三煉鋼轉爐冶煉低碳鋼脫氧合金化工藝優(yōu)化

1、附件1 一、項目基本情況成果登記號：項目名稱主要完成人主要完成單位（蓋章）聯(lián)系人聯(lián)系方式主要完成協(xié)作單位（蓋章）申報單位申報日期申報單位意見 申報單位技術主管領導： 申報單位（蓋章） 年 月 日 研究起止時間成果應用時間及地點項目來源公司科技進步項目 專利技術 合理化建議公司課題 其它 二、項目簡介1、項目概況三煉鋼供CSP低碳鋼種主要為SPHC、SPHCZ,均屬于鋁鎮(zhèn)靜鋼，年產(chǎn)在180萬噸左右。原來的低碳鋼脫氧合金化工藝如下：1、使用鋁塊進行脫氧、使用中碳錳鐵進行合金化。2、具體加入方法在出鋼前加入鋁塊，出鋼1/3后加入中碳錳鐵合金化。近年來隨著煉鋼成本壓力的增加，以及合金降成本的要求，現(xiàn)對

2、低碳鋼脫氧合金化工藝進行了優(yōu)化。隨著轉爐底吹快換技術的使用，使轉爐底吹系統(tǒng)在整個爐役期都處于良好的狀態(tài)，轉爐底吹攪拌效果有了穩(wěn)定的保證。轉爐冶煉低碳鋼時保證了脫碳效果的快速、穩(wěn)定。冶煉低碳鋼鋼水碳控制能力有了較大的提高，杜絕了鋼水碳脫不下去、攪拌效果差導致的鋼水碳含量成分不均勻等現(xiàn)象的出現(xiàn)，為使用碳粉代替部分鋁進行預脫氧工藝以及使用高碳錳鐵代替中碳錳鐵進行很進化合金化工藝的推行，提供了基礎保障。措施如下：1、出鋼前期使用碳粉進行預脫氧，降低鋁制品的消耗。2、使用低價的高碳錳鐵代替中碳錳鐵進行合金化，高碳錳鐵在出鋼前期首先加入，隨后加入碳粉，利用鋼水中的氧脫除高碳錳鐵中的碳，減少低碳鋼增碳。3、

3、以鋁粒代替鋁塊進行脫氧，便宜對鋁制品加入量進行控制。在出鋼后期加入鋁粒進行深脫氧并對錳進行還原。由于鋁制品脫氧劑用量降低。鋼水中氧化鋁夾雜減少，增加鋼水潔凈度。實施后錳合金消耗噸鋼降低2.25元。鋁制品消耗噸鋼降低3.67元。2、詳細科學技術內(nèi)容1、原正常脫氧工藝在轉爐冶煉低碳鋼脫氧合金化工藝未優(yōu)化之前，原來的低碳鋼脫氧合金化工藝使用鋁錠進行脫氧。鋁錠均為20公斤一塊，由于沒有相應的加入設備，所以鋁錠在出鋼前由人工加入，。轉爐供CSP低碳鋼要求成品碳含量小于0.06%，且在LF爐精煉處理過程中會增0.01%的碳，所以轉爐爐后鋼包樣碳含量要求控制到0.045%以下。轉爐工序為了控制出鋼時鋼水增碳

4、，使用中碳錳鐵進行合金化，在出鋼1/3后加入。其缺點如下：1、由于鋁錠體積較大，加入包中不易熔化，出鋼時漂浮在鋼液面上，常常發(fā)生燒損現(xiàn)象造成浪費消耗增加，還造成了鋼水中Al2O3夾雜的增多，對鋼水的澆鑄和鋼材的成品性能產(chǎn)生不利的影響。且有白煙冒出造成環(huán)境污染。2、鋼水鋁含量不均勻，爐后鋼包樣酸容鋁波動大，成分代表性差，給精煉處理造成一定的困難。統(tǒng)計了6個月的爐后鋼包樣酸容鋁含量其結果如圖3、為了防止鋼水增碳使用中碳錳鐵進行合金化，成本比較高。2、脫氧合金化工藝的改進2.1工藝改進理論分析：鋼包鋼水碳-氧反應機理碳氧反應方程式為：C+O=CO上式反應達到平衡時：lgkc = lgpcopac .

