攀钢提钒炼钢厂工艺技术及装备进步

攀钢提钒炼钢厂工艺装备及技术进步
1 前言
攀钢提钒炼钢厂是我国第一座自行设计、制造、建设大型转炉炼钢厂，1971年10月1日建成投产后，经过二期工程建设、三期工程建设和三期技术改造，技术装备水平不断提高，生产规模逐渐扩大，目前已成为我国西南地区最大、中国重要的钢钒生产基地。

攀钢提钒炼钢厂已投入生产使用的工艺装备包括5座120吨炼钢转炉、2座120吨提钒转炉、2部混合喷吹脱硫装置、1部复合喷吹脱硫装置、2台1350板坯连铸机、1台6机6流和1台4机4流大方坯连铸机，配套设置RH真空处理装置2台、LF电加热炉4台，已形成年产钒渣18万吨、连铸坯500万吨、炼钢600万吨的生产能力。

在工艺技术和产品开发方面，开发了独具特色的世界先进水平的低钒铁水转炉提钒工艺技术，其主要技术经济指标达世界先进水平；炼钢转炉炉龄突破10000炉大关，创世界半钢炼钢条件下转炉炉龄之最；国内首家在大方坯连铸上开发应用了凝固末端动态轻压下技术。

转炉冶炼品种多达200多个，是国内首家生产350km/h高速重轨钢的企业，同时也是国内仅有的几家具备批量性生产IF 钢、纯净钢的大型炼钢厂之一。

2 工艺流程
攀钢提钒炼钢厂的工艺流程见图1。

图1 攀钢提钒炼钢厂工艺流程
3 含钒铁水转炉提钒
攀钢1971年～1995年采用雾化提钒法技术，1995年改为转炉提钒。

2座120吨转炉提钒的设计能力为年产钒渣11万吨。

3.1提钒主要技术
经过技术攻关，自主研究并形成了以下技术：
（1）渣态调整工艺技术。

（2）多炉出钒渣工艺技术和挡渣出半钢技术。

（3）铁矿石和冷固球团作冷却剂的有效冷却工艺。

（4）339专用提钒氧枪提钒供氧工艺。

（5）提高提钒转炉炉龄技术。

（6）深吹半钢开炉工艺。

（7）复吹提钒技术。

3.2转炉提钒主要技术指标
攀钢转炉提钒的技术经济指标已达到了世界先进水平，见表1。

通过铁水提钒工艺的研究和改进，攀钢钒渣产量大幅度提高，实现了钒资源的综合回收和利用，2006年的钒渣产量达到18.2万吨，见图2。

4 半钢炼钢
采用提钒后的半钢炼钢工艺不同于普通铁水的炼钢工艺，攀钢经过多年的研究，并结合转炉炼钢的发展趋势，形成了独具特色的半钢炼钢工艺。

4.1顶底复合吹炼
攀钢五座炼钢转炉已全面使用顶底复合吹炼技术，采用吹炼前、中期供N2，后期供Ar 的底部供气方式，目前底吹供气强度已具备0.10Nm3/(min.t)的供气能力。

在（0.02~0.06）Nm3/(min.t)的供气强度下，与LD 相比，钢水终点氧活度降低（50~200）×10－6 ，渣中TFe 降低2%~4%，出钢过程的合金收得率也有所提高。

4.2钒钛钢渣溅渣护炉
攀钢转炉采用含钒钛铁水提钒后的半钢为原料进行炼钢，钢渣中含[V]、[Ti]氧化物，1996年的转炉炉龄为1217炉。

在半钢炼钢、钒钛钢渣及细长形炉型条件下进行溅渣护炉，无国内外的经验借鉴。

从1997年开始，通过对钒钛钢渣性质的研究、造渣工艺的改进、终点控制制度、吹氮溅渣参数、炉体维护的研究和完善，攀钢成功解决了钒钛钢渣的抗侵蚀难题，开发出半钢炼钢及钒钛钢渣条件
下的溅渣护炉工艺，形成了炉衬砖材质、砖型及砌筑技术，半钢炼钢造渣技术，
图2 1971年~2006年钒渣产量趋势图
30000
60000900001200001500001800002100001971
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1999
2001
2003
2005
年份
吨
半钢炼钢终点控制技术，终渣TFe 含量的控制技术，半钢炼钢及溅渣护炉的炉渣渣系，钒钛钢渣性能及状态调整技术，吹N2溅渣技术炉体维护技术。

攀钢的转炉炉龄变化情况见图3。

由图3可见，通过钒钛钢渣溅渣护炉技术的研究和应用，攀钢转炉炉龄大幅度上升，2002年～2005年平均炉龄稳定在8000炉以上，最高炉龄达到10048炉，创国内外相同条件下的最高炉龄记录。

