“全三脫”工藝技術(shù)介紹20140411

“全三脫”工藝技術(shù)首鋼京唐公司2014年10月京唐鋼鐵廠概況背景介紹3

曹妃甸位于唐山市南部的渤海海灣，地處環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈。曹妃甸島是因?yàn)春颖币贫纬傻纳硩u海灘，位于古灤河三角洲前緣,灘外側(cè)為古灤河沖積扇陡坎，內(nèi)側(cè)為淹沒(méi)的古灤河沖積扇體，曹妃甸以西的潮間帶及淺灘地區(qū)，是由寬3—4km的高潮坪和狹窄的低潮坪構(gòu)成。

北側(cè)與陸地之間均為淺灘，水深在0.0—5.0m之間,北淺南深逐漸變大。東側(cè)為古灤河口,水下古河道在潮流的作用下，形成潮流侵蝕槽,槽寬1—1.5km,長(zhǎng)度達(dá)17km，最大水深25m，成為渤海灣唯一不需開(kāi)挖的天然航道。曹妃甸工業(yè)區(qū)首鋼京唐公司京唐公司鋼鐵廠地理位置首鋼京唐鋼鐵廠建設(shè)，2005年2月至2007年2月，歷時(shí)2年完成圍海造地。2007年3月12日正式開(kāi)工建設(shè)，分兩步進(jìn)行。2009年5月21日一步工程竣工投產(chǎn)，2010年6月26日二步工程竣工投產(chǎn)，970萬(wàn)噸鋼/年綜合生產(chǎn)能力全面形成。圍海造地吹填量1.1億m3軟地基處理打樁28萬(wàn)根混凝土澆注400萬(wàn)m3建筑和工藝結(jié)構(gòu)65萬(wàn)噸地上地下管網(wǎng)60萬(wàn)米

設(shè)備總量5.4萬(wàn)臺(tái)套（45萬(wàn)噸）5“一”型總圖布局“一”字型總圖布置，原料碼頭可停泊30萬(wàn)噸以上貨船，成品碼頭可停泊1—5萬(wàn)噸貨船，外向型經(jīng)濟(jì)、貿(mào)易定位。為中國(guó)第一家臨海世界級(jí)鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)。生產(chǎn)單元按工藝先后布置合理有序，原料場(chǎng)皮帶輸運(yùn)長(zhǎng)度只有42公里，高爐鐵水到煉鋼只有841-1250米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)內(nèi)其他同類(lèi)型企業(yè)。水路、陸路原燃材料和產(chǎn)品可直接到達(dá)料場(chǎng)和最終用戶，運(yùn)輸成本優(yōu)勢(shì)顯著。煉鋼-熱軋-冷軋-鍍鋅-各工序間實(shí)現(xiàn)輥道、天車(chē)或電平車(chē)最短距離輸運(yùn)，做到了最大限度的廠內(nèi)輸運(yùn)節(jié)省能源和降低成本。以“流”為核心，最優(yōu)化的“物質(zhì)流、能源流、信息流”耦合工藝流程，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)-能量-時(shí)間-空間的相互協(xié)調(diào)，整體運(yùn)行穩(wěn)定、協(xié)調(diào)和高效化、連續(xù)化，總圖布置體現(xiàn)了新一代鋼鐵廠制造流程動(dòng)態(tài)運(yùn)行的創(chuàng)新理念。京唐公司工藝流程和設(shè)備配置圖75500m3世界第五高爐300噸轉(zhuǎn)爐2250熱軋機(jī)組每日50000噸海水淡化75000m3/h制氧7.63m焦?fàn)t550m2燒結(jié)機(jī)三套冷軋機(jī)組發(fā)電廠260噸干熄焦8煉鋼“全三脫”工藝流程主要裝備：4套KR脫硫系統(tǒng)，2座300噸脫磷轉(zhuǎn)爐、3座300噸脫碳轉(zhuǎn)爐，2套300噸CAS精煉爐，1套雙工位LF精煉爐，2套雙工位RH精煉爐，2臺(tái)2150毫米雙流高速板坯連鑄機(jī)，2臺(tái)1650毫米雙流高速板坯連鑄機(jī)。主要產(chǎn)品包括：可供熱軋、冷軋生產(chǎn)的汽車(chē)鋼板、家電鋼板、高強(qiáng)度管線鋼、船板用鋼等10多個(gè)種類(lèi)、100多個(gè)牌號(hào)的品種。91、鐵水一罐到底技術(shù)及鐵水脫硫預(yù)處理

采用鐵水罐一包到底技術(shù)，減少鐵水運(yùn)輸過(guò)程溫降。

采用在鐵水罐攪拌法(KR）脫硫工藝，機(jī)械攪拌過(guò)程中加入脫硫劑進(jìn)行脫硫，然后扒渣。脫后硫≤0.002%的比例達(dá)到99%以上，達(dá)到世界先進(jìn)水平。首鋼京唐公司煉鋼部

2、鐵水脫磷

采用兩座300t專用脫磷轉(zhuǎn)爐鐵水脫硅脫磷工藝，半鋼C≥3.4%，P≤0.035%。

3、脫碳轉(zhuǎn)爐

采用副槍實(shí)現(xiàn)“全三脫”鐵水的自動(dòng)化煉鋼，可實(shí)現(xiàn)一鍵式自動(dòng)化煉鋼；采用干法煤氣凈化回收系統(tǒng)；

