转炉炼钢新技术讲座.ppt

1、转炉炼钢新技术讲座 主讲人: 马春玉 2006年9月,转炉炼钢的新技术主要是铁水预处理!(三脱)、顶底复合吹炼，溅渣护炉与转炉长寿、转炉吹炼自动控制，煤气回收与负能炼钢等。 一、铁水预处理工艺技术 铁水预处理是指将铁水兑入转炉之前进行的各种 提纯处理。可分为普通铁水预处理和特殊铁水预处理。 普通铁水预处理包括：铁水脱硫、脱硅、脱磷的三脱预 处理。 特殊铁水预处理是针对铁水中含有特殊元素进 行提纯精炼或资源综合利用,如铁水提钒、提铌、脱铬 等预处理工艺。,铁水“三脱”预处理的目的和意义 1.1转炉渣量大幅度降低（1525kg/t)实现少渣冶炼。 可降低成本、节能、提高钢质量和洁净度。 1.2 脱

2、碳速度加快,终点控制容易,氧效率提高,提高生产率。 1.3 锰的回收率提高,可进行锰矿熔融还原,降低成本。 1.4 转炉煤气成分稳定, 煤气回收控制更加容易,以利实现转炉负能炼钢、节能、降成本。 1.5有利于扩大品种(高碳、高锰钢系列),铁水脱硫工艺技术 铁水脱硫法是指在铁水罐、铁水包、混铁车中进行脱硫。 在高炉、炉外精炼炉和转炉内每脱除1kg硫的成本分别是铁水脱硫法的2.6倍、6.1倍、16.9 倍，铁水脱硫法的成本低效率高。,铁水脱硫预处理的工艺方法 投掷法-将脱硫剂投入铁水中。 喷吹法-将脱硫剂喷入铁水中。 搅拌法（KR 法）-将通过中空机械搅拌器向铁水 内加入脱硫剂，搅拌脱硫。 三种方

3、法的比较见表1,铁水脱硫剂的选择 元素的脱硫能力,由高到低依次为:CaC2、NaO2、Mg、BaO、CaO、MnO、MgO。 工业中常用的脱硫剂有: CaO系、 CaO + CaC2 系、 CaC2 、 CaO+ Mg系、 Mg系。几种脱硫剂的特点见表2。,铁水脱磷工艺技术 3.1 铁水脱磷可在四种容器中进行:混铁车同时脱硫脱磷;铁水罐同时脱硫脱磷;铁水包同时脱硫脱磷;转炉铁水脱磷。 3.2 铁水预处理脱磷反应温度低(1300度1350度),热力学条件好,易于脱磷。 铁水中、 含量高,提高了铁水磷的活度,有利于脱磷。 由于铁水预处理脱磷具备良好的化学热力学条件,渣钢间磷的分配系数是炼钢脱磷的:

4、倍,因而渣量小,可以控制较低的渣中FeO含量,脱磷成本低。,3.3 在氧化条件下, 脱磷反应是阳极反应P- 5e =P5+ 脱硫反应是阴极反应S+2e = S2-,所以铁水间同时脱磷脱硫是可行的, 只是需采用较大脱硫能力的熔剂。 4 铁水脱硅工艺技术 4.1 脱硅是脱磷的必要条件,换言之,铁水须先脱硅, 然后再同时脱磷脱硫。 脱硅易于减少转炉石灰用量和渣量。 可在低碱度下实现脱硅,成本低。 4.2 铁水脱硅可在高炉的铁水沟连续进行,分为一段法和两段法,也可在铁水罐脱硅。,二、顶底复合吹炼技术 1 顶底复合吹炼法可分为三类 顶吹氧、底吹惰性气体法，全世界广泛采用此法。 顶底复合吹氧法，日本和欧洲

5、多为采用。 顶底吹氧、喷吹法燃料法，宜于100% 废钢。,2 工艺特点 2.1 反应速度快、热效率高，可实现炉内二次燃烧。 2.2 碳氧反应更趋平衡：当吹炼终点：c=0.04% 时，无 复吹的终点o 约为900*10-6，而进行复吹的炉次则 为550* 10-6左右。 说明钢渣的氧化性大为降低，吹炼 终点残Mn 明显提高，合金收得率明显提高。 2.3 吹炼后期强化熔池搅拌，使钢-渣反应接近平衡， 利于脱磷脱硫反应的进行。 2.4 保持顶吹转炉成渣速度快和底吹转炉吹炼平稳 的双重优点。,2.5 冶炼低碳钢(C=0.01%0.02%)时，避免了钢渣过氧化。 3 复吹转炉的经济效益 3.1 渣中含铁

6、量降低2.5%5.0%。 3.2 金属收得率提高0.5&1.5%，残Mn 提高0.02%0.06%。 3.3 磷含量降低0.002%。 3.4 石灰消耗降低3kg/t10kg/t， 氧气消耗减少4Nm3/t6Nm3/t。 3.5 提高炉龄，减少耐火材料消耗，综合经济效益约为615元吨。,三、溅渣护炉技术 溅渣护炉技术是利用高MgO含量的炉渣，用高压氮气将炉渣喷吹到转炉炉衬上， 进而凝固到炉衬上，减缓炉衬砖的侵蚀速度，从而提高转炉的炉龄。 1 技术要点 1.1 炉内合理的留渣量， 通常控制在80120kg/t 较合适。 1.2 炉渣特性控制： 终渣MgO 8% 为宜(特别对镁碳砖转炉)。 FeO

