首秦100t氧气转炉“留渣双渣”炼钢工艺实践

首秦100t氧气转炉“留渣+双渣”炼钢工艺实践秦登平，朱志远，危尚好，吕延春，杨建平2013年“高效低成本生产洁净钢的实践”高级研讨会汇报提纲首秦金属材料有限公司概要工艺现状与技术开发背景液态终渣快速固化SGRS高效脱磷技术炉渣的连续循环控制脱磷期结束倒渣控制研究SGRS对炉衬的影响SGRS快速生产技术的应用SGRS转炉双渣煤气的回收技术应用SGRS工艺应用效果首秦金属材料有限公司概要首秦金属材料有限公司概要3座铁水预处理：颗粒镁脱硫；脱后硫命中率95%以上。3座100吨顶底复吹转炉配备烟气分析、副枪出钢下渣检测系统能够实现一键式炼钢炉外精炼LF精炼3座；1座双工位RH真空炉。首秦金属材料有限公司概要厚板坯连铸机3座1＃:150-250×1400-1800mm2＃:150-320×1800-2400mm3＃:250-400×1600-2400mm先进技术：液面自动控制、自动浇钢、动态软压下、动态配水、大包下渣自动检测、二级3D动态配水，倒角结晶器技术。首秦金属材料有限公司概要首秦公司为首钢“专、强、宽、厚”精品宽厚板生产基地,产品覆盖造船及海洋平台用钢、管线钢、桥梁钢、容器板、工程机械用钢、高建钢、储罐钢、水电钢、特厚板、耐磨钢等十二大类共计460个牌号，其中船板、管线、低合金等产品比例超过65%。首秦金属材料有限公司概要品种钢结构及磷含量控制水平管线钢：产量15%，P:0.010%容器、Z向钢：产量7%，P:0.013%桥板：产量9%，P:0.015%低合金、外标：产量22%，P:0.017%D级以下船板：产量42%，P:0.019%普碳：产量5%，P:0.022%首秦公司工艺路线首秦金属材料有限公司概要262640.457.860.262.162.763.479.881020406080100完成比例%首秦SGRS完成比例2011年3月开始推广时按照白班炉座连续3炉，后逐渐向四班放开，目前稳定在80%以上。2010年转炉炼钢主要采用单渣和双渣工艺，对于低磷钢采用双渣工艺：首秦现状与技术开发背景SGRS转炉炼钢工艺流程首秦公司SGRS工艺流程氧气转炉“留渣+双渣”工艺，能够显著降低转炉辅料消耗和转炉炼钢渣量的特点，首钢总公司称该工艺SGRS转炉炼钢工艺。SGRS：SlagGenerationReducedSteelmakingSGRS转炉炼钢工艺示意图，主要包括以下核心控制环节：①溅渣护炉时，液态终渣固化工艺研究；②人工对液态终渣固化状态的再次确认；③保持双渣期间脱磷率大于50%，脱磷期高效脱磷技术；④脱磷期结束快速足量倒渣，结束后倒出60%的高P2O5含量的脱磷渣；⑤进入脱碳阶段普通工艺吹炼，出钢结束后，将本炉终渣全部留入下一炉使用并以此循环使用。SGRS工艺开发主要内容液态终渣快速固化脱磷期高效脱磷脱磷期结束倒渣炉渣连续循环控制SGRS对炉衬的影响SGRS快速生产技术的应用SGRS转炉双渣煤气的回收技术应用SGRS工艺开发初期面临主要问题脱磷期脱磷不充分，达不到50%半钢倒渣量不足，仅为30%，造成连续循环不起来半钢渣中带金属铁明显留渣操作，炉渣固化，安全兑铁生产顺行，周期满足正常生产需求石灰消耗量较常规工艺吨钢降低40%石灰与轻烧总消耗较常规工艺降低40%钢铁料消耗较常规工艺降低6.0kg/t满足产品需要，转炉终点磷含量低于0.012%首秦SGRS工艺开发目标液态终渣快速固化与安全兑铁炉渣的组分控制改质剂(石灰、改质剂)的加入量改质剂石灰、改质剂)的组成控制安全管理每炉确认制先确认炉渣固化无液态渣再进行兑铁已100%实现安全兑铁液态终渣快速固化检验项目标准：%MgO35-50C5-15SiO2＜5CaO3-6P＜0.05S＜0.05SGRS脱磷期枪位与目标SGRS脱磷期枪位与供氧控制，开吹枪位常规工艺低100-200mm，主要基于化好过程渣，加强炉内动力学条件，使脱磷期脱磷率大于50%，碳含量大于2.8%，为脱碳期提供足够的热量。