當(dāng)前京唐煉鋼廠存在的問(wèn)題和不穩(wěn)定因素分析首鋼京唐公司煉鋼部4、精煉設(shè)備RH：設(shè)置多功能頂槍系統(tǒng)，具有真空槽的預(yù)熱、去除冷鋼等功能?？梢睙挸善稢≤15ppm的超低碳鋼種。LF：實(shí)現(xiàn)鋼水溫度的精確調(diào)整和深脫硫工藝技術(shù)，用于冶煉≤10ppm的X80、X65MS等高級(jí)別管線鋼。CAS-OB：實(shí)現(xiàn)鋼包底吹氬和鋼水成分微調(diào)，實(shí)現(xiàn)低成本鋼水的冶煉。當(dāng)前京唐煉鋼廠存在的問(wèn)題和不穩(wěn)定因素分析首鋼京唐公司煉鋼部5、連鑄

2臺(tái)2150和2臺(tái)1650板坯連鑄機(jī)，與熱軋2250和1580相對(duì)應(yīng)。

采用大包下渣檢測(cè)系統(tǒng)、結(jié)晶器電磁流場(chǎng)控制、漏鋼預(yù)報(bào)、動(dòng)態(tài)輕壓下、在線質(zhì)量判定等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。當(dāng)前京唐煉鋼廠存在的問(wèn)題和不穩(wěn)定因素分析首鋼京唐公司煉鋼部技術(shù)交流京唐全三脫技術(shù)研討主要內(nèi)容一、全三脫技術(shù)的發(fā)展沿革二、轉(zhuǎn)爐脫磷技術(shù)三、脫碳轉(zhuǎn)爐少渣冶煉工藝技術(shù)四、京唐“全三脫”生產(chǎn)應(yīng)用161、前言2、潔凈鋼生產(chǎn)的重大技術(shù)革命3、“全三脫”工藝推動(dòng)潔凈鋼水平的提高4、“全三脫”工藝與傳統(tǒng)流程的比較5、京唐公司“全三脫”工藝流程一、“全三脫”技術(shù)的發(fā)展沿革隨著鋼材市場(chǎng)形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，用戶對(duì)鋼材產(chǎn)品的質(zhì)量越來(lái)越高，同時(shí)鋼鐵廠成本控制越來(lái)越低，因此“全三脫”工藝應(yīng)運(yùn)而生，由此誕生了以“全三脫”工藝為基礎(chǔ)的潔凈鋼生產(chǎn)技術(shù)，產(chǎn)品質(zhì)量與成本達(dá)到了雙贏的目的?！叭摗惫に?0世紀(jì)80年代產(chǎn)生于日本，是指高爐鐵水經(jīng)過(guò)脫硫、脫硅和脫磷后再裝入轉(zhuǎn)爐進(jìn)行少渣吹煉的工藝技術(shù)。鐵水脫硫主要工藝為KR機(jī)械攪拌與噴粉脫硫，脫硅與脫磷主要為高爐出鐵溝、魚(yú)雷罐和轉(zhuǎn)爐內(nèi)進(jìn)行，而轉(zhuǎn)爐脫硅/脫磷因其良好的動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)越來(lái)越受到鋼鐵廠的青睞。1、前言現(xiàn)在日本住友金屬和歌山廠、川崎制鐵水島廠、NKK福山廠、新日鐵室蘭廠、君津以及韓國(guó)浦項(xiàng)光陽(yáng)廠、現(xiàn)代制鐵唐津廠等均采用脫磷爐、脫碳爐煉鋼工藝進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)寶鋼從2002年開(kāi)始進(jìn)行BRP技術(shù)研究。通過(guò)“全三脫”冶煉工藝，縮短轉(zhuǎn)爐冶煉周期，利于連鑄高拉速、層流組織煉鋼工序生產(chǎn)。降低轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)磷含量，最低達(dá)到0.003%，進(jìn)行少渣冶煉，脫磷和脫碳總渣量小于60kg／t。2、潔凈鋼生產(chǎn)的重大技術(shù)革命

日本開(kāi)發(fā)的潔凈鋼生產(chǎn)新流程不僅符合市場(chǎng)和時(shí)代發(fā)展的要求，而且是潔凈鋼生產(chǎn)領(lǐng)域的重大技術(shù)革命。其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐直接冶煉潔凈鋼，轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率提高1倍，潔凈鋼生產(chǎn)成本低于傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)普通鋼。技術(shù)革命與技術(shù)革新：技術(shù)革命首先是思想理念的深刻變革。技術(shù)革命是在全新的技術(shù)理念指導(dǎo)下進(jìn)行整個(gè)工藝技術(shù)的變革。技術(shù)革新僅是對(duì)整體技術(shù)中的某一局部進(jìn)行改革，提高效率。歷史經(jīng)驗(yàn)：

轉(zhuǎn)爐替代平爐是技術(shù)革命：其特點(diǎn)是高效化轉(zhuǎn)爐淘汰了節(jié)奏緩慢的平爐，并孕育了大型高爐、全連鑄和爐外精煉等新工藝技術(shù)。連鑄取代模鑄也是技術(shù)革命：其特點(diǎn)是采用連續(xù)化的生產(chǎn)理念取代傳統(tǒng)的間斷式生產(chǎn)方式。

