1、1氧氣轉爐“留渣+雙渣” 煉鋼工藝技術王新華2012年12月 鋼鐵工業是重要基礎產業鋼鐵工業是重要基礎產業，近十多年來，近十多年來發展迅速，其中尤以中國鋼鐵工業的崛發展迅速，其中尤以中國鋼鐵工業的崛起令人矚目；起令人矚目； 鋼鐵生產鋼鐵生產在資源、能源消耗和爐渣等廢在資源、能源消耗和爐渣等廢棄物排放方面存在很大問題；棄物排放方面存在很大問題； 氧氣轉爐煉鋼氧氣轉爐煉鋼(產產鋼比鋼比91%)： 為去除磷、硫雜質等需要，為去除磷、硫雜質等需要，煉鋼過程煉鋼過程必須加入石灰、白云石等造渣必須加入石灰、白云石等造渣； 全國氧氣轉爐年產鋼全國氧氣轉爐年產鋼6.45億噸以上，億噸以上，每年消耗每年消耗44

2、00萬噸以上石灰石和萬噸以上石灰石和1000萬噸以上白云石，產生萬噸以上白云石，產生6200萬萬噸以上爐渣。噸以上爐渣。一、背景和意義一、背景和意義2氧氣轉爐煉鋼示意圖氧氣轉爐煉鋼示意圖石灰石資源石灰石資源3 石灰石和白云石均為重要的不可再石灰石和白云石均為重要的不可再生資源，我國石灰石資源并不富裕；生資源，我國石灰石資源并不富裕； 據北京市規劃設計院據北京市規劃設計院2007年資料，年資料，已探明石灰石礦儲量已探明石灰石礦儲量(750億噸億噸)，按目前石灰石耗量僅可用按目前石灰石耗量僅可用45年；年； 此外，此外，大量開采石灰石、白云石還大量開采石灰石、白云石還會加劇植被破壞、水土流失，對生

3、會加劇植被破壞、水土流失，對生態環境造成不利影響。態環境造成不利影響。首鋼石灰石礦山首鋼石灰石礦山轉爐脫磷預處理轉爐脫磷預處理 + 轉爐脫碳煉鋼轉爐脫碳煉鋼日本鋼鐵企業開發了日本鋼鐵企業開發了“轉爐脫磷預處理轉爐脫磷預處理 + 轉爐脫碳煉鋼轉爐脫碳煉鋼”工藝（工藝（LD-ORP，SRP，H爐）：爐）：高效經濟生產潔凈鋼（包括低磷、超低磷鋼）；高效經濟生產潔凈鋼（包括低磷、超低磷鋼）；縮短煉鋼生產周期；縮短煉鋼生產周期；降低降低40%以上石灰消耗和以上石灰消耗和30%以上渣量以上渣量(早期稱為早期稱為Less Slag煉鋼法煉鋼法)。需要專門脫磷轉爐需要專門脫磷轉爐(新建鋼廠或煉鋼能力有較大富余

4、鋼廠新建鋼廠或煉鋼能力有較大富余鋼廠)。480年代日本開始開發少渣煉鋼工藝年代日本開始開發少渣煉鋼工藝5T. Shima, 6T. Shima, 6thth International Iron and Steel Congress , ISIJ, Oct.21-26, 1990, Nagoya, Vol.3, 1 International Iron and Steel Congress , ISIJ, Oct.21-26, 1990, Nagoya, Vol.3, 1新日鐵君津鋼鐵廠開發的新日鐵君津鋼鐵廠開發的ORP煉鋼工藝煉鋼工藝90年代后期開發年代后期開發“轉爐脫磷轉爐脫磷-轉爐少渣煉

5、鋼轉爐少渣煉鋼”工藝工藝6渣量比較渣量比較7S. Kitamura, et al., 9S. Kitamura, et al., 9thth China-Japan Symposium on Science and Technology of Iron and Steel, 2001, Xian China-Japan Symposium on Science and Technology of Iron and Steel, 2001, Xian工藝工藝A：傳統煉鋼工藝；：傳統煉鋼工藝；工藝工藝B：鐵水罐脫磷預處理；：鐵水罐脫磷預處理；工藝工藝C：轉爐鐵水脫磷預處理；：轉爐鐵水脫磷預處理；工

6、藝工藝D：轉爐鐵水預處理，：轉爐鐵水預處理，80% 脫碳轉爐渣返回脫磷轉脫碳轉爐渣返回脫磷轉爐利用。爐利用。新日鐵開發新日鐵開發“MURC”煉鋼工藝煉鋼工藝8 小川雄司，転爐用脫脫炭連続処理開発，鉄鋼，小川雄司，転爐用脫脫炭連続処理開発，鉄鋼，87(2001)，p21-28巖崎正樹，松尾充高，製鋼技術開発巖崎正樹，松尾充高，製鋼技術開発歩歩今後今後展望，新日鉄技報，展望，新日鉄技報，20112011，第，第391391號，號，p88-93p88-931. 君津製鉄所君津製鉄所(950萬噸萬噸)：一煉鋼廠：一煉鋼廠： 220t轉爐轉爐3二煉鋼廠：二煉鋼廠： 300t轉爐轉爐22. 大分製鉄所大分

7、製鉄所(900萬噸萬噸)：煉鋼廠：煉鋼廠： 380t轉爐轉爐33. 名古屋製鉄所名古屋製鉄所(550萬噸萬噸)：一煉鋼廠：一煉鋼廠： 160t轉爐轉爐2 (脫脫P、脫、脫S)；二煉鋼廠：二煉鋼廠： 270t轉爐轉爐34. 八幡製鉄所八幡製鉄所(350萬噸萬噸)：一煉鋼廠：一煉鋼廠： 170t轉爐轉爐2三煉鋼廠：三煉鋼廠： 350t轉爐轉爐35. 室蘭製鉄所室蘭製鉄所(特殊鋼棒線材特殊鋼棒線材)。新日鐵煉鋼工廠新日鐵煉鋼工廠9基本原理：溫度對脫磷反應影響基本原理：溫度對脫磷反應影響102P+5O=P2O5(l) G0= -832384+632.65T5O2POPaaalogKlog5202.33

