水鋼高效率低成本潔凈鋼生產(chǎn)平臺(tái)建設(shè)與思考

1熱烈歡迎各位領(lǐng)導(dǎo)、專(zhuān)家蒞臨指導(dǎo)！2水鋼高效率低成本潔凈鋼

生產(chǎn)平臺(tái)建設(shè)與思考

王琳松（高長(zhǎng)益代）首鋼水城鋼鐵(集團(tuán))有限責(zé)任公司

2013年5月15日

中國(guó)金屬學(xué)會(huì)煉鋼分會(huì)北京金屬學(xué)會(huì)

2013年第十七屆全國(guó)煉鋼學(xué)術(shù)會(huì)議3一、水鋼簡(jiǎn)介二、二煉鋼裝備三、基礎(chǔ)支撐技術(shù)的進(jìn)步四、建立專(zhuān)線化生產(chǎn)路線五、總結(jié)提綱4六盤(pán)水56水鋼座落在貴州省六盤(pán)水市始建于1966年三線建設(shè)年代目前年產(chǎn)鐵、鋼、材500萬(wàn)噸我國(guó)西南地區(qū)最大的長(zhǎng)材生產(chǎn)基地現(xiàn)有4座高爐，總?cè)莘e為5894m3兩條煉鋼生產(chǎn)線一煉鋼：3座35t轉(zhuǎn)爐、3座3機(jī)3流150mm×150mm方坯連鑄機(jī)。二煉鋼：3座100t轉(zhuǎn)爐、1座LF爐、3座6機(jī)6流150mm×150mm方坯連鑄機(jī)，年產(chǎn)量320萬(wàn)噸鋼。軋線配置有三條高線、三條棒材線，共計(jì)6條軋制線一、水鋼簡(jiǎn)介7連鑄高爐LF精煉爐轉(zhuǎn)爐方坯成品生產(chǎn)線89鋼絞線產(chǎn)品應(yīng)用101112HainanXinjiangTibetQinghaiGansuInnerMongoliaSichuanYunnanGuizhouGuangxiHunanFujianTaiwanJiangxiZhejiangJiangsuAnhuiHenanHubeiShanxiNingxiaHebeiShandongTianjinBeijingLiaoningJilinShanxiChongqingHeilongjiangShanghaiGuangdong市場(chǎng)13二、二煉鋼裝備項(xiàng)目主要技術(shù)參數(shù)鐵水預(yù)處理形式鐵水包噴鎂脫硫、撈渣轉(zhuǎn)爐形式BOF噸位×座數(shù)100噸×3底吹氣體N2、Ar底吹原件型號(hào)、數(shù)量多孔塞磚、6塊底吹強(qiáng)度0.03～0.06m3/（t.min）煙氣處理系統(tǒng)OG擋渣裝置擋渣錐精煉型式×臺(tái)數(shù)LF×1（預(yù)留1）連鑄臺(tái)數(shù)×流數(shù)3×6機(jī)型全弧形結(jié)晶器長(zhǎng)度900mm鑄坯尺寸150～180mm方坯，長(zhǎng)度9m～12m二冷方式氣霧冷卻14脫硫劑：顆粒鎂處理能力：150萬(wàn)噸/年脫硫后用撈渣機(jī)撈去脫硫渣，防止轉(zhuǎn)爐回硫。脫硫目標(biāo)：三、基礎(chǔ)支撐技術(shù)的進(jìn)步1、鐵水預(yù)處理技術(shù)脫硫深度鐵水量比例(%)≤0.015%100≤0.005%5015根據(jù)冶煉鋼種進(jìn)行分類(lèi)處理：1）30MnSi、優(yōu)質(zhì)硬線等對(duì)硫要求不高（S≤0.015%）的中高碳鋼，因轉(zhuǎn)爐、精煉脫硫率就能滿(mǎn)足要求，一般只進(jìn)行鐵水撈渣處理。2）82B等硫要求稍高（S≤0.008%）或ER70S-6、SWRCH22A等硫含量要求雖不高（S≤0.015%）但因成品碳含量低，轉(zhuǎn)爐出鋼鋼水氧含量高，爐渣氧化性強(qiáng)而在轉(zhuǎn)爐、LF脫硫受到限制的鋼種：