今天，潔凈鋼生產(chǎn)新流程取代傳統(tǒng)流程也是重大的技術(shù)革命：其特點(diǎn)是采用分階段冶煉工藝取代傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐采用的多元耦合式反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)高效化、產(chǎn)品潔凈化和低成本、低污染的潔凈鋼生產(chǎn)新工藝。潔凈鋼生產(chǎn)新流程取代傳統(tǒng)流程不僅是一場(chǎng)重大的技術(shù)革命，而且是技術(shù)理念的全面更新。在新流程實(shí)踐的過(guò)程中必須突破傳統(tǒng)理念的束縛，解放思想，才能用新理論、新觀念指導(dǎo)和加強(qiáng)我們的實(shí)際工作。煉鋼生產(chǎn)的核心工藝傳統(tǒng)理念新理念提高鋼水純凈度在同一反應(yīng)器內(nèi)耦合進(jìn)行按反應(yīng)規(guī)律分階段進(jìn)行脫磷低碳脫磷高碳脫磷脫硫造好渣即煉好鋼少渣,防止?fàn)t渣污染控制鋼中夾雜物脫氧后爐外精煉處理降低鋼水氧化性溫度控制溫度補(bǔ)償加快節(jié)奏減少溫降提高生產(chǎn)效率擴(kuò)大裝入量加快生產(chǎn)節(jié)奏提高產(chǎn)品穩(wěn)定性進(jìn)一步提高反應(yīng)效率盡量減少鋼水污染

馬克思說(shuō)：傳統(tǒng)是歷史的惰性力。習(xí)以為常的事情往往會(huì)成為改革的重大障礙。京唐公司鋼鐵廠建設(shè)成國(guó)際一流的先進(jìn)鋼鐵廠，首先必須注重思想理念的變革。213、“全三脫”工藝推動(dòng)潔凈鋼水平的提高

潔凈鋼并非特指某一類(lèi)具體的鋼種，而是代表實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中控制鋼水潔凈度所能達(dá)到的工藝水平。因此，潔凈鋼不是一個(gè)鋼種的概念，而屬于生產(chǎn)工藝范疇，反映出潔凈鋼具體的生產(chǎn)工藝和制造水平。

元素年代極限濃度鋼種技術(shù)突破C19621977199180206電工鋼深沖鋼極低碳鋼采用RH/DH工藝提高RH循環(huán)流量提高RH界面反應(yīng)速度S19651978199850103低溫用鋼管線鋼壓力容器鋼KR鐵水脫硫LF爐工藝優(yōu)化轉(zhuǎn)爐低[S]與精煉優(yōu)化P196519771993150306耐熱鋼,低溫鋼9%Ni鋼超低溫鋼轉(zhuǎn)爐大渣量脫磷LD-AOD多級(jí)脫磷T.O19681978199830104高強(qiáng)度厚板高碳線材軸承鋼RH/DHVAD采用脫磷鐵水工藝進(jìn)步與潔凈度水平的提高（×10-6）

22鋼類(lèi)代表鋼種技術(shù)特點(diǎn)潔凈度要求10-6性能指標(biāo)SBrEL/%超低碳鋼IF鋼同時(shí)要求降低鋼中的碳、氮和含氧量，提高產(chǎn)品成型性[C]<20,[N]<20,[S]<50,T.O<20,dS<50m105~170280~3182.5>40低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼TIRP鋼準(zhǔn)確控制成份、夾雜物，嚴(yán)格控制組織結(jié)構(gòu)，保證板材表面質(zhì)量[C]=0.2,[Si]=1.5,[Mn]=1.54508000.926低合金高強(qiáng)度鋼X80X100盡可能降低硫含量，提高鋼水潔凈度，嚴(yán)格控制鋼中夾雜物[S]<10,[P]<80[O]<20,[N]<50,[H]<155069021高級(jí)電工鋼35W230要求同時(shí)降低C、N含量和S含量，精確控制成份，提高磁場(chǎng)強(qiáng)度，降低鐵損[C]<24,[S+N]<30[Si]2.6~2.9%[S]<10,[N]<25P1.5/50(W/kg)2.20B50(T)1.68典型高品質(zhì)鋼種的性能與潔凈度要求

23潔凈鋼制造平臺(tái)高效化生產(chǎn)潔凈化生產(chǎn)低成本制造全流程高效化運(yùn)行技術(shù)供氧時(shí)間≤10min,冶煉周期≤20min脫碳轉(zhuǎn)爐高速吹煉與快速出鋼少渣濺渣護(hù)爐技術(shù)轉(zhuǎn)爐鐵水“三脫”預(yù)處理技術(shù)轉(zhuǎn)爐少渣冶煉工藝鐵水高效脫硫工藝減少輔原料消耗與煉鋼渣量降低鋼鐵料消耗減少脫氧合金消耗C、T命中率≥90%,一次點(diǎn)測(cè)出鋼核心技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)爐鐵水“三脫”預(yù)處理技術(shù)轉(zhuǎn)爐潔凈鋼生產(chǎn)技術(shù)降低轉(zhuǎn)爐出鋼溫度半鋼[P]≤0.030%,[S]≤0.005%轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)(S+P+H+N)≤10010-6總渣量≤60kg/t全工序負(fù)能生產(chǎn)脫碳轉(zhuǎn)爐干法除塵技術(shù)雙聯(lián)轉(zhuǎn)爐“負(fù)能”煉鋼244、“全三脫”工藝與傳統(tǒng)流程的比較

傳統(tǒng)潔凈鋼制造流程可以生產(chǎn)出高潔凈度鋼水，但生產(chǎn)工藝的波動(dòng)造成鋼水質(zhì)量不穩(wěn)定；鋼水提純主要依靠爐外精煉，造成能耗高、成本高、CO2排放量高。采用全量鐵水脫硫預(yù)處理工藝采用傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝采用LF爐還原精煉工藝采用RH真空精煉工藝采用全連鑄工藝流程特點(diǎn)主要技術(shù)問(wèn)題：工藝流程長(zhǎng)鋼水質(zhì)量不穩(wěn)定生產(chǎn)成本高渣量大，能耗、鐵耗高CO2排放量大25潔凈鋼生產(chǎn)新流程轉(zhuǎn)爐“二脫”高爐少渣冶煉RHCC一罐到底+脫硫