7、12%18% 为宜。 合适的炉渣粘度：易溅起、挂渣、均匀又防止炉底上涨、炉膛变形。,1.3 溅渣操作参数控制 N2 压力与流量与氧气压力、 流量相接近时，效果较好。 枪位高度要根据企业实际摸索，可在12.5m之间变化。 溅渣时间通常为2.54min。 枪位夹角多数企业的实践证明12度比较理想。,2. 溅渣护炉的经济效益 2.1 提高炉龄34 倍以上。 2.2 提高转炉利用系数2%4%。 2.3 降低炉衬砖消耗0.21.0kg/t， 降低补炉料消耗0.51.0kg/t。 2.4 减轻工人劳动强度。 2.5 投资回报率高。我国62 座转炉测算投资回收期为1.3 年。 溅渣护炉的综合经济效益大约为2

8、10 元/t钢。,溅渣护炉与复吹转炉的关系 对于采用溅渣护炉与复吹冶炼并存的转炉，随着溅渣后炉龄的提高，炉底相应上涨，影响了底吹透气砖的工作，此时，底吹透气砖的寿命约为3000 炉，这意味着从3000 炉以后， 复吹效果大大减弱， 甚至消失。 而溅渣护炉的炉龄远远大于3000 炉(现在达2 万多炉)。 这就是一贯注重高纯净钢，普遍采用复吹技术的日本不愿意采用溅渣护炉技术的原因。 目前，炼钢工作者正努力开发底吹喷嘴长寿技术，要点如下：,3.1 利用底吹喷嘴前蘑菇头的生长和控制技术，实现喷嘴长寿化。 3.2 炉役前期，利用粘渣、挂渣和溅渣迅速在喷嘴前端生成透气蘑菇头，避免喷嘴烧损。 3.3 炉役中

9、后期注意控制蘑菇头高度，防止堵塞。 3.4 对堵塞喷嘴采用复通技术。,4.转炉炼钢自动控制技术 转炉吹炼自动控制分为三个阶段： 4.1静态控制 依据初始条件(铁水重量、成分、温度、废钢重量、 分类)。 要求的终点目标(终点温度、化学成分)以及参 考炉次的参考数据,计算出本炉次的氧耗量,确定各 种副原料的加入量和吹炼过程氧枪的高度。 静态控制 包括三个模型:氧量模型、枪位模型和副原料模型。 这 样可基本命中终点的含碳量和温度目标。,4.2 动态控制,当转炉供氧量达到氧耗量的85%左右时,降低吹氧流量,副枪开始测温、定碳,并把测得的温度值及碳含量送入过程计算机。 过程计算机则计算出达到目标温度和目

10、标碳含量所需补吹的氧量及冷却剂加入量,并以副枪测到的实际值作为初值,以后每吹3 秒的氧气量,启动一次动态计算,预测熔池内温度和目标碳含量,当温度和碳含量都进入目标范围时,发出停吹命令。 终点C 和温度T 的命中率可达80% 以上。 但动态控制不能对造渣过程有效监测和控制,不能降低转炉喷溅率,不能对终点S、P 进行准确控制, S、P 成分不合格造成“ 后吹”时有增加,不能实现计算机对整个吹炼过程进行闭环在线控制.,4 全自动控制 在静态、动态控制基础上,通过对炉渣的在线检测,控制喷溅,并全面预报终点C、S、P、T 实现闭环控制。 全自动控制效果： (1) 提高终点碳含量控制精度：低碳钢0.015

11、%，中 碳钢0.02,高碳钢0.05%,温度T10% 。 (2) 实现对终点S、P、Mn 含量的准确预报, 精度为: S0.009% ,P0.001% ,Mn0.09%. (3) 后吹率从60% 下降到32%( 中高碳钢)。,(4) 喷溅率从29% 下降到5.4%。 (5) 停氧到出钢时间从8.2min 缩到2.5min。 (6) 铁收得率提高0.49%,石灰消耗减少3kg/t。 (7) 炉龄提高30%。,上述三种转炉自动控制技术性能和方法的比较见下表。,5 煤气回收与负能炼钢 5.1 技术原理 氧气转炉炼钢的基本化学反应是碳、硅、元素在氧化反应中放热。 C+OCO Si+OSiO2 氧化反应生成大量CO 燃气；燃气温度（物理热）平均为1 500 1600 ，燃气热值（化学潜热）平均为2 100 kCal/Nm3,煤气波动在7115 Nm3/t 。见表1。,采用煤气回收装置回收转炉烟气的化学潜热；采用余热锅炉回收烟气的物理显热。当炉气回收的总热量大于炼钢厂生产消耗的总能量时，则实现了“炼钢厂负能炼钢”。 日本君津钢厂、我国宝钢、武钢三炼钢厂均实现了“炼钢厂负能炼钢”。,5.2 炼钢节能的主要途径 （1） 降低铁钢比，每降低0.1 可降低吨钢能耗7080 kgce/kg 。 （2） 提高连铸比，与模