8、T43443前期溫度前期溫度(4min)： 13201380。冶煉終點溫度：冶煉終點溫度：16301680。冶煉前期溫度較后期低冶煉前期溫度較后期低300左右，脫磷反應左右，脫磷反應平衡常數較后期高出平衡常數較后期高出4個數量級以上。個數量級以上。新工藝基本原理新工藝基本原理11冶煉結束爐渣在高溫下冶煉結束爐渣在高溫下已基本不具備去磷能力。已基本不具備去磷能力。下爐吹煉前期，由于溫度低，下爐吹煉前期，由于溫度低，所留爐渣重新具備去磷能力。所留爐渣重新具備去磷能力。在溫度升至對脫磷不利前盡量將爐渣倒出，在溫度升至對脫磷不利前盡量將爐渣倒出，加入渣料進行第二階段吹煉。加入渣料進行第二階段吹煉。MU

9、RC工藝能夠顯著降低石灰耗量工藝能夠顯著降低石灰耗量12T. T. MatsumiyaMatsumiya, et al, 10th Japan-China Symposium on Science and Technology of Iron and Steel, 2004, Chiba, et al, 10th Japan-China Symposium on Science and Technology of Iron and Steel, 2004, Chiba新日鐵新日鐵MURC工藝相關報道工藝相關報道1.小川雄司，矢野正孝，北村信也，平田浩，転爐小川雄司，矢野正孝，北村信也，平田浩，

10、転爐用用脫脫脫炭連続処理脫炭連続処理開発，鉄開発，鉄鋼，鋼，2001，Vol.87，No.1，p21-282.K. Kume, K. Yonezawa, M. Yoshimi, H. Hondo and M. Kumakura, CAMP-ISIJ, 2003, Vol.16, p1163.T. Matsumiya and M. Ichida, Recent Progress and Topics in Iron- and Steelmaking Technology in Japan, The 10th Japan-China Symposium on Science and Technol

11、ogy of Iron and Steel, Nov.18-19, 2004, Chiba, p1-114.K. Morita, M. Kumakura, T. Washizu and K. Kume, Efficiency Promotion of Refining Process in Nippon Steel Corporation, The 4th International Congress on the Science and Technology of Steelmaking, Oct.6-8, 2008, Gifu, p253-2565.Y. Ueshima and K. Sa

12、ito, Recent Advances and Topics of Iron- and Steel-making Technology in Japan, The 12th Japan-China Symposium on Science and Technology of Iron and Steel, Oct.17-19, 2010, Nagoya, p11-186.巖崎正樹，松尾充高，製鋼技術開発巖崎正樹，松尾充高，製鋼技術開発歩歩今後今後展望，新日鉄技報，展望，新日鉄技報，2011，第第391號，號，p88-9313新日鐵新日鐵8t轉爐試驗轉爐試驗14小川雄司，転爐小川雄司，転爐用用

13、脫脫脫炭連続処理脫炭連続処理開発，鉄開発，鉄鋼，鋼，20012001，Vol.87Vol.87，No.1No.1，p21-28p21-28石灰消耗隨連續爐次變化（計算）石灰消耗隨連續爐次變化（計算）15小川雄司，転爐小川雄司，転爐用用脫脫脫炭連続処理脫炭連続処理開発，鉄開発，鉄鋼，鋼，20012001，Vol.87Vol.87，No.1No.1，p21-28p21-28新日鐵對新日鐵對LD-ORP和和MURC工藝方法評價工藝方法評價16新日鐵對兩種煉鋼工藝方法評價新日鐵對兩種煉鋼工藝方法評價17新日鐵對兩種煉鋼工藝方法評價新日鐵對兩種煉鋼工藝方法評價18國內國內“留渣留渣+雙渣雙渣”工藝應用情

14、況工藝應用情況上世紀上世紀6070年代：年代：小轉爐、側吹轉爐；小轉爐、側吹轉爐；高磷含量鐵水；高磷含量鐵水；目的：提高脫磷效率（早成渣，增加渣量）。目的：提高脫磷效率（早成渣，增加渣量）。近年來三明鋼廠試驗采用近年來三明鋼廠試驗采用MURC工藝：工藝：目的：促進脫磷（厚板磷含量控制要求嚴）；目的：促進脫磷（厚板磷含量控制要求嚴）；未能解決倒渣量不足、倒渣含鐵珠量多的難題；未能解決倒渣量不足、倒渣含鐵珠量多的難題；報道很少。報道很少。19 首鋼轉爐首鋼轉爐“留渣留渣+雙渣雙渣”工藝試驗研究工藝試驗研究2010年開始，在遷鋼五座年開始，在遷鋼五座210t復吹轉爐和首秦公司三座復吹轉爐和首秦公司三

15、座100t復吹轉爐，對復吹轉爐，對“留渣留渣+雙渣雙渣”煉鋼工藝開展試驗研究；煉鋼工藝開展試驗研究；開發了開發了終渣快速固化、爐渣物性控制、高效脫磷、快速足量終渣快速固化、爐渣物性控制、高效脫磷、快速足量倒渣、吹煉穩定控制、干法除塵與煤氣回收、倒渣、吹煉穩定控制、干法除塵與煤氣回收、“轉爐轉爐-精煉精煉-連鑄連鑄”生產組織與周期匹配生產組織與周期匹配等關鍵技術；等關鍵技術；根據該工藝能夠大幅度減少煉鋼渣量的特點，命名為根據該工藝能夠大幅度減少煉鋼渣量的特點，命名為SGRS工藝（工藝（Slag Generation Reduced Steelmaking）。）。20SGRS工藝工藝21 出鋼留渣