4.3挡渣出钢技术
针对原出钢挡渣采用加球机投放挡渣锥的挡渣效果差，下渣量较大，钢渣中有害成分污染钢水，影响钢坯质量，难以实现“洁净钢”生产。

攀钢于2000年12月推广使用了新型的挡渣标挡渣技术，与原挡渣工艺相比，钢包内渣层厚度平均减少23mm ，渣层厚度小于100mm 的比例从64.98%提高到85.75%以上，为开发高纯净钢种创造了条件。

采用新型挡渣工艺，有利于提高钢水质量，稳定脱氧工艺，减少出钢过程的回硫、回磷，该技术达到了国内先进水平。

4.4 转炉自动炼钢
攀钢新1号、2号转炉为120吨顶底复吹转炉，设计平均出钢量135吨/炉，产能275万吨/年。

新1号、2号转炉于2004年11月28日动工，于2006年1月28日及3月28日相继建成投产。

新1#、2#转炉配备了目前较为先进的技术装备，主要有：
⑴为实现转炉自动化炼钢，新转炉装配了奥钢联副枪系统、炉气分析系统。

目前两座转炉副枪的投用率基本维持在85%-90%之间，炉气分析系统投用率达到97%以上。

⑵新转炉设计采用6块透气砖，转炉底吹强度设计可达到0.16Nm3/min.t ，应用了热更换透气元件技术，实现转炉全炉役复吹。

目前由于受攀钢半钢炼钢冶炼等因素的影响，透气砖的侵蚀速度较快，透气砖寿命在1000余炉。

⑶新转炉采用大流量供氧技术，转炉吹量供氧强度达到3.5～4.0Nm3/min.t ，与老转炉相比，平均缩短吹氧时间约2～4min 。

目前，新转炉的供氧流量基本能达到要求。

同时新转炉实施了氧枪快换工艺，采用双小车、双卷扬氧枪系统，从而实现氧枪的快速更换，减少了转炉非作业时间。

⑷新转炉一次除尘系统采用了鲁奇公司的新型OG 烟气湿法除尘技术，风机抽风量达210000m 3/h ，该技术是采用环隙式可调喉口，烟气流速最大可达180～190m/s （R —D 喉口最高能达120 m/s ），反冲水的粒径在75～100μm 之间，除尘效果更好。

从目前实际使用情况看，含尘浓度小于50～80mg/Nm 3，净化效果较好。

新转炉还配备了德国鲁奇公司的转炉煤气回收装置，
实现了转炉煤气的自
图3 炼钢转炉年平均炉龄增长趋势图
1000
200030004000500060007000800090001971
1973
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2003
2005
年份
炉/炉役
动回收，每炉可回收16000 Nm3（CO浓度40%~50%）的煤气量，既满足了环保又实现了资源的综合利用。

⑸新转炉还配备完善的二次除尘系统，外排粉尘浓度控制在50mg/Nm3，满足了环保要求。

⑹污泥处理采用了斜管沉淀罐及卧螺式离心机技术技术。

投产以来，斜管沉淀罐系统使用情况较好，在进水浓度16000 mg/Nm3的条件下，出水浓度达到了50mg/Nm3。

新转炉投产后，由于多项先进技术的应用，冶炼时间比老转炉缩短了5分钟，钢种炼成率比老转炉提高了2个百分点。

5.1方坯连铸及精炼
（1）1#方坯连铸及精炼装备
1#方坯连铸机主要生产重轨，因此与1#大方坯连铸机配套的钢水精炼装备包括130吨LF钢包精炼炉1座及RH真空处理装置1台，其特点分别见表2～3。

表2 1#方坯LF技术装备特点
表3 1#方坯RH技术装备特点
35.1米，带结晶器电磁搅拌和凝固末端轻压下装置，采用板簧导向液压振动装置，二次冷却采用气雾冷却，使用Co60放射源检测和控制结晶器液位，能实现结晶器液位自动控制、自动开浇和全程保护浇铸，铸坯规格280mm×325mm、280mm ×380mm，年产方坯120万吨，其技术装备特点见表4。

表4 1#大方坯连铸机技术装备特点
（2）2#方坯连铸机及精炼技术
2#大方坯连铸机为全弧形四机四流连铸机，浇注断面360×450mm，为国内最大断面方坯连铸机。

国内自行设计制造，部分设备引进，其主要装备为结晶器电磁搅拌技术；液位自动控制技术；全程保护浇注技术；动态二冷技术；大容量中间包；动态轻压下技术。

与2#方坯连铸机配套建设精炼装置仅有LF炉，其功能特点与1#方坯LF装置相近。

（3）应用效果
通过对方坯连铸及配套精炼设施的应用和关键技术的消化及创新，所生产的铸坯无论是表面质量还是铸坯内部质量均达到了较高的水平，其中，钢轨钢的主要指标见表5～6。

