转炉双渣法炼钢少渣冶炼

③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
3、少渣冶炼的关键技术
２）针对低枪位、高供氧速率吹炼引起的渣中
FeO含量降低的问题，增加了铁矿石加入量和加 入批次，以在加强熔池搅拌同时，使渣中能够保
持足够的FeO含量。
３）采用添加小粒石灰，合理控制炉渣碱度和
MgO含量（防止碱度、 MgO含量过高）等方法，
加快脱磷阶段渣料熔化，促进脱磷反应。
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：
①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
②终渣碱度高、自由CaO含量高而不外排；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 ；
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：① 炉渣充分熔化，不含未溶石灰颗粒以及 MgO、2CaO· SiO2等高熔点析出相；② 炉渣具有较低的黏度；③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%～
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２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
量的炉渣具有重要意义。如倒渣量不足，会出现：①
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； ②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；③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
时间在3.0～4.5min。
3、少渣冶炼的关键技术
脱磷阶段高效脱磷工艺技术
采用少渣冶炼工艺，由于所留炉渣中已含1.5%以 上的P2O5，而且为使炉渣流动性良好以快速足量 倒渣，脱磷阶段必须采用较低碱度渣系，脱磷阶 段脱磷难度显著加大。而如果在脱磷阶段不能够
充分脱磷，势必加重脱碳阶段的负担，严重时会
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。
大量试验，开发了将溅渣护炉与炉渣固化相结合
的液态终渣快速固化工艺，其主要特点为：
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２个阶段，在
第１阶段主要进行脱硅、脱磷，结束后倒 出部分炉渣，然后进行第２阶段吹炼，吹 炼结束后出钢但将炉渣保持在炉内，下一 炉在炉内留渣情况下装入废钢、铁水，然 后进行第１和第２阶段吹炼，并以此循环 往复。
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２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，
是由于上一炉终渣在高温下的脱磷能力低，以致
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６个数量级。少渣冶炼的基本
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
造成终点钢水[P]不合格而必须进行后吹、补吹。
3、少渣冶炼的关键技术
采用少渣冶炼工艺在吹炼前期脱磷阶段高效脱磷 的关键是：①加强金属熔池搅拌，促进熔池内部 [P]向渣/铁界面传输；②通过调整供氧或加入铁矿
石、氧化铁皮等提高渣中氧化铁活度。
为此开发了脱磷阶段高效脱磷技术，主要特点是： １）氧枪枪位较常规工艺吹炼前期枪位降低 100～200mm，供氧强度控制在3.0m3/（min· t） 以上。
பைடு நூலகம்、少渣冶炼的关键技术
图７和图８分别为氧枪枪位和炉渣FeO含量
对脱磷阶段结束[P]含量的影响，可以看到， 采用较低枪位和高强度供氧，由于熔池搅 拌显著加强，尽管炉渣FeO含量降低至 9.5%附近，脱磷效率非但没有降低，反而 有较大幅度的提高。
3、少渣冶炼的关键技术
采用上述高效脱磷工艺，在铁水磷含量为
1、转炉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
溅，引发重大安全事故。迁钢公司曾采用加入多
量石灰、白云石或废钢直接冷却对液态炉渣进行 固化的方法，但发现存在以下问题： ①如石灰、白云石加入量多，造成脱磷阶段炉渣 碱度和MgO含量过高，导致倒渣困难；
3、少渣冶炼的关键技术
②如采用废钢对液态渣进行冷却固化，由于废钢
尺寸不均衡，常发生炉内废钢“搭棚”情况，炉 底液态渣不能被充分固化，存在安全隐患。通过
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
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
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，
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
首钢京唐300t转炉 ；鞍钢260吨转炉 ；首钢迁安
210t转炉；沙钢180t转炉；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。
0.075%左右情况下，脱磷阶段结束可将[P] 含量降低至0.029%左右，脱碳阶段终点钢 水[P]含量最低可脱除至0.006%，平均为 0.0096%，能够满足除少数超低磷钢种外绝 大多数钢种对[P]含量的控制要求。
3、少渣冶炼的关键技术
液态终渣快速固化技术 采用少渣冶炼工艺，对上炉留在炉内的液态渣必 须加以固化，才能确保装入铁水时不发生激烈喷
稳定运行。
3、少渣冶炼的关键技术
为了使炉渣具有良好的流动性，还须对MgO含量
进行严格控制。后面的图为210t转炉脱磷阶段结
束时倒渣量与渣中MgO含量的关系，当将MgO含
量控制在7.5%以下时，倒渣量可在8t以上，能够
满足少渣冶炼工艺稳定运行的要求，为此规定对 脱磷阶段炉渣MgO含量按低于7.5%控制。这一 MgO含量控制目标低于常规工艺初期渣的MgO含 量控制目标值，采用后并未发现对炉龄有不利影
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、磷不高时要冶炼低磷钢或超低磷钢。
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（Pa· s），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 （0.2～0.4 Pa· s ），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。
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
响。
3、少渣冶炼的关键技术
采用了以上所述较低碱度和MgO含量渣系 后，基本上解决了倒渣这一影响少渣冶炼 工艺稳定运行的关键难题。迁钢210t转炉脱 磷阶段倒渣量在6.0～12.5t（铁水[Si]含量变 化影响），倒渣时间在4.0～5.0min；首秦
100t转炉脱磷阶段倒渣量在4.0～8.0t，倒渣
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、转炉双渣法少渣冶炼现状
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。
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：