16、出鋼留渣 液態渣固化液態渣固化 確認固化確認固化 裝入廢鋼裝入廢鋼 脫碳階段脫碳階段 中間倒渣中間倒渣 脫磷階段脫磷階段 裝入鐵水裝入鐵水主要目的：主要目的：降低石灰白云石消耗，減少渣量，綠色鋼鐵制造降低石灰白云石消耗，減少渣量，綠色鋼鐵制造；大規模應用（遷鋼、首秦）；大規模應用（遷鋼、首秦）；不了解新日鐵不了解新日鐵MURC工藝技術細節，主要依靠自主開發研究。工藝技術細節，主要依靠自主開發研究。與傳統與傳統“雙渣雙渣”、“留渣兌鐵留渣兌鐵”工藝不同工藝不同1. 與傳統與傳統“雙渣雙渣”工藝不同：工藝不同：“雙渣雙渣”工藝：工藝：主要目的：生產低磷鋼；主要目的：生產低磷鋼；石灰消耗和渣量多于常

17、規單渣工藝。石灰消耗和渣量多于常規單渣工藝。SGRS工藝：工藝：主要目的：降低石灰、鋼鐵料等消耗，減少渣量；主要目的：降低石灰、鋼鐵料等消耗，減少渣量；石灰消耗和渣量少于常規單渣工藝。石灰消耗和渣量少于常規單渣工藝。2. 與傳統與傳統“留渣兌鐵留渣兌鐵”工藝不同：工藝不同：傳統留渣兌鐵：傳統留渣兌鐵：液態渣條件下兌鐵，安全隱患大。液態渣條件下兌鐵，安全隱患大。SGRS工藝：工藝：液態渣固化后兌鐵，無安全隱患。液態渣固化后兌鐵，無安全隱患。SGRS工藝應用情況工藝應用情況遷鋼和首秦公司采用遷鋼和首秦公司采用SGRS工藝產鋼比率分別達到了工藝產鋼比率分別達到了79.1%和和81.1% ；噸鋼石灰消

18、耗分別降低了噸鋼石灰消耗分別降低了47.3%和和41.1% (遷鋼降低至遷鋼降低至22.0kg/t，首秦降低至，首秦降低至37.2kg/t)；輕燒白云石消耗分別降低了輕燒白云石消耗分別降低了55.2%和和56.6% (遷鋼降低至遷鋼降低至8.0kg/t，首秦降低至，首秦降低至8.2kg/t)；轉爐煉鋼渣量減少轉爐煉鋼渣量減少30%以上；以上；鋼鐵料消耗分別降低了鋼鐵料消耗分別降低了6.07kg/t和和6.31kg/t。23技術難度：技術難度：1. 冶煉周期延長冶煉周期延長 (影響影響“轉爐轉爐-精煉精煉-連鑄連鑄”工序間匹配；降工序間匹配；降低鋼產量）低鋼產量）；2. 難以快速、足量倒渣難以快

19、速、足量倒渣(爐內渣量蓄積導致循環中斷；倒出爐爐內渣量蓄積導致循環中斷；倒出爐渣含大量金屬鐵珠渣含大量金屬鐵珠)；3. 脫磷難度增大脫磷難度增大 (初始渣初始渣P2O5含量高；國內轉爐底吹弱含量高；國內轉爐底吹弱)；4. 過程控制精度降低過程控制精度降低 (改為兩階段吹煉；爐內渣量變化改為兩階段吹煉；爐內渣量變化)；5. 留渣裝鐵水存在安全隱患留渣裝鐵水存在安全隱患 (所留爐渣所留爐渣-鐵水劇烈反應鐵水劇烈反應)。二、關鍵工藝技術二、關鍵工藝技術24采用采用“留渣留渣+雙渣雙渣”工藝，冶煉周期增加工藝，冶煉周期增加45min，產量，產量是否因此降低？是否因此降低？拉速是否降低？拉速是否降低？連

20、澆爐數是否減少？連澆爐數是否減少？新日鐵大分廠：新日鐵大分廠：縮短煉鋼輔助時間；縮短煉鋼輔助時間；增大轉爐容量至（增大轉爐容量至（320t380t）。）。對煉鋼產能影響？對煉鋼產能影響？251. 脫磷階段采用脫磷階段采用1.31.5低堿度渣系低堿度渣系(足量穩定倒渣技術足量穩定倒渣技術)：渣中不熔物與粘度控制；渣中不熔物與粘度控制；爐渣合適泡沫化控制；爐渣合適泡沫化控制；快速倒渣。快速倒渣。2. 弱底攪、低堿度渣條件下高效脫磷工弱底攪、低堿度渣條件下高效脫磷工 藝技術（脫磷階段）：藝技術（脫磷階段）：低堿度渣低堿度渣(1.31.5)脫磷技術；脫磷技術；低槍位、高供氧強度脫磷工藝技術。低槍位、高

21、供氧強度脫磷工藝技術。3. 液態終渣快速固化技術：液態終渣快速固化技術：結合濺渣護爐對液渣快速冷卻技術；結合濺渣護爐對液渣快速冷卻技術；渣中殘余渣中殘余“RO”相快速固化技術。相快速固化技術。開發關鍵工藝技術開發關鍵工藝技術264. 高效快速煉鋼生產工藝技術：高效快速煉鋼生產工藝技術：脫磷階段高供氧強度吹煉工藝；脫磷階段高供氧強度吹煉工藝；快速倒渣技術；快速倒渣技術；新煉鋼工藝下高效生產組織、調度技術。新煉鋼工藝下高效生產組織、調度技術。5. “留渣留渣+雙渣雙渣”煉鋼工藝過程控制模型：煉鋼工藝過程控制模型：脫磷與脫碳階段爐渣控制模型；脫磷與脫碳階段爐渣控制模型；新煉鋼工藝熱平衡、氧平衡計算模

22、型；新煉鋼工藝熱平衡、氧平衡計算模型；動態終點控制模型；動態終點控制模型；新煉鋼工藝專家知識庫。新煉鋼工藝專家知識庫。6. 脫磷階段煤氣回收與干法除塵防脫磷階段煤氣回收與干法除塵防“泄爆泄爆”技術：技術：脫磷階段煤氣回收技術；脫磷階段煤氣回收技術；干法除塵防干法除塵防“泄爆泄爆”技術技術。開發關鍵工藝技術開發關鍵工藝技術271、脫磷階段低堿度渣系開發與爐渣物性控制、脫磷階段低堿度渣系開發與爐渣物性控制采用采用SGRS煉鋼工藝，脫磷階段結束后能否快速倒出足夠量爐渣具煉鋼工藝，脫磷階段結束后能否快速倒出足夠量爐渣具有非常重要的意義；有非常重要的意義；如倒渣量不足：如倒渣量不足：（1）爐內渣量逐爐蓄

