1、转炉双渣法炼钢少渣冶炼北京科技大学 李宏目录 1、转炉双渣法少渣冶炼现状 2、双渣法少渣冶炼原理 3、少渣冶炼的关键技术 4、锰在渣 -钢间的分配及钢水残锰最大化1、转炉双渣法少渣冶炼现状 2001年新日铁发表文章介绍了其开发的少渣冶炼新工艺 - MUCR转炉炼钢工艺。 近年来，新日铁陆续报道了 MUCR工艺应用的相关情况，在大分、八幡、室兰、君津等钢厂采用，产钢量占新日铁总产钢量55%左右，转炉炼钢石灰消 耗 减少了 40% 以上。1、转炉双渣法少渣冶炼现状 MUCR工艺 将转炉冶炼分为个阶段，在第阶段主要进行脱硅、脱磷，结束后倒出部分炉渣，然后进行第阶段吹炼，吹炼结束后出钢但将炉渣保持在炉
2、内，下一炉在炉内留渣情况下装入废钢、铁水，然后进行第和第阶段吹炼，并以此循环往复。1、转炉双渣法少渣冶炼现状 上个世纪的 50-70年代，中国一些转炉钢厂在铁水硅、磷含量高时，为了降低石灰消耗，减少吹炼过程喷溅，改善脱磷效果，曾采用过出钢后留渣或 “留渣 -双渣 ”炼钢工艺。后来，随着高炉生产水平提高（铁水硅含量降低），高磷铁矿石用量减少（铁水磷含量降低），以及顾忌留渣造成铁水喷溅的安全隐患，留渣或 “留渣 -双渣 ”炼钢工艺就不推荐采用了。1、转炉双渣法少渣冶炼现状 近年来在北京科技大学王新华教授的带领下， “转炉双渣法炼钢少渣冶炼 ”作为十二五期间推广技术，大规模地开展了工业试验和推广工作
3、，对许多关键技术，如液态渣固化、脱磷阶段炉渣碱度、供氧参数、脱磷工艺、倒渣控制等，以首钢迁安和京唐为中心，进行了深入的研究。操作方法已经成熟。1、转炉双渣法少渣冶炼现状 国内已经发表的工业试验和生产的报告有 20余篇，基本反映了该炼钢方法的技术操作特点。从已发表的报道来看，值得注意的有以下 2点。 （ 1）转炉容量： 80t 300t，表明少渣冶炼生产的规模大 （ 2）讨论内容：操作技术；经济效益；前期渣特点，形成了完整的工艺方法1、转炉双渣法少渣冶炼现状 已经发表文章的单位（不完全统计）及生产转炉的容量： 首钢京唐 300t转炉 ；鞍钢 260吨转炉 ；首钢迁安210t转炉；沙钢 180t转
4、炉；酒钢 120t转炉；日照120t转炉；马钢 120t转炉 ；莱钢 120t转炉；首钢首秦 100t转炉；湘钢 80t转炉；首钢长治 80t转炉 由此可见，少渣冶炼在全国工业生产中已经推广开来，各种规模的转炉都适应。 1、转炉双渣法少渣冶炼现状 主要相关经济技术指标： 有些转炉已经达到了日本 MUCR工艺操作的水平，如首钢迁钢公司 210t转炉和首秦公司 100t转炉取得了炼钢石灰消耗减少 47%以上，轻烧白云石消耗减少 55%以上，渣量降低 30%以上的效果。 渣量减少必然带来钢铁料消耗减少，日照钢铁的消耗从 1080kg/t钢降到了 1053kg/t钢，减幅达 27kg/t钢。 1、转炉
5、双渣法少渣冶炼现状 对于转炉吹炼前期渣的操作控制也进行了研究，北京科技大学的王新华等在首钢迁安 210t转炉上试验，脱磷阶段采用低碱度（ R=1.3 1.5）和低MgO质量分数（ 7.5%）的渣系，能够形成流动性良好和适度泡沫化的炉渣，解决了脱磷阶段结束难以快速足量倒渣和渣中金属铁含量高这两大问题。1、转炉双渣法少渣冶炼现状 北科大何肖飞等对少渣炼钢的前期渣进行了研究，发现当前期渣碱度在 1.2 1.8范围内时，其半球点温度基本上在 1380度以下，渣中游离 CaO含量在 0.7%左右。 迁钢 210t转炉的前期渣倒渣量可达 8t，首秦100t转炉的前期渣倒渣量可达可达 5t。1、转炉双渣法少
6、渣冶炼现状 鞍钢在 260吨转炉上进行少渣冶炼，前期放渣时熔渣碱度控制在 1.5 2.0，终渣碱度控制在 2.8 3.2，效果是石灰单耗小于 25kg/t钢，轻烧白云石单耗小于 15 kg/t钢。 本钢研究得出，少渣冶炼的前期脱磷率可高达 50 60%。1、转炉双渣法少渣冶炼现状 马钢在 120t转炉上进行少渣冶炼，用生白云石代替部分石灰和镁球。 钢研总院研究对 300t转炉的前期渣打水后返回使用，每炉次加入 3 6t返回渣，每炉可节约 0.7 1t石灰。 鞍钢鲅鱼圈研究含磷钢冶炼，不加石灰而只加轻烧白云石。 2、双渣法少渣冶炼原理 双渣法过去主要用来冶炼高硅、高磷铁水，或者在铁水硅、磷不高时