5、 ao = lgpcopc% . fc . o% .fo = 1160T +2.003式中pco氣相中co的分壓p標準大氣壓ac碳的火度 ao氧的活度.c% 鋼液中碳的質(zhì)量百分數(shù) o% 鋼液中氧的質(zhì)量百分數(shù)fc碳的活度系數(shù)fo 氧的活度系數(shù)因為冶煉鋼種均為低碳鋼， fc 和 fo 均接近1，由于反應主要在鋼液面進行，pco近似取標準大氣壓，則平衡式簡化為：lgkc = lg1c% . o% = 1160T +2.003 （1）轉爐出鋼終點時爐內(nèi)cO反應達到平衡，出鋼過程中鋼水溫度降低氣相中CO分壓降低、在出鋼前期鋼包中鋼水量少，加入定量的碳粉后，在一段時間內(nèi)碳粉主要集中在鋼水液面部位，使鋼水液

6、面部位參加反應的C的濃度處于較高的狀態(tài)。這幾個熱力學條件均有利于促進CO進一步反應。以及出鋼過程中鋼包底吹氬和鋼流沖擊對鋼水產(chǎn)生強烈攪拌，為促進cO進一步反應提供了良好的動力學條件，達到降低鋼中氧含量的目的。經(jīng)統(tǒng)計轉爐冶煉低碳鋼終點碳含量平均為0.035%，終點溫度平均為1640，出完鋼后鋼水平均溫度為1600。在吹煉終點副槍檢測鋼水氧含量，經(jīng)過統(tǒng)計鋼水碳含量在0.035%時對應的氧含量平均為780ppm設吹煉終點平衡狀態(tài)T1 =1913K, wC1= 0.035%, 設T2 =1873K, wC2= 0.045%,將吹煉終點平衡狀態(tài)帶入式（1）求得w O1= 0.0703%將碳粉預脫氧后平衡

7、狀態(tài)帶入式（1）求得 w O2= 0.0531%wO1 - wO2 = 0.0703% -0.0531% = 0.0172% 理論上轉爐冶煉低碳鋼碳脫氧平均能從鋼水中脫除172ppm的氧噸鋼理論碳粉加入量計算設參加反應的碳為xC+O=CO 12 16x 0.172 求解得 x = 0.129總碳粉加入量= 0.129 + 0.01 = 0.229 Kg/t。由于出鋼過程中的部分下渣，碳粉在鋼液面和空氣接觸燒損，以及公式中忽略的氣相中co的分壓的影響。在相同的條件下，實際碳粉的加入量要大于理論的加入量。使用高碳錳鐵代替中碳錳鐵脫氧，高碳錳鐵碳含量為6.7%，三煉鋼轉爐出鋼量為110噸，使用高碳錳

8、鐵配加量為220公斤，若在完全脫氧后加入，會增碳約0.013%。為了避免加入高碳錳鐵導致的增碳問題，在使用高碳錳鐵合金化時，其在鋼水脫氧前加入，利用鋼水中的氧脫高碳錳鐵中的碳以達到防止增碳的目的。由于先加高碳錳鐵進行脫氧合金化，在出鋼后期使用鋁進行深脫氧前，有部分錳被氧化成（MnO）,但由于以下條件防止錳被過度的氧化、在1550以上溫度范圍內(nèi)，碳優(yōu)先于錳和氧反應、出鋼時加入的碳粉以及高碳錳鐵中的碳，為防止錳被過度的氧化提供了碳。在出鋼開始時碳粉和高碳錳鐵是一次性加入，鋼水中處于富裕狀態(tài)，有效的防止了錳被過度氧化，隨著出鋼量的增加，鋼水中O含量升高，C含量的下降，錳有部分被氧化，當出鋼后期向鋼包

9、中加入鋁進行終脫氧后，。反應式如下Mn + O =（MnO） (1)Al + O = Al2O3(S) (2)2Al + 3(MnO) = 3Mn+ Al2O3(S) （3）由于Al的脫氧能力比的脫氧能力強，強脫氧劑能從弱脫氧元素形成的脫氧產(chǎn)物中奪取氧使之分解。出現(xiàn)了反應式（3）。當脫氧達到平衡時，反應（1）（2）、（3）同時達到平衡。而wAl控制了整個鋼液的氧濃度。實際當中鋁終脫氧后鋼液的酸溶鋁達到了50-150ppm,而與之平衡的氧在15ppm以下。所以絕大部分（MnO）被鋁還原為Mn。錳在整個脫氧過程中損失很小。脫氧工藝優(yōu)化方案及實施。1、工藝措施改進1、冶煉低碳鋼放棄使用鋁錠脫氧，改用