底吹按照最大流量控制0.06Nm3/（t·min）首秦SGRS高效脱磷技术脱磷阶段供氧强度提高较常规工艺提高0.3Nm3/（min·t）；在脱磷阶段分批次加入矿石。调节炉渣的FetO含量在10-15%；脱磷结束碳含量2.8-3.5%，温度控制在1380-1420℃之间。核心：脱磷阶段充分脱磷，减轻脱碳阶段脱磷负担；快速倒出高P2O5含量的脱磷渣。首秦SGRS高效脱磷技术首秦SGRS高效脱磷技术SGRS转炉炼钢工艺生产过程钢水磷质量分数和炉渣P2O5质量分数脱磷期结束磷质量分数为0.020%～0.028%，平均为0.024%；脱磷阶段脱磷率为55%～75%，平均为69.6%；脱磷炉渣中P2O5质量分数在1.9%～2.5%之间，平均为2.30%；转炉终点磷质量分数能够控制在0.004%～0.018%，满足了相应钢种冶炼要求。脱磷期石灰加入量大，容易造成石灰熔化不充分，造成石灰浪费。所有石灰改在脱碳期加入。炉渣的连续循环控制0123456789051015炉渣倒渣质量，t循环炉数脱磷期结束倒渣量脱磷期倒渣后渣重脱碳期渣重脱磷期渣量多可被循环利用的脱碳渣渣量小炉渣的连续循环控制012345678910051015炉渣渣重,t循环炉数脱磷期结束倒渣量脱磷期倒渣后脱碳期渣重脱磷期渣量少可被循环利用的脱碳渣渣量大炉渣的连续循环控制炉渣的连续循环控制结论：通过对炉料加入模式的优化，在相同倒渣量、总石灰加入量相同的条件下，提高脱碳期石灰加入量，有利于提高脱磷期倒渣率、提高脱碳渣的循环利用。炉渣的连续循环控制水平：脱磷阶段倒渣量在4.0-7.0t(铁水[Si]含量变化影响);倒渣时间控制在4.0-5.0min;连续循环3炉以上比例达到56%，最高循环7炉。炉渣的连续循环控制转炉炉口距离挡火门距离较近，满足不了快速倒渣的需要，改造前3#转炉炉口距挡火门距离95mm，双渣时，脱磷结束倒渣直接冲涮平台上和L板上。设备改造结合倒渣工艺优化脱磷期结束倒渣控制研究倒渣时间增加到一定程度后，倒渣量增加不再显著。0123456051015脱磷期结束倒渣量,t脱磷期结束倒渣时间,min脱磷期结束倒渣控制研究4.36.57.17.07.36.87.212.70.05.010.015.020.025.0第一炉第二炉第三炉第四炉第五炉第六炉第七炉倒渣量，tSGRS循环周期出钢后倒渣脱磷倒渣采用SGRS工艺开发的炉渣物性控制技术，炉渣的碱度控制在1.2-1.6，MgO含量控制在≤10%。脱磷期结束倒渣控制研究石灰消耗在吨钢35kg左右时，脱磷期结束倒渣量在7吨左右，连续循环可以持续稳定进行，脱碳期结束留渣量在12吨左右。脱磷期结束倒渣控制研究SGRS对炉衬的影响SGRS对炉衬的影响首秦转炉炉龄经济炉龄为6500炉，炉龄控制方针按照7400炉，SGRS工艺比例逐渐提高，转炉炉况、炉龄没有出现异常。31SGRS对炉衬的影响采用SGRS转炉炼钢工艺初期，炼钢时间增加4-6min。主要以下工作：脱磷阶段高供氧强度吹炼；控制合适脱磷吹炼时间快速倒渣技术，缩短0′28″；摇炉方式平台改造SGRS炼钢生产组织协调缩短2′17″；缩短辅助时间合理组织生产SGRS转炉炼钢工艺生产周期平均为37′53″，比常规工艺35′00″延长2′53″在冶炼周期增加的情况下，实现了采用该工艺后转炉钢产量并没有降低。SGRS快速生产技术的应用采用3吹2.5的方式进行组织冶炼，总体讲转炉周期略有富余，与常规工艺相比，冶炼周期增加在脱磷期结束倒渣环节，冶炼周期初期增加，4-6min，SGRS周期控制在38分钟即对整体组织冶炼来讲，转炉环节对周期以及炉机匹配影响不大。