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八钢股份炼钢第二炼钢分厂转炉双渣工艺培训教材宝钢集团新疆八一钢铁有限公司宝钢集团八钢协同支撑项目组2016.6课程编号：协同支撑培训工作—xxxxx课程分类：生产工艺管控类编制：张浩审核：赵广谙审批：刘玉宝八钢股份炼钢：刘玉宝八钢股份炼钢第二炼钢分厂赵广谙八钢股份炼钢第二炼钢分厂张浩八钢股份炼钢第二炼钢分厂支撑团队：张建春协同支撑总监宝钢股份炼钢厂陈广华宝钢股份炼钢厂授课师资：赵广谙八钢股份炼钢第二炼钢分厂张浩八钢股份炼钢第二炼钢分厂课程开发人员及授课师资双渣1.股份炼钢120t产线简介2.双渣工艺简介与现状3.液态终渣快速溅干4.双渣高效脱磷技术5.炉渣的连续循环控制提纲6.脱磷期结束倒渣控制7.双渣工艺对炉衬的影响8.双渣快速生产技术的应用9.转炉双渣煤气的回收控制10.双渣工艺应用效果4座铁水预处理：2座KR脱硫；2座喷吹脱硫脱后硫命中率90%以上。3座120吨顶底复吹转炉配备CO分析出钢下渣检测系统OG湿法除尘系统炉外精炼LF精炼2座1座双工位RH真空炉。第二炼钢分厂装备概述第二炼钢分厂生产工艺流程介绍氧气煤气回收渣料液态钢渣鱼雷罐车铁水倒罐站铁水脱硫站铁水废钢120t顶底复吹转炉滚筒渣处理钢水LF精炼炉LATS精炼炉RH-KTB精炼炉板坯板坯连铸机板坯热送板坯送往轧钢厂铁水包第二炼钢分厂生产工艺流程介绍120吨板坯产线2006年5月投产，产能水平具备400万t/a。现有3座120t转炉、两套喷吹脱硫和两套KR搅拌脱硫铁水预处理系统、4座9米弧、1800mm断面板坯连铸机、2座120t钢包精炼炉、1座RH真空脱气精炼处理系统。与热轧、冷轧及中厚板厂形成产品生产结构网。70%10%5%60%25%专科以下学历本科学历专科技校转炉组织机构及人员状况第二炼钢分厂120t转炉作业区正式成立于2007年3月，目前在职职工57人，其中专业技术人员7名，冶炼高级技师2人，岗位能手2人，劳模3名，技师8人，本科以上学历9人，专科以上学历17人。作业区人员平均年龄39岁，年龄构成偏高。人员文化层次铁水包搅拌脱硫设备组成主要设备（1）铁水包倾翻台车（2）铁水包（3）倾翻台车（4）渣罐（5）除尘烟罩（6）扒渣机（7）测温取样枪（8）搅拌桨及其升降装置（9）混合料储料仓（10）受料仓喷吹脱硫设备包括2套独立的脱硫装置，KR脱硫是由1套双工位装置组成。机械搅拌法（采用CaO+CaF2）喷吹法（采用镁基脱硫剂）在铁水温度1300℃以上时，脱硫效率可达95%左右，深脱硫稳定性较好，CaO单耗为5.6kg/t.铁；脱硫渣量小，铁损小；喷溅小；设备造价低；脱硫剂的利用率较高；不需要高压喷吹气体；搅拌浆寿命已达到300次；铁水温降30~40℃；处理周期26～36min；综合处理成本较低；深脱硫可达S≤0.001％脱硫效率可以达到90%，Mg单耗为0.45kg/t.铁，石灰单耗为4.05kg/t.铁；脱硫渣量较大，铁损大；喷溅较大；设备复杂，造价高；需要高压无水无油氮气；喷枪更换、制造简单，喷枪寿命可以达到50次；铁水温降40~50℃；处理周期28～38min；综合处理成本较高；深脱硫可达S≤0.002％喷吹脱硫与KR搅拌脱硫工艺对比转炉类型顶底复吹公称容量１２０t转炉数量氧枪类型４孔最大供氧流量２４５００Nm3/min底吹风口类型多层环缝管式喷嘴底吹气体种类Ar,N2底吹气体流量0.01～0.11Nm3/min.t底吹风口数量６烟气处理系统OG铁合金料仓数量１０副原料料仓数量１０×３挡渣方式挡渣棒转炉设备主要规格参数3产品简介品种钢结构及磷含量控制水平普碳：产量45%，P:0.025%Z向钢：产量1%，P:0.010%管线钢：产量1%，P:0.010%低碳钢：产量33%，P:0.018%中厚板：产量16%，P:0.012%汽车板：产量4%，P:0.015%2.双渣工艺简介与现状充分利用温度变化对脱磷反应的影响（即低温有利于脱磷）是转炉双渣法工艺的基本原理。炼钢脱磷反应可由（1）式表示，其反应平衡常数Kp可由（2）式计算：2[P]+5[O]=(P2O5)（1）lgKp=lg(aP2O5/(a[P]2.a[O]5))=43443/T-33.02（2）转炉双渣法基本原理在转炉吹炼终点（温度1630~1680℃)，脱磷反应平衡常数在1.6×10-11~6.4×10-11之间，而在吹炼前期（温度1320~1380℃），脱磷平衡常数范围为1.8×10-6~1.7×10-7，由于温度不同，吹炼前期脱磷反应平衡常数较吹炼终点高出4个数量级以上（10000倍以上）。图1转炉冶炼前期与终点钢水温度的脱磷反应平衡常数的比较双渣工艺简介1、利用前一炉高碱度的脱碳炉渣，自由CaO含量多，保留在下一炉脱硅脱磷期继续使用，经过前期脱磷后，前期渣倒出部分后，第二次吹炼可少渣冶炼，从而减少辅料和钢铁料消耗。脱磷反应式：2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO•P2O5)+5[Fe]常规冶炼转炉终点渣(T.Fe)含量15-25%，碱度3.0~4.0，转炉双渣法冶炼前期倒渣时渣中(T.Fe)含量7~13%，碱度一般1.3~1.6，因此，既能减少石灰等造渣辅料消耗，又能降低钢铁料消耗。理论计算，前期渣倒出10~15吨，渣量减少10~15%，可降低钢铁料消耗4~7kg/t.s。