23、積，堿度不斷增加，倒渣愈加困難，最后導致）爐內渣量逐爐蓄積，堿度不斷增加，倒渣愈加困難，最后導致SGRS工藝無法接續，循環被迫停止；工藝無法接續，循環被迫停止；（2）爐渣流動性逐爐變差，渣中裹入金屬鐵珠量大，鋼鐵料消耗增加）爐渣流動性逐爐變差，渣中裹入金屬鐵珠量大，鋼鐵料消耗增加；（3）倒渣增加冶煉時間，渣量波動對吹煉過程控制穩定性造成很大影）倒渣增加冶煉時間，渣量波動對吹煉過程控制穩定性造成很大影響。響。遷鋼和首秦公司采用遷鋼和首秦公司采用SGRS工藝后相當長時間里，遇到了脫磷階段工藝后相當長時間里，遇到了脫磷階段倒渣量不足和渣中裹入鐵珠量大倒渣量不足和渣中裹入鐵珠量大(1520%)造成的嚴

24、重困難。造成的嚴重困難。28 倒渣量影響計算倒渣量影響計算2929210t210t轉爐轉爐鐵水鐵水SiSi：0.35%0.35%脫磷階段堿度脫磷階段堿度：1.51.5脫碳階段堿度脫碳階段堿度：3.53.5遷鋼在鐵水遷鋼在鐵水SiSi含量含量0.22-0.40%0.22-0.40%范圍，脫磷結束倒渣量應達到范圍，脫磷結束倒渣量應達到6.0-12.56.0-12.5噸；噸；首秦公司在鐵水首秦公司在鐵水SiSi在在0.40-0.60%0.40-0.60%條件下，倒渣量應達到條件下，倒渣量應達到4.0 4.0 -8.0-8.0噸。噸。爐渣流動性控制爐渣流動性控制能否快速倒出足量脫磷爐渣，主要取決于對爐

25、渣流動性的控制，能否快速倒出足量脫磷爐渣，主要取決于對爐渣流動性的控制，為此必須做到為此必須做到：1.爐渣爐渣充分熔化充分熔化，不，不含未溶石灰顆粒以及含未溶石灰顆粒以及方鎂石方鎂石(MgO)、2CaO SiO2等高熔點析出相等高熔點析出相；2.控制控制爐渣組成使其具有爐渣組成使其具有較低粘度值；較低粘度值；3.采用較低槍位，加強攪拌促進化渣；采用較低槍位，加強攪拌促進化渣；4.適當適當提高脫磷階段提高脫磷階段溫度溫度(對對脫磷會造成一定不利脫磷會造成一定不利影響影響)。3031CaO-SiO2-FeO系相圖系相圖CaO/SiO2：1.3CaO-SiO2-FeO系粘度系粘度32堿度：堿度：1.

26、2左右；左右；較低較低FeO含量下，較低爐渣粘度。含量下，較低爐渣粘度。堿度超過堿度超過1.5，爐渣粘度急劇升高。，爐渣粘度急劇升高。脫磷爐渣堿度對倒渣量影響脫磷爐渣堿度對倒渣量影響33嚴格控制嚴格控制MgO含量含量34210t轉爐轉爐脫磷階段熔池溫度對倒渣量影響脫磷階段熔池溫度對倒渣量影響35實際倒渣效果實際倒渣效果通過控制爐渣物性，基本解決了倒渣這一影響通過控制爐渣物性，基本解決了倒渣這一影響SGRS工藝穩工藝穩定運行的關鍵難題；定運行的關鍵難題；遷鋼遷鋼210t轉爐脫磷階段倒渣量在轉爐脫磷階段倒渣量在6.011.0t (鐵水鐵水Si含含量變化影響量變化影響)，倒渣時間在，倒渣時間在4.0

27、5.0min；首秦公司首秦公司100t轉爐脫磷階段倒渣量在轉爐脫磷階段倒渣量在4.07.0t，倒渣時，倒渣時間在間在3.04.5min；脫磷渣脫磷渣“鐵珠鐵珠”含量大幅度降低（含量大幅度降低（1.5%）。）。362、弱底攪、低堿度渣條件下高效脫磷技術、弱底攪、低堿度渣條件下高效脫磷技術采用采用SGRS工藝，脫磷階段難度增加：工藝，脫磷階段難度增加：初渣中已含初渣中已含1.5%以上以上P2O5(上爐留渣所致上爐留渣所致)；為了快速足量倒渣，必須采用較低堿度渣系（為了快速足量倒渣，必須采用較低堿度渣系（1.31.5）。）。如脫磷階段不能夠充分脫磷，勢必加重脫碳階段脫磷負擔，如脫磷階段不能夠充分脫磷

28、，勢必加重脫碳階段脫磷負擔，嚴重時會造成終點嚴重時會造成終點P不達標而后吹、補吹；不達標而后吹、補吹；脫磷階段能否高效脫磷對脫磷階段能否高效脫磷對SGRS工藝具有非常大的影響。工藝具有非常大的影響。37脫磷階段脫磷反應機理脫磷階段脫磷反應機理金屬熔池內部：金屬熔池內部：aO為為C所控制：所控制：溫度：溫度：13301380；C：3.34.5%；aO：0.00010.00015。熔池內部脫磷反應基本不能進行。熔池內部脫磷反應基本不能進行。渣渣/鐵界面：鐵界面：可通過氧槍槍位、供氧速率等將渣可通過氧槍槍位、供氧速率等將渣中中FetO控制在控制在818%；脫磷反應能夠進行：脫磷反應能夠進行： 382