針對(duì)傳統(tǒng)工藝流程的缺點(diǎn)，日本采用分段冶煉工藝，將鋼水提純?nèi)蝿?wù)從爐外精煉轉(zhuǎn)移到鐵水預(yù)處理，解決了傳統(tǒng)流程低碳脫磷、鋼渣過(guò)氧化和大量生成夾雜物難以去除等技術(shù)弊病。經(jīng)過(guò)20年的發(fā)展完善，形成了潔凈鋼制造新流程。實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐大批量生產(chǎn)潔凈鋼，且降低潔凈鋼生產(chǎn)成本。流程特點(diǎn)：

采用鐵水脫硫和脫硅、脫磷預(yù)處理工藝;

采用轉(zhuǎn)爐少渣冶煉工藝；

采用RH技術(shù)；采用全連鑄工藝。（1）減少渣量，比傳統(tǒng)流程減少渣量40～60%；（2）縮短轉(zhuǎn)爐冶煉周期30～50%；（3）降低終點(diǎn)氧和Tfe；（4）降低鋼鐵料消耗，減少脫氧合金消耗。主要技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：26

將傳統(tǒng)潔凈鋼流程與日本潔凈鋼生產(chǎn)新流程相比較，可以看出新流程具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)傳統(tǒng)潔凈鋼流程潔凈鋼新流程生產(chǎn)效率供氧時(shí)間(min)冶煉周期(min)日產(chǎn)爐數(shù)(爐/座)生產(chǎn)能力(t/公稱t·年)12～1728～4525～30100009～1020～2545～6015000～20000潔凈度%[P][S][H][N](P+S+H+N)0.008～0.0200.008～0.015<0.0003<0.00200.025～0.0300.005～0.0100.004～0.008<0.00015<0.00150.010～0.015消耗石灰(kg/t)氧耗(Nm3/t)鋼鐵料消耗(kg/t)錳鐵消耗(kg/t)鋁耗(kg/t)渣量(kg/t)60～70501085標(biāo)準(zhǔn)(1.0)2.5～3.5100～12030～354510650.5～1.050～70成本節(jié)鐵(噸鐵2000元計(jì)算)節(jié)約合金減少渣量提高生產(chǎn)效率標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)-36元/t-20元/t-20元/t-24元/t首鋼京唐公司煉鋼、連鑄項(xiàng)目，是列入國(guó)家“十一五”規(guī)劃的重點(diǎn)項(xiàng)目，是世界上首個(gè)單體生產(chǎn)能力達(dá)到1000萬(wàn)噸的煉鋼廠之一，建成了低成本、高效率的潔凈鋼生產(chǎn)平臺(tái)。在國(guó)內(nèi)首家采用雙跨布置的“全三脫”冶煉工藝，采用高爐－轉(zhuǎn)爐之間的節(jié)能環(huán)保特點(diǎn)的“一包到底”技術(shù)；是世界上首家“全三脫”冶煉工藝中采用干法除塵技術(shù)的鋼廠。5、首鋼京唐公司“全三脫”工藝“全三脫”工藝流程中各工序指標(biāo)29二、轉(zhuǎn)爐脫磷技術(shù)1、鐵水脫磷預(yù)處理工藝特點(diǎn)2、脫磷的基本反應(yīng)3、超低磷冶煉工藝進(jìn)展4、工藝技術(shù)1、鐵水脫磷預(yù)處理工藝特點(diǎn)鐵水脫磷預(yù)處理的工藝優(yōu)點(diǎn)：鐵水預(yù)處理脫磷，反應(yīng)溫度低，熱力學(xué)條件好，易于脫磷。鐵水中C、Si含量高提高了鐵水中磷的活度，有利于脫磷。和煉鋼相比，不會(huì)因脫磷造成鋼水過(guò)氧化，影響鋼質(zhì)量。主要優(yōu)勢(shì)：爐內(nèi)自由空間大，允許強(qiáng)烈攪拌鋼水；頂吹供氧（傳統(tǒng)三脫采用頂噴Fe2O3）；高強(qiáng)度底吹（0.2m3/t/min）。因而可以做到：不需要預(yù)先專門(mén)脫硅；較高廢鋼比(8～10％)；較低爐渣堿度(1.5～2）；處理后鐵水溫度高(1350℃).312、脫磷的基本反應(yīng)對(duì)絕大多數(shù)鋼種，磷是有害的雜質(zhì)：冷脆；調(diào)質(zhì)鋼的回火脆性；熱加工性；焊接性能等。

某些鋼種，例如高Ni合金鋼、低溫液態(tài)氣體儲(chǔ)罐、奧氏體不銹鋼等，抗HIC管線鋼、厚板等，要求盡量降低[P]含量。333、低磷鋼冶煉工藝技術(shù)進(jìn)展（1）、傳統(tǒng)工藝：雙渣、后吹主要不足：脫磷渣很難較完全倒出；鋼水過(guò)氧化嚴(yán)重；效率低、成本高。（2）、新日鐵君津廠采用鐵水“全三脫”預(yù)處理流程示意圖（3）轉(zhuǎn)爐鐵水脫硅、脫磷，脫碳雙聯(lián)工藝新日鐵君津廠住友和歌山等廠（4）MURC工藝36（5）不同預(yù)處理工藝脫磷比較高CaO/O2比；高堿度爐渣；低FetO含量爐渣；脫磷爐渣堿度高，再利用困難。高供氧吹煉；低堿度爐渣；高FetO含量爐渣；脫磷爐渣堿度低，再利用容易。37（6）各種方法渣量比較384、工藝技術(shù)轉(zhuǎn)爐鐵水“三脫”預(yù)處理是新流程的核心技術(shù)，攻克了低溫化渣、去磷保碳、爐型變化、廢鋼熔化和熔池噴濺等一系列重大技術(shù)難題。

