01 鞍钢炼钢技术进步与展望

鞍钢炼钢技术进步与展望孟劲松赵成林廖相巍赵雷(鞍钢集团公司,辽宁鞍山 114001)摘要介绍了近几年鞍钢在铁水预处理、转炉、二次精炼、连铸和资源综合利用等方面的技术进步，重点包括自动化炼钢技术、转炉锥体氧枪及高效吹炼技术、高效二次精炼技术、电磁场在连铸中的应用技术、动态压下技术、转炉渣、煤气、蒸汽、水的回收技术等，阐述了自主开发的纯净钢生产技术、实验室炼钢中试平台集成技术的现状，并对鞍钢炼钢工艺今后几年的发展方向进行了展望。

关键词鞍钢炼钢资源综合利用Development and prospect of steelmaking technology in AnSteelMeng Jinsong, Zhao Chenglin, Liao Xiangwei, Zhao Lei(Ansteel Group Corporation, AnShan 114001, LiaoNing, China)Abstract Technology development of hot iron pretreatment, converter, second refinement, con-casting and resource general using in AnGang Steel was introduced, including technologies such as: automatic steelmaking, conical lance and high-efficient converting, high-efficient second refinement, electromagnetic technology in con-casting, dynamic soft reduction, recovery of converting slag, pyrolysis gas, vapor and water pick up etc. Purified steel manufacturing technology by ourselves, status of steelmaking integration technology by pilot test flat and prospect of steelmaking technology in AnGang Steel was discussed.Key Words AnSteel Steelmaking Comprehensive utilization of resource鞍钢集团公司由鞍山钢铁集团公司和攀钢集团有限公司于2010年5月联合重组而成，是国内布局完善、最具有资源优势的钢铁企业。

在东北地区，形成了鞍山本部、营口鲅鱼圈新区、朝阳新区三大基地；在西南地区，拥有攀枝花、成都、江油、西昌、重庆等生产基地，具备年产钢4000万吨的生产能力，产品覆盖汽车板、家电板、集装箱板、船板、核电用钢、重轨钢、帘线钢、管线钢、冷轧硅钢等几十类钢材品种。

经过几十年的不断探索，鞍钢在炼钢技术的发展坚持引进、消化、吸收、自主研发的创新型道路，尤其在最近几年，自主开发集成了多项炼钢关键技术，形成了一批具有自主知识产权、具有世界先进水平的炼钢过程新技术，有效地扩大了生产品种，提升了产品质量。

下面就近三年鞍钢炼钢技术的进步和今后的展望进行论述。

1 鞍钢炼钢系统装备概况鞍钢股份炼钢总厂由原鞍钢第一炼钢厂、第二炼钢厂和第三炼钢连轧厂于2011年合并而成。

炼钢总厂下设四个工区，拥有9套铁水喷粉脱硫装置，3座100t顶吹转炉、9座顶底复吹转炉(3座100t、2座150t、1座180t、3座260t)、9台LF钢包炉、6台RH、1台VD真空精炼炉、2台ANS-OB精炼装置，4台中薄板坯连铸机、4台板坯连铸机、2台4流方坯连铸机和1台6流方圆坯连铸机。

鞍钢股份鲅鱼圈钢铁分公司炼钢部于2006年7月开工建设，2008年9月投产， 2009年12月份完成了月达产，形成年产钢坯650万吨的能力，是国内同类钢铁企业达产速度最快的炼钢产线，也是鞍钢实践循环经济与可持续发展的绿色制造样板型炼钢厂。

拥有2套铁水喷粉脱硫装置，3座260t 顶底复吹转炉，1台LF 钢包炉、2台RH 真空精炼设备和1台ANS-OB 精炼装置，1台1流直弧型厚板坯连铸机，2台2流直弧型常规板坯连铸机。

图1 鞍钢炼钢工艺流程Fig.1 Steelmaking technology process of AnSteel2 炼钢各工序的技术进步2.1 铁水预处理1990年7月，原鞍钢第三炼钢厂建成年处理能力180万吨的铁水脱硫扒渣系统，项目设计、工艺装备全部国产化，但由于受到当时产品制约未发挥相应作用，至2000年后其脱硫设备老化、工艺布局不合理、处理周期长等问题已经不能满足生产需要。

1999-2003年鞍钢先后从国外公司引进9条具有世界一流水平的脱硫复合喷粉工艺设备，为鞍钢铁水脱硫提供了必要的设备保证。

2005-2007年，鞍钢西区和鲅鱼圈铁水预处理系统相继投入使用，采用铁水包内混合喷吹镁粉和石灰粉的脱硫方式，并配有脱硫专家系统实现自动喷吹，铁水预处理比例达到100%，处理后铁水硫含量最低可以达到10×10-4%以下[1]。

2.2 转炉2.2.1 自动化炼钢技术自主开发了260吨转炉自动化炼钢系统，包括数据自动采集系统、静态控制模型、氧枪模型、动态控制模型、管理系统等并制作了相应的界面，取代了人工纪录和计算等工作。

实现了氧枪、副枪、合金和散料加入的自动控制，可以根据冶炼状态自动调整氧枪枪位、流量以及副枪的测试时机，智能控制冶炼终点和副枪测试过程并生成熔炼记录。

合金和散料的加入量和加入时机均可自动调整并判断，同时模型可自动识别钢水条件和炉料的成分波动，简化了工艺操作。

模型监控画面如图2所示。

连铸铁水预处理 转炉LRVAN动态氧枪动态氧枪静态氧枪图2 质谱仪控枪模型曲线Fig.2 Model curve of mass spectrometry control lance2011年5月19日，自主研发的自动化炼钢系统在鞍钢股份鲅鱼圈钢铁分公司L转炉正式投入生产运行，实现了“一键式炼钢”，开发的副枪故障自动处理模块，提高副枪使用率约10%，达到95%以上，碳温双命中率达到90%以上，白灰单耗降低了10.5 kg/吨钢，Q235B钢的脱氧合金成本降低了6.05元/吨钢。