29、P+5(FeO)=(P2O5)+5Fe脫磷階段脫磷反應機理脫磷階段脫磷反應機理脫磷反應機理：脫磷反應機理：熔池內部熔池內部P向渣向渣/鐵界面運動鐵界面運動傳輸；傳輸；在渣在渣/鐵界面發生脫磷反應：鐵界面發生脫磷反應： 2P+5(FeO)=(P2O5)+5Fe高效脫磷的關鍵：高效脫磷的關鍵：1. 加強鐵液熔池攪拌，促進熔池加強鐵液熔池攪拌，促進熔池內部內部P向渣向渣/鐵界面傳輸；鐵界面傳輸；2. 通過調整供氧或加入鐵礦石提通過調整供氧或加入鐵礦石提高渣中高渣中FetO活度。活度。39國內轉爐底吹攪拌弱國內轉爐底吹攪拌弱目前尚不得知新日鐵目前尚不得知新日鐵MURC工藝的底工藝的底吹攪拌參數，但日本

30、鋼廠轉爐脫磷預吹攪拌參數，但日本鋼廠轉爐脫磷預處理冶煉均采用強攪拌工藝處理冶煉均采用強攪拌工藝(0.250.4 Nm3 /min/t)；國內復吹轉爐底吹攪拌強度較低，遷國內復吹轉爐底吹攪拌強度較低，遷鋼、首秦公司轉爐實際底吹強度在鋼、首秦公司轉爐實際底吹強度在0.03 0.06Nm3/min/t。40住友和歌山鋼廠脫磷轉爐終點住友和歌山鋼廠脫磷轉爐終點P413.00.0451.41.82.22.6P after treatment (%)0.0400.0350.0300.0250.0200.0150.0100.0050.000Basicity:CaO/SiO2：0.14Nm3/min/T：0.

31、40Nm3/min/TBottom blowing rateFig.8. The relationship between basicity and P after treatmentT. Ueki, et al., Toshiyuki Ueki, et al., 9th China-Japan Symposium on Science and Technology of Iron and Steel Making, 2004, Chiba高效脫磷技術高效脫磷技術1.采用低槍位、高供氧強度吹煉，通過加強頂吹氧氣流對熔池攪采用低槍位、高供氧強度吹煉，通過加強頂吹氧氣流對熔池攪拌，促進拌，促進P向

32、渣向渣/鐵界面傳輸：鐵界面傳輸：氧槍較常規轉爐前期槍位降低氧槍較常規轉爐前期槍位降低100200mm；供氧強度保持在供氧強度保持在3.0Nm3/min/t以上。以上。2.增加鐵礦石加入量和加入批次，在加強熔池攪拌同時使渣中含增加鐵礦石加入量和加入批次，在加強熔池攪拌同時使渣中含足夠足夠FetO含量含量(9%以上以上)；3.采用添加小粒石灰，合理控制爐渣堿度和采用添加小粒石灰，合理控制爐渣堿度和MgO合量合量(防止堿度防止堿度、MgO含量過高含量過高)等方法，加快脫磷階段渣料熔化，促進脫磷等方法，加快脫磷階段渣料熔化，促進脫磷反應。反應。42氧槍槍位對脫磷階段氧槍槍位對脫磷階段P含量影響含量影響

33、43爐渣爐渣FetO對脫磷階段對脫磷階段P含量影響含量影響4445210t210t轉爐采用轉爐采用SGRSSGRS工藝不同階段工藝不同階段PP含量分布含量分布脫磷階段結束脫磷階段結束PP降低至降低至0.0293%0.0293%，脫磷率平均，脫磷率平均為為59.6%59.6%，超過了常規轉爐吹煉前期脫磷率，超過了常規轉爐吹煉前期脫磷率; ;由于脫磷階段脫磷效率高，脫碳階段終點由于脫磷階段脫磷效率高，脫碳階段終點PP最最低可脫除至低可脫除至0.0060%0.0060%，平均為，平均為0.0096%0.0096%；能夠滿足除少數超低磷鋼種能夠滿足除少數超低磷鋼種( (如抗酸管線鋼如抗酸管線鋼) )外

34、外絕大多數鋼種磷含量控制要求。絕大多數鋼種磷含量控制要求。3、液態終渣快速固化技術、液態終渣快速固化技術采用采用SGRS工藝，對爐內所留的上爐液態渣必須加以固化，才能確工藝，對爐內所留的上爐液態渣必須加以固化，才能確保裝入鐵水時不發生激烈噴濺，引發重大安全事故；保裝入鐵水時不發生激烈噴濺，引發重大安全事故；新日鐵對新日鐵對MURC工藝的報道提及到液渣固化問題，但對技術細節未工藝的報道提及到液渣固化問題，但對技術細節未有介紹；有介紹；日本的鋼廠不采用濺渣護爐工藝，新日鐵很可能采用了向爐內加入日本的鋼廠不采用濺渣護爐工藝，新日鐵很可能采用了向爐內加入多量石灰或直接用廢鋼冷卻固化爐渣的方法；多量石灰

35、或直接用廢鋼冷卻固化爐渣的方法；本研究對加入多量石灰或利用廢鋼對液態渣固化的方法進行了試驗本研究對加入多量石灰或利用廢鋼對液態渣固化的方法進行了試驗，發現存在以下問題：，發現存在以下問題：1.如固化爐渣用石灰加入量多如固化爐渣用石灰加入量多(包括白云石包括白云石)，會造成脫磷階段爐渣堿度和，會造成脫磷階段爐渣堿度和MgO含量過高，導致倒渣困難；含量過高，導致倒渣困難；2.如通過裝入廢鋼對液態渣進行冷卻固化，由于國內廢鋼尺寸不均衡，會如通過裝入廢鋼對液態渣進行冷卻固化，由于國內廢鋼尺寸不均衡，會發生爐內廢鋼發生爐內廢鋼“搭棚搭棚”情況情況(爐底液渣不能固化爐底液渣不能固化)，存在重大安全隱患。，