開(kāi)發(fā)頂吹強(qiáng)供氧、底吹弱攪拌、低堿度、低FeO渣脫磷工藝。不同于日本ORP（新日鐵）、NRP（JFE）等工藝方法。傳統(tǒng)理論認(rèn)為轉(zhuǎn)爐脫磷的技術(shù)條件是低溫、大渣量、高堿度高FeO爐渣。NRP和ORP等工藝均采用高FeO渣脫磷工藝。研究發(fā)現(xiàn)鐵水脫磷過(guò)程中爐渣FeO含量對(duì)脫磷影響不大，開(kāi)發(fā)了低FeO渣脫磷工藝和脫磷保碳技術(shù)，進(jìn)一步降低處理成本。

1）控制石灰、礦石加入比例，提高初渣熔化速度。

2）提高供氧強(qiáng)度達(dá)到2.0Nm3/t.min，采用大流量“硬吹”工藝，控制L/L0>0.3。

3）隨熔池[P]降低逐步降低槍位，提高L/L0，加強(qiáng)熔池?cái)嚢?，底攪?qiáng)度≥0.2Nm3/t.min。

4）嚴(yán)格控制供氧量，吹氧量控制精度≤0.5Nm3/t。

5）渣料前期集中加入，控制前期溫度，避免提前脫碳。

6）采用高馬赫數(shù)小角度氧槍，全程“硬吹”。

7）適當(dāng)提高爐渣堿度（R≥1.8）。8)終點(diǎn)控制技術(shù)：控制終點(diǎn)[Si]≤0.02%，保證脫磷效果；[Si]同脫硅反應(yīng)速度的關(guān)系攪拌強(qiáng)度對(duì)熔池硅、磷含量的影響40L/L0對(duì)（T.Fe）的影響磷含量同Δ[C]/Δ[P]的關(guān)系41脫磷爐渣中FeO對(duì)半鋼[P]的影響[P]%對(duì)脫磷反應(yīng)速度的影響脫磷爐工藝流程圖（1）脫磷爐金屬料、輔原料廢鋼要求：由于脫磷爐吹煉時(shí)間短、底吹效果差，只能消耗輕薄和中型廢鋼。廢鋼種類(lèi)有限。鐵水要求：脫磷轉(zhuǎn)爐在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行廢鋼熔化、輔料熔化造渣、脫磷、脫硅等任務(wù)，因此要求鐵水T≥1320℃，Si≥0.10%，否則由于熱量不足廢鋼不化和脫磷效果不佳。輔原料質(zhì)量要求：轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)爐爐渣堿度較低（1.8-2.5），無(wú)法脫硫，因此石灰、輕燒、礦石等全部要求低硫（石灰S≤0.03%，輕燒S≤0.05%）。（2）脫磷爐造渣終渣堿度按1.8～2.5，TFe控制在4～15％。目前脫磷爐半鋼冶煉爐后可控制在C：3.4%，P：0.030%，T：1320℃，但是尚未達(dá)到日本先進(jìn)鋼廠的指標(biāo)（P≤0.020%，甚至0.015%），主要是由于脫磷爐復(fù)吹效果未達(dá)到0.40Nm3/min/t的供氣強(qiáng)度，鋼渣之間反應(yīng)不平衡，造成轉(zhuǎn)爐脫磷效果較差。轉(zhuǎn)爐粘鋼嚴(yán)重、爐型變化，對(duì)轉(zhuǎn)爐化渣也造成一定影響。（3）脫磷快速供氧與快速出鋼采用轉(zhuǎn)爐快速脫磷工藝可使常規(guī)鐵水脫磷工藝的供氧時(shí)間由10min縮短到8min，取消前倒渣操作，脫磷爐周期減少5min，脫磷周期從30min降低到25min。1）脫磷出鋼前壓渣技術(shù)出鋼前使用自主研制的調(diào)渣劑進(jìn)行壓泡，能夠直接倒?fàn)t出鋼。

2）較大流量吹煉脫磷吹煉氧氣流量由22000-25000Nm3/h,增加到25000-30000Nm3/h.46冶金效果：1)處理終點(diǎn)[C]平均為3.38%，[S]為0.009%，[P]為0.033%。2)爐渣堿度1.7～2.0，渣中TFe平均為12.7%，石灰加入量平均為14kg/t。3)供氧時(shí)間≤8min，處理周期平均為25min，最低月平均為22min。4)單座脫磷爐平均日產(chǎn)37爐，最高55爐，爐齡達(dá)到11116爐。月份鐵水Si/%冶煉爐數(shù)半鋼成份（%）溫度/℃脫磷率/%供氧量Nm3LpCSiSP8月0.4114503.380.0260.0090.0331336.360.2328064.49月0.3115843.380.0290.010.033133461.5335181.3平均0.3615173.380.0270.00950.0331335.260.853315.572.852011年8、9月脫磷爐技術(shù)指標(biāo)47三、脫碳轉(zhuǎn)爐少渣冶煉工藝1、少渣冶煉與濺渣護(hù)爐技術(shù)2、脫碳轉(zhuǎn)爐干法除塵卸爆控制技術(shù)3、脫碳轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制技術(shù)4、終點(diǎn)N控制5、滑板擋渣技術(shù)48