10、粒度較小的鋁粒脫氧，鋁粒體積小熔化塊快、燒損少。使用合金加料設備精確稱量加入，可以隨時控制鋁粒加入量和加入時機。2、鋁制品加入量1）低碳鋼鋁制品參考加入量：轉爐出鋼終點碳目標0.045%，包樣碳按照0.045%配加，鋼水Als控制目標50150ppm。 出鋼碳（%）0.046-0.0550.036-0.0450.025-0.0350.025碳粉加入量（kg/爐）0102030鋁粒加入量（kg/爐）100120-140140-1602002、使用價格相對較低的高碳錳鐵替代中碳錳鐵進行合金化。高談錳鐵加入量根據(jù)鋼種要求加入根據(jù)裝入量大小進行微調(diào)。低碳鋼種SPHC系列的加入量平均220公斤。4、轉爐

11、操作要點：1）一次倒爐取大樣判斷碳，通過點吹氧量判斷終點碳，決定碳粉和鋁制品加入量；2、轉爐低碳鋼出鋼溫度要求1610，目標溫度1630-1650。2）格控制脫氧碳粉加入時機，出鋼30 s內(nèi)須將用以脫氧的碳粉加完；為防止出現(xiàn)翻包事故，禁止出鋼前加入碳粉，必須見鋼流后，方可加入碳粉，并吹氣攪拌，促進反應，如果底吹效果不好，采取晃包措施，加強攪拌；出鋼后，高碳錳鐵隨碳粉同時加入3）出鋼過程中，出現(xiàn)鋼水液面翻騰現(xiàn)象時向鋼包中加入白灰300kg，用來擊破鋼水中的氣飽，防止鋼液面快速上升。4、鋁粒的加入時機，要待鋼包內(nèi)碳一氧反應趨于平靜后再加入鋁粒終脫氧，以防碳粉氧化不徹底造成鋼水增碳；鋁粒加入一般在出

12、鋼2/3之后加入。4）出鋼口的維護：出鋼口要求鋼流圓整，出鋼時間3.5分鐘。保證碳氧由充分的反應時間。5）吹氬控制：首先保證鋼包底吹系統(tǒng)處于良好的狀態(tài)；良好的吹氬效果是保證鋼水充分反應的基礎，加入碳粉后，一定要加強攪拌，促進充分反應，同時要求盡量延長吹氬時間，到加擋渣錐時可以關閉。7）對于已知的鋼包不透氣，不采用碳粉預脫氧工藝。鋼包碳含量比例，鋁粒加入量。精煉酸溶鋁對比五、改進前后方案對比：鋼種范圍主要措施改進前改進后SPHCSPHD等低碳鋼終點碳0.045%0.055%脫氧操作出鋼過程中加入脫氧劑出鋼過程根據(jù)終點碳決定碳粉加入量改進前后效果對比：鋼種范圍主要項目改進前改進后SPHCSPHD等

13、低碳鋼轉爐終點碳含量0.045%0.055%轉爐終點氧含量8001000ppm700-1000ppm鋼包鋼水碳含量0.045%0.045%出鋼溫度變化1590-16101610-1630從上表可以看出在保證了吹氬站碳含量都能滿足鋼種要求的前提下，其它指標都大大好轉；六、脫氧劑消耗對比：鋼種項目改進前改進后SPHCSPHD等低碳鋼脫氧用鋁合金（全部折算為全鋁）消耗kg/t1.631.21差值0.42含鋁脫氧劑降低20%的消耗七、成品質(zhì)量跟蹤：改進后的鋼水在薄板坯連鑄澆注順暢，成品帶卷質(zhì)量良好。八、結論：通過脫氧工藝改進充分利用出鋼過程中的動力學條件和熱力學條件，使得適當留碳低氧出鋼、出鋼過程不加