SGRS快速生产技术的应用SGRS工艺条件下的转炉煤气发生规律脱磷期转炉煤气发生特点持续时间短；整体CO浓度偏低；与常规工艺的区别吹炼末期CO下降速率加快；整体吹炼持续时间短；脱碳期转炉煤气发生特点持续时间较长；整体热值较高；与常规工艺的区别吹炼前期CO浓度上升快、波动小整体回收条件变好脱磷期煤气回收：1、可行性分析2、回收工艺不回收SGRS转炉双渣煤气的回收技术应用脱磷期回收需要满足的条件吹炼持续时间3.5min；脱磷期前期煤气发生规律与常规工艺下基本相同，吹炼平均到2.5min开始回收，保证阀门组的回收、放散动作和后烧期时间；吹炼3.5min前满足回收条件；脱磷期持续时间在4-6min；回收过程中：吹炼不满4.5min时，提罩或提枪前必须通知OG主控，通知完30秒后再提枪。脱磷期回收工艺：CO浓度30%，O21.5%;下枪吹炼≥2分钟;达标时间≤3.5分钟;氧枪下枪吹炼（氧枪在开氧点以下）罩裙低位；SGRS转炉双渣煤气的回收技术应用脱碳期回收工艺技术优化前期达标即回收，CO30%,O21.5%,无时间和延时限制；回收末期控制条件与常规冶炼工艺相同；脱碳期吹炼前期转炉煤气发生特点：•前期CO浓度上升很快，且波动小•O2浓度下降速率较快，稳定SGRS转炉煤气的回收技术应用SGRS工艺条件下的转炉煤气回收优化方案回收操作系统是否SGRS工艺常规回收模式SGRS回收模式第一次降枪自动回收条件第一次降枪自动放散条件第二次降枪自动回收条件第二次降枪自动放散条件SGRS转炉煤气的回收技术应用普通工艺：平均每炉回收煤气10.06分钟；满足回收条件情况下，CO平均含量为51.61%。SGRS工艺合计煤气回收时间9.23分钟，较常规工艺少0.83分钟。SGRS转炉煤气的回收技术应用与普通工艺副原料消耗相比，采用SGRS工艺：石灰消耗降低30.2kg/t，降幅48.48%；轻烧白云石消耗降低13.3kg/t，降幅70%；钢铁料消耗降低8.25kg/t钢。SGRS工艺应用效果020406080石灰轻烧白云石62.3kg/t钢19kg/t钢32.1kg/t钢5.7kg/t钢普通工艺SGRS工艺渣量的确定—铁水称量实测渣量使用普通石灰，铁水Si含量在0.50%左右，SGRS工艺渣量75kg/t，普通工艺渣量108kg/t。SGRS工艺比普通工艺降低33kg/t，降低比例31.4%。渣量的确定—理论计算渣量使用普通活性石灰，铁水Si含量在0.50%左右，SGRS工艺渣量70-80kg/t，普通工艺渣量100-120kg/t。SGRS工艺比普通工艺降低35kg/t，降低比例31.8%。SGRS工艺应用效果渣量的降低和Tfe含量的变化合计钢铁料消耗降低8.25kg/t钢。SGRS转炉终点磷含量控制上表所示转炉终点控制，磷含量控制在0.011%~0.013%之间，脱磷率在81%~85%左右，与常规工艺相比，转炉终点磷含量控制水平基本相当。SGRS转炉炼钢工艺生产的炉数全量比例为81.5%，还得了以下成果：①由于上炉终渣炉渣循环再利用，可以大幅度减少炼钢石灰、轻烧白云石、渣料消耗；②炼钢终点炉渣通常含14%～30%FetO（平均在18%），脱磷期炉渣控制小于15%FetO，炉渣渣量减少30.7%和FetO的降低约4%;③常规转炉炼钢外排炉渣碱度高(大于3.0)，炉渣自由CaO含量多。采用SGRS转炉炼钢工艺，外排炉渣主要为脱磷阶段低碱度渣，不含自由CaO，因此可以简化炉渣处理；④常规转炉炼钢，出钢后留在炉内部分钢水随炉渣倒出，采用SGRS转炉炼钢工艺吹炼终点拉碳不倒渣，提高钢水收得率。42SGRS工艺应用效果敬请各位专家批评指正！