36、存在重大安全隱患。46SGRS工藝爐內液渣快速固化技術工藝爐內液渣快速固化技術出鋼結束后立即開始濺渣護爐操作，將部分爐渣濺至爐襯表面直接出鋼結束后立即開始濺渣護爐操作，將部分爐渣濺至爐襯表面直接固化；固化；由于吹入大量氮氣，爐底液態渣溫度快速下降，大量高熔點相由液由于吹入大量氮氣，爐底液態渣溫度快速下降，大量高熔點相由液態渣中析出態渣中析出(3CaO SiO2、2CaO SiO2等等)，形成固態高熔點析出形成固態高熔點析出相與殘余相與殘余“RO”液相共存的爐渣體系液相共存的爐渣體系；濺渣結束后向爐內加入少量石灰，如爐渣濺渣結束后向爐內加入少量石灰，如爐渣MgO低于目標值，也可添低于目標值，也可

37、添加少量輕燒白云石；加少量輕燒白云石；添加少量石灰和白云石的目的主要是與渣中殘余液態添加少量石灰和白云石的目的主要是與渣中殘余液態“RO”相作用相作用，提高殘余液渣，提高殘余液渣CaO、MgO含量而使其快速固化；含量而使其快速固化；加入石灰、白云石后，前后傾動轉爐使加入的石灰、白云石與殘余加入石灰、白云石后，前后傾動轉爐使加入的石灰、白云石與殘余液態渣快速混合。液態渣快速混合。47固化處理后爐渣能譜面掃描分析固化處理后爐渣能譜面掃描分析48采用以上液態終渣快速固化技術后，絕大多數爐次爐渣固化操作采用以上液態終渣快速固化技術后，絕大多數爐次爐渣固化操作 時間（包括濺渣護爐）控制在時間（包括濺渣護

38、爐）控制在5.5 min以內以內；在采用在采用SGRS工藝生產的工藝生產的6萬多萬多爐次中，未發生任何鐵水噴濺事故。爐次中，未發生任何鐵水噴濺事故。4、SGRS工藝快速生產技術工藝快速生產技術采用采用SGRS煉鋼工藝，增加了液態渣固化和脫磷階段結束倒煉鋼工藝，增加了液態渣固化和脫磷階段結束倒渣操作，煉鋼時間因此增加渣操作，煉鋼時間因此增加56min；為了不降低煉鋼產能，影響為了不降低煉鋼產能，影響“轉爐轉爐-精煉精煉-連鑄連鑄”周期匹配，周期匹配，必須加快必須加快SGRS工藝過程；工藝過程；SGRS工藝快速生產技術主要包括：工藝快速生產技術主要包括：脫磷階段高供氧強度吹煉工藝；脫磷階段高供氧強

39、度吹煉工藝；快速倒渣技術；快速倒渣技術；SGRS煉鋼生產組織、調度技術。煉鋼生產組織、調度技術。49脫磷階段高供氧強度吹煉工藝脫磷階段高供氧強度吹煉工藝日本鋼鐵企業在轉爐脫磷預處理冶煉中采用較低供氧強度，脫磷轉日本鋼鐵企業在轉爐脫磷預處理冶煉中采用較低供氧強度，脫磷轉爐吹煉時間控制在爐吹煉時間控制在8min左右，以獲得良好脫磷效果；左右，以獲得良好脫磷效果；SGRS工藝脫磷階段采用高供氧強度吹煉工藝，氧槍噴頭、供氧強工藝脫磷階段采用高供氧強度吹煉工藝，氧槍噴頭、供氧強度均與常規轉爐相同度均與常規轉爐相同(馬赫數馬赫數2.0，供氧強度，供氧強度3.03.4Nm3/min /t）；）；為了減輕高速

40、供氧對脫磷不利影響，開發了為了減輕高速供氧對脫磷不利影響，開發了“先低后高先低后高”氧槍槍位氧槍槍位控制模式，以加強熔池攪拌、快速成渣。控制模式，以加強熔池攪拌、快速成渣。采用小粒石灰、分批多量加入鐵礦石等促進化渣、有利于脫磷措施采用小粒石灰、分批多量加入鐵礦石等促進化渣、有利于脫磷措施；脫磷階段時間縮短至脫磷階段時間縮短至45min范圍，轉爐煉鋼總供氧吹煉時間控制范圍，轉爐煉鋼總供氧吹煉時間控制在在15min以內，與常規轉爐吹煉時間基本相當。以內，與常規轉爐吹煉時間基本相當。50快速倒渣技術快速倒渣技術采用采用“先低后高先低后高”氧槍槍位控制模式，在脫磷階段臨近結束時提高氧槍槍位控制模式，在

41、脫磷階段臨近結束時提高槍位，增加渣中表面活性組元槍位，增加渣中表面活性組元FeO含量，提高爐渣泡沫化程度；含量，提高爐渣泡沫化程度；研究開發快速倒爐倒渣模式：研究開發快速倒爐倒渣模式：倒渣開始后一步即將爐體傾動至倒渣開始后一步即將爐體傾動至75 80 位置；位置；保持保持35秒后，再緩慢搖爐至近乎水平位置。秒后，再緩慢搖爐至近乎水平位置。首秦公司對煉鋼平臺做了改動，將平臺與爐口間隙增加至首秦公司對煉鋼平臺做了改動，將平臺與爐口間隙增加至1400 mm；為防止泡沫化爐渣從渣罐中溢出，開發了以為防止泡沫化爐渣從渣罐中溢出，開發了以C+SiO2為主要成分的為主要成分的專用抑渣劑。專用抑渣劑。采用以上

42、快速倒渣技術后，脫磷階段結束后倒渣時間由采用以上快速倒渣技術后，脫磷階段結束后倒渣時間由SGRS工藝工藝初期的初期的56min縮短至縮短至4.5min左右。左右。51“轉爐轉爐-精煉精煉-連鑄連鑄”生產組織生產組織52轉爐轉爐轉爐轉爐轉爐轉爐精煉爐精煉爐鑄機鑄機精煉爐精煉爐鑄機鑄機國內某鋼廠轉爐作業時間國內某鋼廠轉爐作業時間532602402202001801601401201008060402001 10 00 00 08 80 00 06 60 00 04 40 00 02 20 00 00 0轉轉爐爐“T T- -T T”時時間間，m mi in n頻頻數數（爐爐數數）均均 值值6 68