同时开发的高碳钢冶炼模型，碳含量合格率达到了95%以上。

另外，针对无法应用副枪系统的100吨转炉，自主开发了转炉自动化炼钢AOA(Ansteel Off-gas Analysis)系统，系统实现100%国产化，成功应用于鞍钢本部炼钢总厂6#转炉，在12个低碳钢种上实现了系统控制吹炼全程的目标，包括氧枪枪位、分批次加料、吹炼终点自动抬枪等，吹炼终点碳含量在±0.02%内的一拉命中率为93.0%。

对70#、80#、U75V、U71Mn等高碳钢种实现了一次拉碳命中率90%以上的目标[2]。

2.2.2 260吨转炉锥体氧枪及高效吹炼技术鞍钢260吨转炉一直使用直筒氧枪，氧枪喷头为6孔铸造喷头，氧枪操作采用恒压变枪位的操作方式，喷头寿命较低，平均为168炉。

同时，在转炉吹炼过程中，氧枪枪身部位经常粘钢渣，尤其是采用溅渣护炉技术之后，粘枪问题更加普遍，不仅降低氧枪寿命，影响转炉作业率，还会增加工人劳动强度，产生一系列的负面影响。

通过对锥体氧枪技术进行攻关，解决了氧枪水冷等技术问题，成功应用于260吨转炉吹炼过程，是目前国内应用锥体氧枪的最大吨位转炉。

氧枪粘渣后能够自行脱落，不需要人工进行氧气切割处理，减轻了工人的劳动强度，转炉作业率提高了2%～3%，金属收得率提高了0.05%～0.1%。

同时开发出适合260t转炉生产条件的5孔氧枪喷头，供氧强度提高到了3.56 Nm3/t.min，吹氧时间比原氧枪平均缩短1.2min，吨钢氧耗平均减少3.9Nm3。

另外对转炉炉役前期底枪寿命和炉役中后期底枪快换技术进行攻关，成功实现了全炉役复吹，提高了单只底枪的复吹寿命，底吹元件一次性底吹寿命超过3000次，在整个炉役(8000炉以上)周期内保证了底吹效果，平均碳氧积0.0026，碳氧积小于0.0028的炉次比例超过70%[3]。

2.3 二次精炼2.3.1 真空精炼工艺鞍钢本部炼钢总厂和鲅鱼圈炼钢部的真空精炼设备包括6台RH和1台VD处理设备。

随着超低碳钢生产的需要，RH 装置的功能不断发展和完善，从最初的单一进行钢水循环脱气逐步发展为满足深脱碳、脱气、化学升温、净化钢水、合金化调整等多功能的真空精炼装置，可以稳定生产成品碳含量小于20×10-4%的超低碳钢，极低碳含量达到8×10-4%。

针对对硫含量要求较高的无取向硅钢，近年来又开发出RH-TB 脱硫新技术，在RH-TB脱碳、脱氧、合金化后，加入预熔型铝酸钙对钢水进行脱硫处理，脱硫率稳定控制在50%-60%，为超低硫钢的生产开辟了一条新的途径，满足了无取向硅钢生产的需要。

与100吨LF炉相匹配的VD装置，主要完成对钢水的脱氢、脱氮、脱氧、脱硫、促使夹杂物上浮等功能。

经VD处理后钢水的脱硫效率可以达到40%左右，极低硫含量达到5×10-4%以下。

对于中、高碳钢，VD脱氮效率达到60%以上，成品氮含量控制在35×10-4%左右，成品氢含量小于1×10-4%。

VD破空后对钢水进行一段时间的弱吹氩搅拌，保证氧化物夹杂充分上浮，实现钢水全氧含量小于7×10-4%。

2.3.2 钢水的渣精炼及再加热工艺技术鞍钢本部炼钢总厂和鲅鱼圈炼钢部具备100吨钢包炉(LF)6座、180吨钢包炉1座和260吨钢包炉3座，主要完成钢水的加热升温、脱氧、脱硫、促使夹杂物上浮去除以及合金成分调整等功能。

为满足超低硫钢生产的需要，开发了钢水扒渣技术，对个别转炉出钢挡渣失败的罐次进行钢水扒渣处理，扒渣量5～6kg/t钢，扒渣后加入一定量石灰和专用铝质改性剂对未扒出的顶渣进行改性处理，渣中(FeO＋MnO)含量由改性前的15%-30%降低到5%以下。

通过高效顶渣改质、优化造渣制度和底吹工艺的基础上，LF脱硫效率可以达到70%-90%，极低硫钢硫含量可达到5×10-4%以下，为批量生产极低硫钢创造了条件。

鞍钢炼钢总厂180吨ANS-OB和鲅鱼圈炼钢部260吨ANS-OB所具有的升温功能对于生产组织和物流顺畅起到了良好的作用。

2.3.3 铸余渣热态循环利用技术连铸铸余钢渣中的剩余钢水量、钢渣热量及渣中剩余的、未被充分利用的石灰含量均对炼钢生产具有重要作用，铸余钢渣热态循环利用不仅实现铸余钢渣中钢水量和钢渣显热的同时回收，还可以利用热态渣对钢水进行进一步的精炼处理。