由于脫磷爐提供了比較穩(wěn)定的鐵水，脫碳爐的功能主要是脫碳和升溫，相應(yīng)渣量減少，反應(yīng)機(jī)理與常規(guī)冶煉有所區(qū)別，氧槍操作、氧量控制，化渣操作都是關(guān)鍵點(diǎn)，同時(shí)，由于渣量減少，如何保證濺渣效果，保證脫碳爐達(dá)到常規(guī)爐爐齡就顯得尤為關(guān)鍵。

少渣冶煉的關(guān)鍵是化渣技術(shù)，這樣才能保證渣層均勻覆蓋鋼水，爐內(nèi)反應(yīng)均勻。但化渣不能單靠螢石，這樣對(duì)爐襯侵蝕嚴(yán)重。通過(guò)優(yōu)化開(kāi)吹槍位，開(kāi)吹氧流量；優(yōu)化過(guò)程槍位；使用冷固球團(tuán)等促進(jìn)化渣的熔劑；采用留渣操作促進(jìn)早化渣等手段，少渣冶煉技術(shù)得以突破。通過(guò)嚴(yán)格控制終點(diǎn)氧含量以及終點(diǎn)溫度，出鋼前適當(dāng)加入改質(zhì)劑等手段，少渣濺渣護(hù)爐與常規(guī)冶煉濺渣效果基本相當(dāng)。1、300t脫碳轉(zhuǎn)爐少渣冶煉技術(shù)49傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐石灰加入量45

～60kg/t，爐渣量100～120kg/t。采用新工藝后，脫碳爐的石灰加入量控制在16kg/t，轉(zhuǎn)爐渣量減少到40kg/t，實(shí)現(xiàn)重大技術(shù)突破。通過(guò)攻關(guān)，解決了脫碳爐熱量不足、無(wú)硅半鋼水化渣困難、化渣不良引起鋼水增氮以及爐襯侵蝕嚴(yán)重等重大技術(shù)難題。核心技術(shù)：無(wú)硅半鋼鐵水初渣快速熔化與留渣吹煉技術(shù)；少渣冶煉及渣量控制技術(shù)；提高渣鋼間磷、硫分配比的工藝技術(shù)；少渣冶煉強(qiáng)化供氧與終點(diǎn)控制技術(shù)；脫碳轉(zhuǎn)爐自動(dòng)吹煉與快速出鋼技術(shù)。300t脫碳轉(zhuǎn)爐少渣冶煉工藝50渣量對(duì)表觀LP的影響51脫碳爐石灰加入量變化趨勢(shì)半鋼[P]≤0.03%時(shí)渣中LP分布52轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳氧積控制水平53冶金效果：高爐鐵水經(jīng)過(guò)脫磷半鋼冶煉后，成分與溫度更加穩(wěn)定，脫碳轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)更易控制。1)平均裝入量305t/爐，供氧強(qiáng)度3.7Nm3/t.min，吹煉時(shí)間10.5min。冶煉周期平均32min，最高日產(chǎn)97爐鋼。2)平均石灰加入量16kg/t，渣量40kg/t。3)渣鋼間磷分配比平均為244.3。4)自動(dòng)吹煉比率為93.5%，控制精度[C]0.01%，T12℃，雙命中率為91%。5）終點(diǎn)氧小于800PPM的比例在90%以上。6）在6000-7000爐的爐齡情況下，可以保證底吹同步，但隨著爐齡的增長(zhǎng)，復(fù)吹效果逐步變差。脫碳爐熱量不足問(wèn)題

低碳鋼脫碳爐出鋼溫度為1683℃，而脫磷爐半鋼提供的物理與化學(xué)熱無(wú)法達(dá)到轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)目標(biāo)溫度，需要加入碳化硅或硅鐵等提溫劑，同時(shí)還需要補(bǔ)加白灰配加爐渣堿度。

提高從轉(zhuǎn)爐-精煉-連鑄整流程生產(chǎn)節(jié)奏，降低煉鋼出鋼溫度，從而減少提溫劑用量。54京唐公司在世界上首次采用脫碳爐干法除塵工藝。吹煉“全三脫”鐵水時(shí)，與常規(guī)轉(zhuǎn)爐不同的是：吹煉前期沒(méi)有硅、錳氧化期，脫碳轉(zhuǎn)爐不加廢鋼，導(dǎo)致熔池溫度快速上升，脫碳速度快，含有大量CO的煙氣迅速產(chǎn)生。給干法除塵帶來(lái)極大困難。合理控制前燒期確保產(chǎn)生足量的“不可爆氣體”會(huì)變得困難，這將是造成轉(zhuǎn)爐開(kāi)吹“卸爆”的根源。通過(guò)攻關(guān)解決了點(diǎn)火不良、混氣報(bào)警和系統(tǒng)泄爆等重大技術(shù)難題。

2、脫碳轉(zhuǎn)爐干法除塵卸爆控制技術(shù)卸爆位置控制脫碳爐開(kāi)吹卸爆是京唐轉(zhuǎn)爐干式除塵的關(guān)鍵。

干法除塵工藝圖55煤氣卸爆的條件右圖為Salzgitter鋼廠提供的干法除塵系統(tǒng)煤氣爆炸的較精確的成分、溫度范圍。煤氣發(fā)生爆炸的一般條件是：（1）煙氣成分進(jìn)入可燃燒爆炸范圍（氫氣很低的含量如0～3%以上或CO大于12%，同時(shí)O2大于5%）；（2）煙氣溫度低于燃燒溫度610℃；（3）系統(tǒng)內(nèi)部存在“火種”。煤氣卸爆比較復(fù)雜，下面重點(diǎn)分析討論京唐轉(zhuǎn)爐干式除塵卸爆的問(wèn)題。56研發(fā)的核心技術(shù)：