43、 8. .2 24 4標標 準準 差差 7 73 3. .0 08 8N N2 22 28 85 5002635491091313173166727675102232515886115“轉爐轉爐-精煉精煉-連鑄連鑄”生產組織生產組織54轉爐轉爐轉爐轉爐轉爐轉爐精煉爐精煉爐鑄機鑄機精煉爐精煉爐鑄機鑄機轉爐轉爐“轉爐轉爐-精煉精煉-連鑄連鑄”工序生產周期匹配工序生產周期匹配縮短煉鋼輔助作業時間；縮短煉鋼輔助作業時間；對對“轉爐轉爐-精煉精煉-連鑄連鑄”生產進行合理組織、調度：生產進行合理組織、調度： 將轉爐補爐、設備維修等安排在連鑄澆次空隙時間；將轉爐補爐、設備維修等安排在連鑄澆次空隙時間； 遷鋼

44、遷鋼4臺板坯鑄機臺板坯鑄機:澆鑄窄斷面鑄坯時，采用澆鑄窄斷面鑄坯時，采用“單爐對單機單爐對單機”模式；模式；澆鑄寬斷面鑄坯，采用澆鑄寬斷面鑄坯，采用“一座以上轉爐對一臺鑄機一座以上轉爐對一臺鑄機”模式。模式。首秦公司首秦公司3臺板坯鑄機：臺板坯鑄機：原來即存在轉爐容量偏小，必須采用原來即存在轉爐容量偏小，必須采用3座轉爐對座轉爐對2臺鑄機模式。采用臺鑄機模式。采用SGRS工藝后，繼續采用原生產組織模式。工藝后，繼續采用原生產組織模式。SGRS工藝總冶煉周期較常規轉爐多大約工藝總冶煉周期較常規轉爐多大約4min。5556遷鋼一煉鋼廠與首秦煉鋼廠的設備配置遷鋼一煉鋼廠與首秦煉鋼廠的設備配置“3 3

45、座轉爐座轉爐-2 -2座精煉爐座精煉爐-2 -2臺鑄機臺鑄機”生產匹配模式生產匹配模式3 3座轉爐能夠滿足兩臺鑄機供鋼，不影響拉速和連澆爐數，鋼產率座轉爐能夠滿足兩臺鑄機供鋼，不影響拉速和連澆爐數，鋼產率沒有降低。沒有降低。57遷鋼二煉鋼廠設備配置遷鋼二煉鋼廠設備配置“2 2座轉爐座轉爐-2 -2座精煉爐座精煉爐-2 -2臺鑄機臺鑄機”生產匹配模式生產匹配模式遷鋼二煉鋼廠主要生產窄斷面鑄坯，遷鋼二煉鋼廠主要生產窄斷面鑄坯，2 2座轉爐能夠滿足兩臺鑄機供座轉爐能夠滿足兩臺鑄機供鋼，不影響拉速和連澆爐數，鋼產率也沒有降低。鋼，不影響拉速和連澆爐數，鋼產率也沒有降低。遷鋼遷鋼SGRS工藝連續生產工藝

46、連續生產“甘特圖甘特圖”58SGRS工藝操作時間對比工藝操作時間對比59常規轉爐常規轉爐時間時間SGRSSGRS工藝工藝時間時間濺渣護爐濺渣護爐312312濺渣護爐濺渣護爐425425裝廢鋼裝廢鋼129129裝廢鋼裝廢鋼130130裝鐵水裝鐵水231231裝鐵水裝鐵水232232吹煉吹煉14281428脫磷階段吹煉脫磷階段吹煉410410脫磷結束倒渣脫磷結束倒渣431431脫碳階段吹煉脫碳階段吹煉108108副槍測定副槍測定5656副槍測定副槍測定5757出鋼出鋼648648出鋼出鋼648648倒渣倒渣3030倒渣倒渣其它其它829829其它其它721721總計總計38233823總計總計42

47、2242225、SGRS煉鋼工藝數學模型煉鋼工藝數學模型在在SGRS工藝試驗研究初期，即高度重視工藝控制模型的研工藝試驗研究初期，即高度重視工藝控制模型的研發工作；發工作；在渣罐車配置了稱量裝置，通過大量試驗得到了影響爐內渣在渣罐車配置了稱量裝置，通過大量試驗得到了影響爐內渣量的經驗公式，并在此基礎上開發了量的經驗公式，并在此基礎上開發了SGRS工藝控制模型；工藝控制模型；模型已在實際生產中以離線模式運行模型已在實際生產中以離線模式運行(指導操作指導操作)，吹煉終點，吹煉終點控制一次成功率達到了控制一次成功率達到了90%左右；左右；與首鋼自動化信息技術公司合作，研究開發與首鋼自動化信息技術公司

48、合作，研究開發SGRS煉鋼工藝煉鋼工藝全自動控制系統，預計在一年內可全面投入運行。全自動控制系統，預計在一年內可全面投入運行。60工藝模型構成工藝模型構成1. 脫磷階段爐渣控制模型脫磷階段爐渣控制模型2. 脫碳階段爐渣控制模型脫碳階段爐渣控制模型3. SGRS工藝熱平衡、氧平衡計算模型工藝熱平衡、氧平衡計算模型4. 動態終點控制模型動態終點控制模型5. SGRS工藝專家知識庫工藝專家知識庫61SGRS工藝模型控制界面工藝模型控制界面62難點：爐內渣量波動難點：爐內渣量波動63脫磷結束倒渣脫磷結束倒渣60%脫磷結束倒渣脫磷結束倒渣40%第二階段正常渣量：第二階段正常渣量：12t（57kg/t）非