2、常规转炉炼钢工艺，出钢后留在炉内的部分钢水随炉渣一起倒出，采用留渣双渣法以后，出钢后不倒渣，可以提高钢水收得率。如出钢后留在转炉内的钢水0.5~1.5吨，吨钢降低钢铁料消耗1.7~5.0kg/t.s。转炉双渣法优点关键操作：提高中间排渣的效率，以减轻脱碳吹炼时脱磷的负荷。双渣工艺简介1、由于采用留渣操作，如果炉渣稠化不到位，有兑铁水发生喷溅的安全隐患。（解决方法：炉渣采用溅渣护炉以及加辅料的方法稠化到D渣状态，炉长每次确认炉渣稠化状态）。2、转炉冶炼前期需要倒渣，转炉冶炼周期时间延长，可能影响转炉作业效率。（解决方法：前期造好合适的泡沫渣，熟练后提高倒渣技能，倒渣时间控制在4~5min，生产调整根据生产节奏和物流情况合理安排转炉双渣法冶炼计划）。3、由于前期脱磷阶段有部分碳氧化，但CO含量未达到回收条件而不能回收，因此转炉煤气回收量减少；经测算，煤气回收量减少约10Nm3/t.s（蒸汽回收量会增加）。转炉双渣法缺点双渣工艺简介新日铁大分厂2002年开发应用转炉双渣法工艺（MURC)，石灰消耗下降40%；2012年新日铁全公司采用双渣法冶炼比例65%以上，其中大分厂全量采用双渣法冶炼。首钢2012年底在迁钢和首秦采用双渣法工艺，炼钢石灰消耗分别降低了47.3%和48.5%（迁钢22.0kg/t.s，首秦32.1kg/t.s），轻烧白云石消耗分别降低了55.2%和70.0%（迁钢8.0kg/t.s，首秦5.7kg/t.s），渣量分别减少32.6%和30.7%，钢铁料消耗分别降低了6.517kg/t.s和8.250kg/t.s，冶炼周期平均延长4min。鞍钢260t转炉采用双渣法操作后，石灰单耗24.97kg/t.s，轻烧白云石单耗14.96kg/t.s，冶炼周期平均增加5min。梅钢2014年1-5月一、二炼钢实施少渣炼钢比例分别为26.9%和53.4%，吨钢成本下降20.08元，其中一炼钢采用留渣双渣法，二炼钢采用留渣法单渣法。韶钢双渣比例40-50%，福建三明钢厂、沙钢等多家钢厂目前已应用转炉双渣法工艺。国内外转炉双渣法冶炼情况双渣工艺简介转炉炼钢双渣工艺流程首秦公司SGRS工艺流程转炉双渣工艺示意图双渣核心控制确认：人工对液态终渣溅干状态的再次确认；溅渣：溅渣护炉时，液态终渣“溅干”工艺倒渣：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；留渣：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。脱磷：保持双渣期间脱磷率大于50%，脱磷期高效脱磷技术脱碳：进入脱碳阶段普通工艺吹炼转炉炼钢双渣工艺核心控制环节八钢双渣比例2015年4月开始推广时按照白班炉座连续2炉，后逐渐向四班放开，目前稳定在50%以上。高炉C(％)Si(％)Mn(％)P(％)S(％)温度(℃)3.8～4.50.20～0.500.20～0.400.070～0.1000.020～0.070≥1250进入二炼钢的铁水成份：欧冶炉C(％)Si(％)Mn(％)P(％)S(％)温度(℃)3.8～4.51.20～2.500.20～0.400.070～0.0900.020～0.070≥1250八钢铁水及主要辅料理化指标SiO2%CaO%MgO%S%P%烧失%10-65mm＜10mm活性度最大3.6588.311.190.340.0212.5890.8011.00286.00最小1.7083.020.720.020.016.1889.008.60260.00平均2.5686.550.830.080.018.8190.019.93274.57SiO2%CaO%MgO%S%P%烧失%10-65mm＜10mm活性度最大3.2888.650.870.060.0110.4591.808.80280最小2.2485.320.740.020.016.0791.208.20270平均2.7887.430.800.040.017.7491.538.48275表1宝新石灰理化指标表2弘发石灰理化指标八钢炼钢石灰理化指标八钢使用石灰为外购石灰，质量较国内先进炼钢厂差。八钢炼钢石灰进料及质量等级分布双渣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5.0kg/t满足产品需要，转炉终点磷含量低于0.012%八钢双渣工艺开发目标3.液态终渣快速溅干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溅干检验项目标准：%MgO35-50C5-15SiO2＜5CaO3-6P＜0.05S＜0.05前炉先倒渣再留渣溅渣后炉内情况前炉先溅渣再倒渣后的炉口情况液态终渣快速溅干加入废钢后，与前炉渣的混合情况液态终渣快速溅干4.双渣高效脱磷技术脱磷期枪位与目标双渣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）八钢双渣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。八钢双渣高效脱磷技术转炉炼钢双渣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。八钢双渣高效脱磷技术5.炉渣的连续循环控制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