经济效益显著高于前者,适宜于我国转炉钢厂采用。
其中铁水三脱预处理可采用高炉炉前预脱硅、铁水罐或混铁车喷吹同时脱磷脱硫或分期脱磷、脱硫工艺或采用专用复吹转炉三脱工艺。
3.1基于铁水深度脱硫的纯净钢冶炼工艺欧洲、北美由于铁水[P]普遍较低(0.04%-0.08%),经过深度脱硫的铁水,采用复吹转炉吹炼、钢水炉外精炼可以生产出低磷、低硫钢。
欧美的炼钢工艺流程主要是:(1)高炉铁水、常规(轻)脱硫([s]<0.02%)~复吹转炉(脱磷、脱碳、升温)-钢水精炼(脱氧、去气体、去夹杂)-普通钢水,此即常规流程(生产普通钢种)。
(2)高炉铁水-深度脱硫([S] <0. 005%)-复吹转炉(脱磷、脱碳、升温)-钢水精炼(脱硫、去气体、去夹杂)-低硫钢水([S]<0.005%),此即纯净钢流程。
其中生产超低硫钢([S]<0.002%),铁水则要深脱硫至[S] <0.002~0. 003%。
需要强调的是,由于炼钢过程不同的增硫量,对于生产低硫钢或超低硫钢,钢水的炉外脱硫处理(喷粉或真空喷粉)是必不可少的。
欧洲重视转炉用铁水质量,研究铁水和钢水之间的最经济脱硫方案以最大程度降低成本。
不断改进预脱硫工艺,按照产品硫含量决定铁水预脱硫深度。
德国Thyssen 100%铁水用CaC2脱硫至[S]< 0.020 % ,15 % ~ 30%铁水再用CaC2二次脱硫至[S]<0.003%。
低硫铁水经过复吹转炉冶炼、炉外TN喷粉和RH 真空处理可获得含[S] = 0.004%的低硫钢。
瑞典SSAB根据脱硫成本选择铁水或钢水脱硫的工艺是:对于[S]=0.015 ~0.030%的钢种,采用铁水轻脱硫;[S]=0.010%~0.015%的钢种,采用铁水深脱硫;[S]<0.007%的钢种,采用铁水深脱硫十钢水深脱硫;对于[S]< 0.004%且低H的钢种,采用铁水深脱硫和钢水真空合成渣脱硫。
另外SSAB采用深脱硫([S]=0.005%)铁水冶炼中硫钢([S] =0.010%~0.015%)而无需采用钢水脱硫。
北美非常重视降低铁水硫含量,早在70年代初就已普遍采用铁水预脱硫,冶炼普通钢种将[S]脱至0.010%以下,而冶炼低硫钢则深脱至0.005%以下。
北美主要研究了铁水脱硫的经济效益、提高脱硫剂效率并降低脱硫成本,研究脱硫剂配比及喷吹方式的影响以降低脱硫剂耗量,研究铁水氧含量的影响(加Al)以提高脱硫剂利用率,研究扒渣和铁水温度的影响以降低铁损和增加罐容量。
我国宝钢采用铁水深脱硫十复吹转炉双渣脱磷+ RH真空喷粉的工艺生产纯净钢种。
两套铁水脱硫装置,一套为320t混铁车TDS法在线配料喷吹CaC2或CaO系脱硫剂,另一套320 t铁水罐顶喷法在线配料喷吹Mg: CaC2,均能将铁水[S]从0.018%~0.025%深脱至0.001%~0.003%。
该厂转炉用铁水经100%预脱硫处理,目前320 t混铁车铁水三脱装置和300 t LF炉已经投产,可望进一步改善转炉操作和提高钢的纯净度。
武钢三炼钢也建成全脱硫处理站,采用320 t混铁车喷吹CaO系脱硫剂,能将铁水[S]从0.020%深脱至0,003~0.005%。
该厂80%铁水经常规脱硫(脱后[S]<0.020%)冶炼普通钢和一般优质钢(脱后[S]<0.010 %),20%铁水经深脱硫(脱后[S]<0.005%)冶炼高质品种钢。
转炉钢水经强脱氧挡渣出钢、钢包渣改质、吹Ar及Ca处理、RH真空脱碳、全流程脱硫、保护浇铸等可生产[S]<200ppm、[N]=(12~ 35)ppm,T[O]=(16~35)ppm、[C] < (15~35)ppm的纯净钢种(IF钢、管线钢等),取得了一定的操作经验和经济效益。
关于预脱硫的经济性,美J.C.Agarwal进行了从高炉到转炉的详尽分析,得出:常规脱硫可使高炉成本降低4.44美元//t铁,转炉成本降低3.41美元/t钢,而炉外脱硫成本为:CaC23.64美元/t铁、盐镁3.69美元/t铁、(CaO + Mg )4.42美元/t铁。
美Inland板材公司则根据脱硫的材料和能耗费用,研究了从高炉到钢包之间各环节的脱硫费用。
得出,铁水脱硫([S]从0.047%~0.020%脱至0.005%)是最经济的(8~13美元/kgS),高炉和出钢渣洗脱硫次之(分别为25~30美元//kgS 和16~35美元/kgS),转炉脱硫费用最高(43~311美元/kgS),四种粉剂钢包脱硫费用均较高。
因此,采用铁水预脱硫工艺进行低硫钢种的冶炼从经济上讲是最优越的。
3.2基干铁水三脱预处理的纯净钢冶炼工艺近20年,铁水三脱预处理技术在日本得到了巨大发展。
日本钢铁企业普遍采用“铁水三脱预处理-复吹转炉-真空除渣-钢水炉外精炼-连铸”流程冶炼纯净钢或超纯净钢。
其主要特点是:依据成品钢不同[P]含量决定铁水脱磷深度,复吹转炉采用少渣吹炼、加锰矿熔融还原并尽可能低温出钢促进炉内脱磷,炉外钢水升温、调合金成分、喷粉脱硫、RH真空脱气。
采用三脱铁水炼钢,由于吹炼时间缩短、造渣剂和渣量急剧减少、加锰矿熔融还原又使得锰合金用量大大降低,因而钢中[N],[H]含量也相应减少。
近20年来,日本各钢铁企业的铁水三脱设备形式紧随市场供求关系发生变化,当钢产过剩而有富余炉时,倾向于采用专用转炉脱磷,如住友的复吹专用炉SRP、神户的顶吹“H炉”、川崎的底吹转炉。
住友鹿岛厂采用400 t混铁车喷吹苏打同时脱磷脱硫,预脱磷铁水在250 t复吹转炉(STB)中少渣吹炼,渣量20 kg/t,并加锰矿熔融还原,出钢时加脱磷剂渣洗再脱磷,经LF炉精炼生产[P]<0.003%的超低磷钢。