49、正常爐次第二階段最大渣量：非正常爐次第二階段最大渣量： 18t（85.7kg/t）計算選用：計算選用：爐渣比熱：爐渣比熱：1250J/kg/鋼水比熱：鋼水比熱：840J/kg/第二階段爐渣升溫：第二階段爐渣升溫：1320 1680爐渣爐渣FetO含量：含量：第一階段：第一階段：12%第二階段：第二階段：18%渣量波動對終點溫度影響：渣量波動對終點溫度影響：-16.2渣量波動對氧氣用量影響：渣量波動對氧氣用量影響：+0.36Nm3/t爐內渣量波動造成影響爐內渣量波動造成影響646、脫磷階段煤氣回收與干法除塵防、脫磷階段煤氣回收與干法除塵防“泄爆泄爆”技術技術采用采用SGRS工藝，脫磷階段吹煉時間

50、在工藝，脫磷階段吹煉時間在4.5min左右，由于必左右，由于必須保證煤氣安全回收所需要的須保證煤氣安全回收所需要的“前燒期前燒期”和和“后燒期后燒期”，如采，如采用常規轉爐煤氣回收工藝，脫磷階段煤氣回收時間很短；用常規轉爐煤氣回收工藝，脫磷階段煤氣回收時間很短；尚不知新日鐵尚不知新日鐵MURC工藝在脫磷階段是否回收煤氣，但日本工藝在脫磷階段是否回收煤氣，但日本的鋼鐵廠在轉爐鐵水脫磷預處理時（吹煉時間的鋼鐵廠在轉爐鐵水脫磷預處理時（吹煉時間8min左右），左右），不回收煤氣；不回收煤氣；為了進一步提高為了進一步提高SGRS工藝經濟效益，首秦公司開發了工藝經濟效益，首秦公司開發了SGRS工藝脫磷階

51、段煤氣回收技術。工藝脫磷階段煤氣回收技術。65脫磷階段回收煤氣技術脫磷階段回收煤氣技術1. 縮短縮短“后燒期后燒期”時間：時間：轉爐煙氣從爐口運行至煤氣換向閥需要轉爐煙氣從爐口運行至煤氣換向閥需要2030s時間，為了多回收煤氣時間，為了多回收煤氣，將后燒期時間從，將后燒期時間從60s減少至減少至30 s，增加了，增加了30s回收煤氣的時間。回收煤氣的時間。2. 取消延遲響應時間：取消延遲響應時間：轉爐煤氣成分達標后，延時轉爐煤氣成分達標后，延時30s后才開始回收煤氣。通過大量分析發現后才開始回收煤氣。通過大量分析發現煤氣煤氣CO濃度達標后，其含量總是呈上升趨勢。據此取消了回收煤氣延濃度達標后，

52、其含量總是呈上升趨勢。據此取消了回收煤氣延遲響應遲響應30s規定，增加了煤氣回收時間。規定，增加了煤氣回收時間。3. 三通閥、水逆閥控制操作：三通閥、水逆閥控制操作：為了保證為了保證SGRS工藝增加煤氣時間后的安全性，對脫磷階段煤氣管路三工藝增加煤氣時間后的安全性，對脫磷階段煤氣管路三通閥、水逆閥控制做了更嚴格規定。通閥、水逆閥控制做了更嚴格規定。66首秦公司實現了首秦公司實現了SGRSSGRS工藝脫磷階段回收煤氣目標，脫磷階工藝脫磷階段回收煤氣目標，脫磷階 段煤氣回收時間平均為段煤氣回收時間平均為1.86min1.86min，可多回收，可多回收14.9m m3 3/t/t煤氣。煤氣。干法除塵

53、防干法除塵防“泄爆泄爆”技術技術遷鋼二煉鋼廠采用干法除塵，采用遷鋼二煉鋼廠采用干法除塵，采用SGRS工藝后遇到以下困難：工藝后遇到以下困難：1. 脫磷階段開吹時，由于熔池表面渣層厚，容易引起點火滯后而發生脫磷階段開吹時，由于熔池表面渣層厚，容易引起點火滯后而發生“泄爆泄爆”；2. 脫磷階段結束時爐氣脫磷階段結束時爐氣CO含量高，提槍后易發生含量高，提槍后易發生“泄爆泄爆”報警；報警；3. 脫碳階段開吹后立即生成大量脫碳階段開吹后立即生成大量CO易造成系統易造成系統“泄爆泄爆”，因此必須，因此必須降低氧氣流量以控制爐氣量；降低氧氣流量以控制爐氣量；4. 脫碳階段開始時已有較厚渣層，采用低流量供氧

54、容易發生點火不暢脫碳階段開始時已有較厚渣層，采用低流量供氧容易發生點火不暢，大量，大量O2進入管路造成進入管路造成“泄爆泄爆”；5. 脫碳階段由于脫碳階段由于渣料渣料加入量減少，爐氣溫度升高，易發生蒸發冷卻器加入量減少，爐氣溫度升高，易發生蒸發冷卻器出口溫度報警而提槍的故障。出口溫度報警而提槍的故障。67干法除塵防干法除塵防“泄爆泄爆”技術技術1. 開發了蒸發冷卻器事故噴水模式程序，實現了二次下槍蒸發冷卻器開發了蒸發冷卻器事故噴水模式程序，實現了二次下槍蒸發冷卻器噴水自動控制，消除了蒸發冷卻器出口溫度高報警；噴水自動控制，消除了蒸發冷卻器出口溫度高報警；2. 延長蒸發冷卻器氮氣吹掃時間，解決了脫磷階段提槍后易形成爆炸延長蒸發冷卻器氮氣吹掃時間，解決了脫磷階段提槍后易形成爆炸性混合氣體問題；性混合氣體問題；3. 氧氣流量閥開度由氧氣流量閥開度由30%調整為調整為35%，解決開吹點火不暢問題；，解決開吹點火不暢問題；4. 氧槍開氧點槍位由氧槍開氧點槍位由15.5m降低至降低至13.73m；5. 脫磷階段供氧速率由脫磷階段供氧速率由700Nm3/min調整為吹煉調整為吹煉13min時為時為700 Nm3 /min，34.5min時為時為633Nm3/min，降低脫磷，降低脫磷階段提槍后爐氣中階段提槍