1）當(dāng)鐵水硫含量≤0.030%時(shí)僅進(jìn)行撈渣處理；

2）當(dāng)鐵水硫含量＞0.030%時(shí)，則將鐵水硫處理至≤0.015%后加入稠渣劑后撈渣再上轉(zhuǎn)爐吹煉；

3）能保證轉(zhuǎn)爐、精煉不因刻意進(jìn)行脫硫而增加成本和冶煉周期。

162、轉(zhuǎn)爐冶煉技術(shù)轉(zhuǎn)爐復(fù)吹技術(shù)的難題：復(fù)吹與爐襯壽命不同步,底吹磚堵塞，無(wú)法正常供氣，大部分時(shí)間為頂吹轉(zhuǎn)爐。優(yōu)化供氣系統(tǒng)和研究金屬爐渣蘑菇頭的可控生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)壽命復(fù)吹。2.1長(zhǎng)壽復(fù)吹研究172.2濺渣護(hù)爐與爐型控制濺渣護(hù)爐：提高轉(zhuǎn)爐爐齡、保證爐型建立轉(zhuǎn)爐液面控制標(biāo)準(zhǔn)：1）液面控制在7900mm～8200mm2）爐襯厚度：（1）爐底中心位置：600～800mm；（2）外周：700～1100mm；（3）爐身厚度≥400mm。182.3高效吹煉原氧槍?zhuān)簺_擊面積小，氧氣利用率低，供氧和冶煉時(shí)間長(zhǎng)。新氧槍?zhuān)?）供氧能力強(qiáng)，射流長(zhǎng)度大，熔池?cái)嚢枇?qiáng)，氧氣利用率高，氧氣消耗下降3.55m3/t；2）噴濺小，脫磷率高；3）冶煉周期短，轉(zhuǎn)爐平均冶煉周期下降2.39min。

新氧槍氧氣射流速度模擬圖192.4精確終點(diǎn)控制工藝研究開(kāi)發(fā)1）高拉碳脫磷工藝2）轉(zhuǎn)爐雙渣操作3）釩鈦鐵水冶煉4）建立不同鐵水Si%、Si%＋Ti%、低鐵水比、全鐵水冶煉等轉(zhuǎn)爐靜態(tài)操作模型轉(zhuǎn)爐TCO檢測(cè)系統(tǒng)提高終點(diǎn)控制的精度根據(jù)不同鋼種要求進(jìn)行終點(diǎn)精確控制：1）82B冶煉，保證出鋼磷達(dá)到鋼種要求，使出鋼碳含量0.15%～0.40%的合格率達(dá)到了95%，實(shí)現(xiàn)高碳出鋼。2）減少脫氧劑的消耗和夾雜物的生成。203、LF爐精煉工藝原鋼包1）單透氣磚2）透氣磚位置靠近電極，氬氣泡影響電弧穩(wěn)定性新鋼包1）雙透氣磚2）底吹氣形成的氣液兩相區(qū)錯(cuò)開(kāi)LF精煉爐電極位置，精煉時(shí)電極能平穩(wěn)起弧，提高了攪拌效果、降低了混勻時(shí)間。3.1底吹磚布置優(yōu)化21

鋼包底吹透氣磚改造前后布置示意圖

223.2成分調(diào)整工藝優(yōu)化原工藝：轉(zhuǎn)爐出鋼加入增碳劑后，出鋼過(guò)程吹氬攪拌強(qiáng)度和時(shí)間不足，造成取樣分析結(jié)果偏差較大，精煉爐成分調(diào)整后波動(dòng)較大，不利于穩(wěn)定產(chǎn)品性能。

現(xiàn)工藝：1）底吹氬工藝優(yōu)化2）分步調(diào)整成分3）以82B為代表的高碳鋼碳準(zhǔn)度（目標(biāo)值±0.01%）穩(wěn)定在85%～90%，為鋼材性能的穩(wěn)定打下良好基礎(chǔ)。

233.3縮短精煉周期原精煉周期1）精煉周期較轉(zhuǎn)爐冶煉周期平均長(zhǎng)6min左右；2）轉(zhuǎn)爐在連續(xù)冶煉經(jīng)精煉爐的鋼水時(shí)每爐均需停爐等待；3）連鑄也被迫降低拉坯速度。現(xiàn)精煉周期1）各步驟時(shí)間量化、優(yōu)化；2）精煉周期縮短了7分15秒，保障了轉(zhuǎn)爐-LF精煉-連鑄快速協(xié)調(diào)的鋼水銜接，恒拉速澆鑄。243.4喂絲設(shè)備改進(jìn)原喂絲設(shè)備：喂絲過(guò)程中，鋼液飛濺和高溫影響，喂絲設(shè)備粘鋼堵塞、變形損壞，不能正常喂絲?，F(xiàn)喂絲設(shè)備1）一種簡(jiǎn)便快捷的只需一人在2min內(nèi)便可完成的處理方法，保證了喂絲處理效果，減少了處理時(shí)間和職工勞動(dòng)強(qiáng)度。2）“高效喂絲導(dǎo)管”更換法，獲得了國(guó)家專(zhuān)利局授權(quán)的使用新型專(zhuān)利。254、連鑄工藝對(duì)大包保護(hù)套管與水口接頭進(jìn)行吹氬保護(hù)。根據(jù)不同鋼種、保護(hù)渣的各項(xiàng)理化性能指標(biāo)，形成系列專(zhuān)用保護(hù)渣。設(shè)計(jì)長(zhǎng)套管烘烤箱，確保套管烘烤質(zhì)量。半自動(dòng)保護(hù)渣加入裝置，確保保護(hù)渣加入的均勻性。4.1全保護(hù)澆注的優(yōu)化26連鑄拉速波動(dòng)1）結(jié)晶器液面波動(dòng)2）結(jié)晶器保護(hù)渣卷入鋼水，降低鑄坯潔凈度3）鑄坯冷卻不均連鑄恒拉速1）恒結(jié)晶器鋼水液面2）恒二冷配水3）拉速可控制在1.8m/min～2.9m/min下的恒拉坯速度澆注，連鑄機(jī)生產(chǎn)效率也得以提高。