1）設(shè)立前燒期，在“前燒期”限制供氧，應(yīng)以不超過(guò)正常供氧強(qiáng)度的0.6吹煉，優(yōu)化槍位控制、罩裙控制的模式，精確控制前燒期脫碳速度與降罩速度，減少混氣報(bào)警，解決系統(tǒng)泄爆問(wèn)題；

2）嚴(yán)禁中途停吹和加入含水量較高的輔料（如礦石等）。設(shè)備故障危害故障原因解決措施點(diǎn)火不良中斷吹煉由于供氧強(qiáng)度低,在鋼水溫度低時(shí)點(diǎn)火困難適當(dāng)提高前期供氧強(qiáng)度混氣報(bào)警中斷吹煉溫度報(bào)警:降罩速度低于脫碳速度時(shí)爐氣燃燒造成溫度報(bào)警精確控制脫碳速度和降罩速度嚴(yán)禁加入礦石成份報(bào)警:降罩速度高于脫碳速度使?fàn)t氣中殘氧量超標(biāo)報(bào)警氫含量超標(biāo)報(bào)警卸爆造成停產(chǎn)可燃?xì)怏w超過(guò)臨界值引爆精確控制脫碳速度和降罩速度，嚴(yán)禁中途停吹脫碳爐干法除塵經(jīng)常發(fā)生的設(shè)備故障、危害、原因及解決措施57常規(guī)冶煉少渣冶煉58冶金效果：

前燒期從3min縮短到1.5min，點(diǎn)火不良、混氣報(bào)警等故障發(fā)生率分別下降了96.9%、87.25%，卸爆0.58次/月，卸爆率0.03%，達(dá)國(guó)際領(lǐng)先水平。3、轉(zhuǎn)爐潔凈鋼冶煉技術(shù)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)[S+P]從傳統(tǒng)工藝200~250×10-6降低到100~150×10-6，冶煉低碳鋼（[C]≤0.06%）鋼水a(chǎn)O從800×10-6降低到500×10-6。研發(fā)的核心技術(shù)：半鋼[C]、[P]和溫度的控制技術(shù)；脫碳爐少渣冶煉鋼水潔凈度控制技術(shù)；超低磷鋼（[P]≤20×10-6）冶煉技術(shù)；超低硫鋼（[S]≤10×10-6）冶煉技術(shù)；超低氮鋼（[N]≤20×10-6）冶煉技術(shù)；超低氧鋼（T.[O]≤15×10-6）冶煉技術(shù)。轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)[S+P]控制水平轉(zhuǎn)爐超低磷鋼冶煉水平轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)[S]控制水平超低氮鋼冶煉水平轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)[C]、[P]控制水平冶金效果：1)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)[S+P]月平均為150×10-6。2)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)[C]平均為0.05%，鋼材成品T[O]可控制在7～22×10-6。3)半鋼[P]≤0.025%，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)[P]≤0.003%，鋼材[P]為0.0025%。4)

鐵水[S]≤0.04%，半鋼[S]≤0.006%，精煉后[S]≤0.001%，成品[S]平均為9×10-6。5)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)[N]≤1210-6出鋼，精煉增[N]≤310-6,連鑄增[N]≤310-6，成品[N]平均為1810-6633、潔凈鋼高效化生產(chǎn)工藝傳統(tǒng)大型轉(zhuǎn)爐冶煉周期平均為45min。世界上僅和歌山廠脫磷爐冶煉周期縮短到20min，日產(chǎn)爐數(shù)55～

60爐；脫碳爐冶煉周期為25min。京唐公司目前已實(shí)現(xiàn)脫磷爐冶煉周期平均25min，單爐最高日產(chǎn)爐數(shù)55爐；脫碳爐冶煉周期為30min。研發(fā)的核心技術(shù)：解決脫碳爐、脫磷爐出鋼渣泡問(wèn)題；縮短單元生產(chǎn)周期，加快生產(chǎn)節(jié)奏；精煉采用雙工位組織生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化穩(wěn)定生產(chǎn)；連鑄實(shí)現(xiàn)高拉速、恒拉速，保證爐機(jī)匹配；642012年1～

5月脫磷爐、脫碳爐冶煉周期快節(jié)奏生產(chǎn)對(duì)出鋼溫度的影響脫碳爐終點(diǎn)溫度變化趨勢(shì)65冶金效果：(1)脫磷爐平均供氧時(shí)間6min，冶煉周期平均25min。(2)脫碳爐平均供氧時(shí)間為10.5min，冶煉周期32min。(3)連鑄機(jī)平均拉速≥1.6m/min，恒拉速率達(dá)到96.2%。(4)