钢轨非金属夹杂物评级及T[O]控制情况
表5
表6 重轨钢铸坯质量控制情况
（1）钢水精炼装备
板坯连铸主要生产家电用钢和汽车用钢及普通碳素钢，因此与板坯连铸配套的精炼设施包括钢包精炼炉2座，RH 真空处理装置1台，其主要装备见表7。

表7 板坯精炼设施技术装备特点
1#板坯连铸机于1993年10月18日建成投产，机型为全弧形多点矫直形，铸机流数为两流，设计能力为年产合格板坯为100万吨，是国内首台自行设计的大型板坯连铸机，其装备特点见表8。

2#
板坯连铸机从意大利达涅利公司引进，外方技术总负责，2003年10月7日投产。

铸机为立弯式，垂直段长度2515mm ，铸机半径8米，浇铸断面为200
×（900~1350）mm ，设计年产铸坯100万吨，具有在线调宽和漏钢预报功能，其装备特点见表9。

表9 2#板坯连铸机技术装备特点
20世纪90年代末，对1#板坯连铸机进行了高效化技术改造，使其生产能力达到200万吨以上。

2#板坯连铸机也达到了设计能力。

通过对板坯连铸机相关技术的消化和创新，成功生产出家电用钢系列产品（如低碳铝镇静钢和IF钢）和汽车用钢（如P370、P420、P440、P510、P560、09SiVL及P590，P330CL、P380CL、SAPH370、SAPH440、P420CL、SAPH310、SAPH400），其产品质量优良。

6 除尘系统改造
由于历史原因，攀钢脱硫提钒及炼钢转炉除尘系统不能完全发挥作用，烟尘中的有害气体和物质不能完全回收。

根据国家对环保的要求，2005年，攀钢对炼钢厂的除尘系统开始进行改造，目前，脱硫、提钒、1#和2#转炉的除尘系统已改造完毕。

6.1 脱硫提钒除尘系统改造
一次除尘系统仍采用“全湿高压法”除尘，系统处理设计能力4.9万Nm3/h.套（炉气量），原“双文一塔”中的“双文”布置改为“塔文”布置，即原一文改为溢流饱和冷却塔，目的一是降低压差（由原来的3500Pa降为300Pa），二是提高烟气的蒸发冷却效果；系统处理能力按49000Nm3/h的炉气量进行重新配置。

二次除尘系统实施彻底改造，新建三套110万m3/h负压脉冲布袋除尘器（过滤面积15000m2），分别供提钒转炉二次、1#、2#、3#脱硫装置的除尘。

新建一套16万m3/h（过滤面积880m2）的负压脉冲除尘系统，供提钒炉顶料仓、地下料仓及合金料仓共用二次除尘系统。

6.2 炼钢转炉除尘系统改造
一次除尘系统仍采用“全湿高压法”除尘，工艺布置中取消脱水塔，变为“双文+水雾分离器”，原180o弯头脱水器改为90o弯头脱水器，目的是将26000Pa的系统全压尽量作用于喉口以提高除尘效果。

一次除尘系统的供水量调整为二文供水200m3/h，一文供水300m3/h。

系统预留有煤气回收系统。

新增了两套二次除尘系统，1#、2#转炉共用一套风量为120万m3/h的负压脉冲布袋除尘系统（除尘器过滤面积19200m2，总管径DN4500，风机转速为760rpm，全压6500Pa）。

该系统于2006年6月18日投入运行。

3#转炉单独使用
一套量为90万m3/h的负压脉冲除尘系统（除尘器过滤面积12500m2，总管DN3900），拟于2007年5月底之前建成投用。

目前，脱硫提钒系统的一、二次除尘、1号转炉的一次除尘和1、2号转炉的二次除尘已投入使用，除尘效果较好，现场环境得到改善明显，烟尘外溢现象明显减少。

7 结语
攀钢经过30多年的发展，炼钢转炉达到5座，连铸机达到4套，炼钢产能达到600万吨钢，通过铁水预处理设施、精炼设施的配套建设，使系统具备了铁水全脱硫、钢水全精炼的能力，标志着攀钢炼钢系统的技术装备迈上了新的台阶。

攀钢提钒炼钢厂将在已积累的工艺技术成果的基础上，充分利用装备优势，继续抓好新技术、新工艺的开发与应用，提高产品质量，丰富产品结构，提升产品的市场竞争力，不断满足用户需求。