首秦100t氧气转炉留渣双渣炼钢工艺实践

脱磷期结束倒渣控制研究
脱磷期结束倒渣量,t
6
5
4
3
2
1
0
0
5
10
15
脱磷期结束倒渣时间,min
倒渣时间增加到一定程度后，倒渣量增加不再显著。
脱磷期结束倒渣控制研究
25.0
出钢后倒渣
20.0
脱磷倒渣
15.0
12.7
倒渣量，t
10.0
5.0 4.3 6.5 7.1 7.0 7.3 6.8 7.2
0.0 第一炉 第二炉 第三炉 第四炉 第五炉 第六炉 第七炉 SGRS循环周期
2013年“高效低成本生产洁净钢的实践”高级研讨会
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
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
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；
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%。
品种钢结构及磷含量控制水平
管线钢： 产量15%， 容 器P :、0 .Z 0向1 0 % 钢： 产量7%， P:0.013%
SGRS工艺应用效果
➢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%。
➢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%。 渣量的降低和Tfe含量的变化合计钢铁料消耗降低8.25 kg/t钢。
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
第
一
一
次
次
降
降
枪
枪
自
自
动
动
回
放
收
散
条
条
件
件
第
第
二
二
次
次
降 枪 自 动 回 收
降 枪 自 动 放 散
条
条
件
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
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
炉渣倒渣质量，t
9
8
脱磷期渣量多
7
6
可被循环利用的脱碳渣渣量小
5
4
3
2
脱磷期结束倒渣量
1
脱磷期倒渣后渣重
液态终渣快速固化
➢ 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
检验项目 MgO C SiO2 CaO P S
标准：% 35-50 5-15
＜5 3-6 ＜0.05 ＜0.05
先确认炉渣固wk.baidu.com无液态渣
60.2
40.4
62.1
63.4
57.8
26
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。
首秦现状与技术开发背景
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：
SGRS转炉炼钢工艺流程
SGRS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。
首秦金属材料有限公司概要
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
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。
SGRS转炉双渣煤气的回收技术应用
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；
不回收
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
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工艺应用效果
80 62.3kg/t钢
普通工艺 SGRS工艺
60
32.1kg/t钢
40
19kg/t钢
5.7kg/t钢 20
0 石灰
轻烧白云石
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8.25 kg/t钢。
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。
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SGRS快速生产技术的应用
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″；
炉渣的连续循环控制
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。
脱磷期结束倒渣控制研究
设备改造结合 倒渣工艺优化
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。
首秦SGRS高效脱磷技术
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。
已100%实现安全兑铁
再进行兑铁
首秦SGRS高效脱磷技术
SGRS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）
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工艺应用效果
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；
脱磷期煤气回收： 1、可行性分析 2、回收工艺
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。
首秦SGRS高效脱磷技术
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。
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。
脱碳期渣重
0
0
5
10
15
循环炉数
炉渣的连续循环控制
炉渣渣重,t
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0
可被循环利用的脱碳渣渣量大 脱磷期渣量少
脱磷期结束倒渣量 脱磷期倒渣后 脱碳期渣重
5
10
15
循环炉数
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。
厚板坯连铸机3座 1＃:150-250×1400-1800mm 2＃:150-320× 1800-2400mm 3＃: 250-400× 16002400mm 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：Slag Generation Reduced Steelmaking
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
脱磷期回收工艺：
CO浓度>30%，O2<1.5%; 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转炉煤气的回收技术应用
脱碳期回收工艺技术优化 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 前期达标即回收，CO>30%,O2<1.5%,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；
桥板： 产量9%， P:0.015%
普碳： 产量5%， P:0.022%
D级以下船 板：
产量42%， P:0.019%
低合金、外 标：
产量22%， P:0.017%
首秦金属材料有限公司概要
首秦公司工艺路线
首秦SGRS完成比例
100 80 60 40 26 20 0
完成比例%
79.8 81 62.7
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
首秦SGRS工艺开发目标
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%
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。
SGRS对炉衬的影响
SGRS对炉衬的影响
SGRS对炉衬的影响