“三脫”比達(dá)80%，轉(zhuǎn)爐出鋼溫度月平均降低20℃。66少渣濺渣護(hù)爐工藝在世界上首次開(kāi)發(fā)成功少渣冶煉濺渣護(hù)爐技術(shù)，采用濺渣留渣操作，優(yōu)化濺渣工藝，將濺渣時(shí)間從5min縮短到3min。核心技術(shù)：（1）確定濺渣護(hù)爐的臨界渣量為30～40kg/t。（2）脫碳爐少渣冶煉，控制石灰加入量為16kg/t，渣量≤40kg/t。（3）采用濺渣留渣操作，控制濺渣前轉(zhuǎn)爐留渣量20～30kg/t。（4）控制渣中MgO≥11%。（5）降低終渣氧化性。67留渣量和濺渣槍位對(duì)濺渣量的影響脫碳爐終渣MgO控制水平68FeO對(duì)渣中MgO的影響R對(duì)渣中MgO的影響冶金效果：運(yùn)用少渣濺渣護(hù)爐工藝后，脫碳爐爐齡逐步提高。2011年12月1#C爐齡達(dá)7826爐，2012年3月3#C爐齡達(dá)到7056爐，高于日本脫碳爐爐齡5000爐的技術(shù)指標(biāo)。脫磷爐爐齡為11116爐。69潔凈鋼低成本生產(chǎn)工藝采用新工藝流程可使?jié)崈翡撋a(chǎn)成本低于傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐普通鋼的生產(chǎn)成本。降成本的項(xiàng)目如下：1)脫磷爐石灰加入量為14kg/t,脫碳爐為11kg/t,煉鋼石灰總消耗為25kg/t。2)和傳統(tǒng)工藝相比，減少煉鋼渣量23.65kg/t，脫碳爐渣部分返回脫磷爐使用，爐渣總排放量比傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐降低48%。3)脫氧鋁耗從3.5～

4kg/t下降到2kg/t以內(nèi)。潔凈鋼主要原料消耗與成本核算705、滑板擋渣技術(shù)常用擋渣方法比較滑板擋渣術(shù)應(yīng)用效果序號(hào)項(xiàng)目單位擋渣錐滑板擋渣前后比較1鋼水回磷量ppm3420-142到站平均渣厚mm9050-403擋渣命中率%80～8510015～20主要技術(shù)指標(biāo)實(shí)施效果

京唐鋼鐵廠第一座高爐于2009年5月21日點(diǎn)火，5月23日一座脫磷爐、二座脫碳爐和二臺(tái)連鑄機(jī)相繼投產(chǎn)，標(biāo)志著京唐鋼鐵廠進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)運(yùn)行階段。本項(xiàng)目于2009年7月開(kāi)始現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，月試驗(yàn)爐數(shù)200爐左右。2010年3月轉(zhuǎn)為試生產(chǎn)階段，平均“三脫”比為35%。從2011年1月轉(zhuǎn)入工業(yè)化生產(chǎn)，鐵水“三脫比”大幅度提高，波動(dòng)在80%左右。（1）鐵、鋼產(chǎn)量穩(wěn)步提高：2011年12月達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)能，月產(chǎn)鐵76萬(wàn)噸，鋼74萬(wàn)噸。（2）鐵水“三脫”比基本穩(wěn)定在80%左右。（3）煉鋼全工序鋼鐵料消耗（煉鋼循環(huán)廢鋼計(jì)入鋼鐵料消耗，全部為實(shí)物消耗）逐月降低，從2011年1月的1129.82kg/t降低到1094.9kg/t，降低34.9kg/t。（4）煉鋼全工序成本逐月降低，從2011年1月的1068.84元/t降低到12月的782.66元/t，噸鋼降低成本286.18元。鐵、鋼產(chǎn)量變化趨勢(shì)全工序成本變化趨勢(shì)鋼鐵料消耗變化趨勢(shì)近一年轉(zhuǎn)爐工序能耗變化趨勢(shì)京唐公司與日本轉(zhuǎn)爐脫磷與少渣冶煉工藝技術(shù)水平比較工藝方法SRP法LD-NRPLD-ORP開(kāi)發(fā)單位京唐·鋼研住友和歌山JFE福山新日鐵君津脫磷爐鐵水[Si](%)0.310.250.450.45半鋼[C]/%3.38>3.3>3.2>3.2半鋼[P]/%0.033<0.025//脫磷石灰消耗(kg/t)14101515脫磷渣中TFe(%)12≤520~2520~25脫磷爐堿度R1.7~2.02~2.51.5~2.01.5~2.0脫磷率(%)63.3>75//底吹強(qiáng)度(Nm3/t.min)0.20.350.160.14脫碳爐終點(diǎn)[P]/%(最低)0.0020.0020.0020.0019終點(diǎn)[S]/%（最低）0.0040.0020.0040.0024石灰加入量(kg/t)11101010爐齡(爐)7056500050005000脫磷爐與少渣冶煉工藝技術(shù)水平

日本開(kāi)展轉(zhuǎn)爐“三脫”新工藝研究近20年，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。京唐公司通過(guò)兩年的努力形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成套工藝技術(shù)，技術(shù)指標(biāo)接近甚至超過(guò)部分日本鋼廠。評(píng)價(jià)結(jié)論：

（1）日本和歌山SRP法采用底吹強(qiáng)攪拌，頂吹弱供氧，低FeO中高堿度渣脫磷工藝，消耗低，生產(chǎn)成本低。

（2）日本新日鐵LD-ORP法和JFELD-NRP法采用底吹弱攪拌，頂吹弱供氧，高FeO低堿度渣脫磷工藝，消耗和生產(chǎn)成本均較高。

（3）京唐公司開(kāi)發(fā)的新工藝采用底吹弱攪拌，頂吹強(qiáng)供氧，低堿度中等FeO渣脫磷工藝，消耗和生產(chǎn)成本居于SRP和LD-ORP、LD-NRP法之間。高效化生產(chǎn)水平京唐公司與日本潔凈鋼高效化生產(chǎn)水平比較工藝方法SRP法LD-NRPLD-ORPH爐開(kāi)發(fā)單位京唐·鋼研住友和歌山JFE福山新日鐵JFE神戶制鋼工藝特點(diǎn)脫磷吹煉時(shí)間/min810101017脫磷終點(diǎn)溫度/℃1330~1360（爐后）1300~13201280~13501320~135