4.2連鑄機(jī)高效恒拉速27四、建立專(zhuān)線化生產(chǎn)路線H08A、1006（美標(biāo)）、C4D1（歐標(biāo)）為代表鋼種拉拔過(guò)程經(jīng)受很大的拉拔變形，要求線材強(qiáng)度低，塑性好，其組織中珠光體含量越少越好，鐵素體晶粒多一些。成品碳含量低，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水氧化性強(qiáng)，脫氧不易控制，容易造成連鑄中間包水口結(jié)瘤和鑄坯皮下氣泡，影響生產(chǎn)連續(xù)性和拉拔性能、表面質(zhì)量。采取轉(zhuǎn)爐—吹氬喂絲處理—連鑄工藝路線。成本僅比普通三級(jí)螺紋高13.82元/噸，實(shí)現(xiàn)了正常批量生產(chǎn)。1、低碳低硅軟線鋼28對(duì)磷、硫等有害元素要求有所嚴(yán)格，對(duì)一般疏松、中心裂紋也提出限制。為達(dá)到強(qiáng)化脫氧、脫硫、加快鋼中夾雜的排出、部分改變夾雜物形態(tài)的專(zhuān)用渣料，在出鋼時(shí)利用鋼流的沖擊與底吹氬攪拌動(dòng)能進(jìn)行渣洗精煉。1）鋼中原有的夾雜物與乳化渣滴碰撞，被渣滴吸附、同化而隨渣滴上浮排除。2）促進(jìn)了脫氧反應(yīng)產(chǎn)物的排出，使鋼中的夾雜物數(shù)量減少。2、30MnSi、30#～55#優(yōu)質(zhì)鋼29加工變形量大，對(duì)磷、硫、氧、氮、夾雜物要求更嚴(yán)格，屬于中等潔凈度鋼種采用高爐鐵水—脫硫（扒渣）—復(fù)吹轉(zhuǎn)爐—LF精煉—連鑄的冶煉工藝路線由于這一大類(lèi)中各鋼種碳含量、脫氧方式、使用性能要求差異極大，生產(chǎn)中將其分為三類(lèi)，選擇不同的精煉造渣工藝：3、82B系列、優(yōu)質(zhì)硬線、彈簧鋼、合金焊線、冷鐓（鉚螺）鋼30（1）成品碳含量低，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水、爐渣氧化性強(qiáng)；（2）為保證線材拉拔性能和焊接性能，要求硫含量低，且不宜進(jìn)行鈣處理；（3）為提高爐渣脫硫能力，提高了爐渣堿度，即提高了CaO含量，從而造成爐渣熔點(diǎn)升高，為得到合適流動(dòng)性的爐渣，提高了渣中CaF2含量，即采用CaO-SiO2-MgO-CaF2-Al2O3渣系。1）低碳硅鎮(zhèn)靜的合金焊絲鋼（ER50-6、

ER70S-6）系列31（1）轉(zhuǎn)爐出鋼鋼水[C]含量較低，[O]含量較高（常達(dá)到500

800ppm）。要將鋼水氧脫至較低的水平，則需脫除的氧多，生成的脫氧產(chǎn)物量也多，增加了脫硫、去除夾雜物的難度。（2）由于CaO-SiO2渣系脫硫能力較弱，并且低碳含鋁鋼中酸溶鋁較高，對(duì)渣中(SiO2)有還原作用，因此不采用CaO-SiO2渣系。（3）考慮到鋼種對(duì)鋁含量有要求，采用了鋁脫氧工藝。（3）基于鋁脫氧生成的Al2O3較多，這些產(chǎn)物在精煉渣中可達(dá)到10%以上的含量，因此，采用CaO-Al2O3渣系。（4）并在生產(chǎn)中對(duì)含硅脫氧劑、含SiO2高的物料加入進(jìn)行了嚴(yán)格控制。2）低碳、低硅鋁鎮(zhèn)靜（如冷墩鋼）系列32（1）采用CaO-SiO2-MgO-Al2O3渣系（2）典型鋼種82B的冶煉及潔凈度控制：①鐵水撈渣后進(jìn)轉(zhuǎn)爐吹煉；

②全過(guò)程采用無(wú)鋁合金脫氧；③高拉碳出鋼后硅脫氧；④控制鋼中氮含量，有害元素控制水平：元素最高ppm最低ppm平均ppmO17.810.914.55N34.112.324.44P20080140S14030623）82B、優(yōu)質(zhì)硬線鋼彈簧鋼等中高碳硅鎮(zhèn)靜鋼系列