7、要冶炼低磷钢或超低磷钢。双渣法之所以能够在吹炼前期造渣倒掉，吹炼中期再造渣，减少了总渣量也能够达到单渣法吹炼大渣量的那种脱磷效果，原因就在于利用了脱磷与温度的关系和基本原理。2、双渣法少渣冶炼原理 由（ 2）式可知，温度对脱磷反应的影响非常显著，当温度由 1680 降低至 1350 时，脱磷反应平衡常数可大幅度增加个数量级。少渣冶炼的基本原理便是利用了转炉冶炼前期温度低这一有利于脱磷反应的热力学条件，将上炉终渣用于下炉吹炼初期脱磷，并在温度上升至对脱磷不利之前，将炉渣部分倒出，然后再加入少量渣料造渣进行第阶段吹炼进一步脱磷。2、双渣法少渣冶炼原理 上一炉的终渣之所以能够用于下一炉的前期脱磷，是
8、由于上一炉终渣在高温下的脱磷能力低，以致渣中含磷量远低于前期低温时的平衡值，且含有大量的氧化铁，从而在下一炉吹炼初期低温下有较高的脱磷能力。在操作上，当下一炉温度上升至对脱磷不利之前，将炉渣部分倒出，等于倒出了一部分磷，再加入渣料造渣进行第阶段吹炼到终点，炉内的磷远远少于原有的量。2、双渣法少渣冶炼原理 由于上一炉的炉渣可以被下一炉再利用，因而能够大幅度减少炼钢石灰、白云石等原材料消耗和炼钢渣的产出量。 由以上介绍可知少渣冶炼有如下 3个优点： 减少了转炉排出渣量，就减排了渣中的铁，因此可以降低钢铁料消耗；但没有减少排磷量，前期渣中排出。2、双渣法少渣冶炼原理 终渣碱度高、自由 CaO含量高而
9、不外排；排出的前期渣中自由 CaO含量低（前期造的低碱度渣 ），而节省了 CaO用量 ； 传统工艺出钢后会有钢水留在炉内，一部分会随炉渣倒出，而采用少渣冶炼工艺，吹炼终点不倒渣，因而可以提高钢水收得率。2、双渣法少渣冶炼原理 根据我们最近对前期渣和终点渣中微区 P分布的研究结果可以确认，不同温度下炉渣中微区磷含量的最高点与 Ca含量的关系不同，前期低温渣中，微区里磷含量的最高点在 Ca=15%的附近，而终点渣中，微区里磷含量的最高点在 Ca=35%的附近。可见前期渣必须要把渣碱度减低到 1.5左右才可能最大程度地吸收铁水中的磷。前期渣和终点渣中各微区的 P含量与其微区中 Ca含量的关系 转炉钢
10、渣背散射图像中的微区形象 3、少渣冶炼的关键技术一炉的操作过程3、少渣冶炼的关键技术 脱磷阶段炉渣流动性控制与足量倒渣 采用少渣冶炼工艺，脱磷阶段结束后能否快速倒出足量的炉渣具有重要意义。如倒渣量不足，会出现： 炉内渣量逐炉蓄积，碱度不断增加，倒渣愈加困难的情况，最后导致少渣冶炼无法接续，循环被迫停止； 炉渣流动性会逐炉变差，渣中裹入金属铁珠量大，钢铁料消耗增加； 倒渣困难会增加冶炼时间，炉内渣量波动也会对吹炼过程控制稳定性造成很大影响。3、少渣冶炼的关键技术 能否快速倒出足量的脱磷炉渣，主要取决于炉渣流动性控制，为此须做到： 炉渣充分熔化，不含未溶石灰颗粒以及MgO、 2CaOSiO2等高熔
11、点析出相； 炉渣具有较低的黏度； 适当提高脱磷阶段温度。3、少渣冶炼的关键技术 从 CaO-SiO2-FeO相图可以看到，在 少渣冶炼工艺 脱磷阶段炉渣中 FeO含量范围在 9%15%，为使炉渣全部熔化（均匀液相），炉渣二元碱度须控制在 1.3以下。考虑到渣中还含有 MnO、 MgO等能够适当扩大该三元系液相区范围，因此为使炉渣充分熔化，炉渣碱度不应超过 1.5。R=1.5左右3、少渣冶炼的关键技术 后面的图为 1400 下 CaO-SiO2-FeO系黏度值（ Pas），可以看到，在脱磷阶段炉渣FeO含量在 9% 15%范围内，当碱度在 0.82 1.5范围时，炉渣具有较低的黏度（ 0.20.4 Pas ），而当碱度超过 1.5时，等黏度线变得密集，黏度值随碱度增加而快速提高，炉渣流动性显著变差。3、少渣冶炼的关键技术 后面的图为迁钢公司 210t转炉和首秦公司100t转炉采用少渣冶炼工艺，脱磷阶段结束后倒渣量与炉渣碱度的关系。可以看到，倒渣量随碱度降低而增加，当脱磷阶段炉渣碱度控制在 1.5左右时，迁钢 210t转炉倒渣量可大于 8.0t，首秦 100t转炉倒渣量可多于 5.0t，这个量能够保证少渣冶炼工艺顺利稳定运行。