14、入任何脫氧和合金，在吹氬站喂鋁線脫氧，在精煉調(diào)整合金成分這套方案在低碳鋼SPHC/SPHD等鋼種上試用成功，取得了如下效果：1、 降低了轉爐終點氧含量，使得爐況吃損減輕；2、 減少了終點過度吹損，金屬收的率得以提高；3、 降低了脫氧合金消耗大約20%；4、 用于合金化的合金收的率也相應提高；5、 澆注順利、成品質(zhì)量良好。（紙面不敷，請加頁）3、關鍵技術及創(chuàng)新點（限400漢字）4、保密要點（限50漢字）5、經(jīng)濟、社會效益情況表 單位：萬元項目總投資經(jīng)濟效益總額 欄 目年 份新增產(chǎn)值新增利稅創(chuàng)收外匯增收（節(jié)支）總額累 計表中所列效益額的計算依據(jù)及社會效益說明6、專 利 情 況專利申請?zhí)枌＠柺欠袷?/p>

15、權授權起止時間專利簡要內(nèi)容序號姓名性別出生年月技術職稱文化程度工作單位聯(lián)系電話對項目創(chuàng)造性貢獻123456789101112131415 三、主要完成人員名單 （特等獎15人、一等獎9人、二等獎7人、三等獎5人）其它申報材料1、項目承包合同書；2、檢驗試驗報告；3、 主要設計圖紙；4、 本項目以往的獲獎及有關驗收、鑒定、評審情況。填寫說明1、項目名稱：要準確、簡明、具體，并反映出項目所屬的技術領域和特征，字數(shù)（含符號）不得超過30個漢字。2、主要完成人：按完成人對該項目創(chuàng)造性貢獻大小的順序填寫，其中對獲特等獎的成果發(fā)主研人115名榮譽證書，獲一等獎的成果發(fā)主研人19名榮譽證書，獲二等獎的成果發(fā)

16、主研人17名榮譽證書，獲三等獎的成果發(fā)主研人15名榮譽證書。3、主要完成單位：指對該項目的完成做出創(chuàng)造性貢獻的主要單位。4、主要完成協(xié)作單位：與主要完成單位協(xié)作完成項目的主要協(xié)作方，要求協(xié)作方蓋章。5、申報單位：科技成果申報單位。6、申報日期：提交成果申報書的日期。7、申報單位意見：申報單位對項目明確作出客觀的評價，并由該單位主管廠（處）級領導簽字后，加蓋單位公章。8、研究起止時間：起始時間指項目下達或開始研制時間。完成時間指論文公開發(fā)表、項目通過驗收、鑒定或投產(chǎn)的時間。9、成果應用時間及地點：指成果正式投產(chǎn)時間或技術措施正式應用于實踐的時間及地點。10、項目來源：選擇適當?shù)念悇e在內(nèi)打“”。1

17、1、項目概況：填寫項目所屬技術領域、立項背景、主要內(nèi)容、特點及應用推廣情況。12、詳細科學技術內(nèi)容：是考核評價該項目是否符合授獎條件的主要依據(jù)，應詳述該項目實質(zhì)性的技術內(nèi)容，包括總體思路、技術方案和實施效果。13、關鍵技術及創(chuàng)新點：是申報項目的核心部分及評獎的必要條件，也是審查項目、處理爭議的關鍵依據(jù)。寫明本項目在原來的基礎上有實質(zhì)性創(chuàng)新的內(nèi)容，應簡明、準確、完整。14、保密要點：指明申報項目需要保密的技術內(nèi)容。15、經(jīng)濟、社會效益情況：逐年填寫項目實施后的增值、增利及創(chuàng)收情況。要求內(nèi)容真實客觀。對項目實施后所產(chǎn)生的直接或間接經(jīng)濟效益進行說明，要求列出計算公式，并注明公式中各項數(shù)據(jù)的意義、單位及數(shù)據(jù)來源。社會效益情況應扼要地說明項目在推進科技進步、提高生產(chǎn)管理水平、保護資源環(huán)境等方面所起的作用。16、專利情況：簡要寫明該項目申請專利情況。17、主要完成人員名單：根據(jù)完成人員對項目貢獻大小按順序填寫人員情況。18、其它材料：將所列有關內(nèi)容以書面形式附項目申報表后，其中本項目以往的獲獎及有關驗收、鑒定、評審情況應將有關驗收、鑒定及