氧气转炉“留渣+双渣”炼钢工艺技术131210王新华

迁钢在铁水[Si]含量0.22-0.40%范围，脱磷结束倒渣量应达到 6.0-12.5吨； 首秦公司在铁水[Si]在0.40-0.60%条件下，倒渣量应达到4.0 -8.0吨。
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炉渣流动性控制
能否快速倒出足量脱磷炉渣，主要取决于对炉渣流动性的控制， 为此必须做到：
1. 炉渣充分熔化，不含未溶石灰颗粒以及方镁石(MgO)、 2CaOSiO2等高熔点析出相； 2. 控制炉渣组成使其具有较低粘度值； 3. 采用较低枪位，加强搅拌促进化渣；
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新工艺基本原理
在温度升至对脱磷不利前尽量将炉渣倒出， 加入渣料进行第二阶段吹炼。 冶炼结束炉渣在高温下 已基本不具备去磷能力。
下炉吹炼前期，由于温度低， 所留炉渣重新具备去磷能力。
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MURC工艺能够显著降低石灰耗量
T. Matsumiya, et al, 10th Japan-China Symposium on Science and Technology of Iron and Steel, 2004, Chiba
（3）倒渣增加冶炼时间，渣量波动对吹炼过程控制稳定性造成很大影 响。
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迁钢和首秦公司采用SGRS工艺后相当长时间里，遇到了脱磷阶段 倒渣量不足和渣中裹入铁珠量大(15~20%)造成的严重困难。
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倒渣量影响计算
210t转炉 铁水[Si]：0.35% 脱磷阶段碱度：1.5 脱碳阶段碱度：3.5
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首钢转炉“留渣+双渣”工艺试验研究
• • 2010年开始，在迁钢五座210t复吹转炉和首秦公司三座 100t复吹转炉，对“留渣+双渣”炼钢工艺开展试验研究； 开发了终渣快速固化、炉渣物性控制、高效脱磷、快速足量 倒渣、吹炼稳定控制、干法除尘与煤气回收、“转炉 -精炼连铸”生产组织与周期匹配等关键技术； 根据该工艺能够大幅度减少炼钢渣量的特点，命名为 SGRS 工艺（Slag Generation Reduced Steelmaking）。
2. 大分製鉄所(900万吨)： 3. 名古屋製鉄所(550万吨)：
一炼钢厂： 160t转炉×2 (脱P、脱S)； 二炼钢厂： 270t转炉×3 一炼钢厂： 170t转炉×2 三炼钢厂： 350t转炉×3
4. 八幡製鉄所(350万吨)：
5. 室蘭製鉄所(特殊钢棒线材)。
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基本原理：温度对脱磷反应影响
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转炉炼钢渣量减少30%以上；
钢铁料消耗分别降低了6.07kg/t和6.31kg/t。
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二、关键工艺技术
技术难度：
1. 冶炼周期延长 (影响“转炉-精炼-连铸”工序间匹配；降 低钢产量）； 2. 难以快速、足量倒渣(炉内渣量蓄积导致循环中断；倒出炉 渣含大量金属铁珠)； 3. 脱磷难度增大 (初始渣P2O5含量高；国内转炉底吹弱)； 4. 过程控制精度降低 (改为两阶段吹炼；炉内渣量变化)； 5. 留渣装铁水存在安全隐患 (所留炉渣-铁水剧烈反应)。
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新日铁对两种炼钢工艺方法评价
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新日铁对两种炼钢工艺方法评价
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国内“留渣+双渣”工艺应用情况
上世纪60~70年代：
小转炉、侧吹转炉； 高磷含量铁水； 目的：提高脱磷效率（早成渣，增加渣量）。

近年来三明钢厂试验采用MURC工艺：
目的：促进脱磷（厚板磷含量控制要求严）； 未能解决倒渣量不足、倒渣含铁珠量多的难题； 报道很少。
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新日铁8t转炉试验
14 小川雄司，転炉を用いた脱りん脱炭連続処理プロセスの開発，鉄と鋼，2001，Vol.87，No.1，p21-28
石灰消耗随连续炉次变化（计算）
15 小川雄司，転炉を用いた脱りん脱炭連続処理プロセスの開発，鉄と鋼，2001，Vol.87，No.1，p21-28
新日铁对LD-ORP和MURC工艺方法评价云石均为重要的不可再 生资源，我国石灰石资源并不富裕； • 据北京市规划设计院2007年资料， 已探明石灰石矿储量(750亿吨)， 按目前石灰石耗量仅可用45年；
• 此外，大量开采石灰石、白云石还 会加剧植被破坏、水土流失，对生 态环境造成不利影响。
首钢石灰石矿山
冶炼前期温度较后期低300℃左右，脱磷反应 平衡常数较后期高出4个数量级以上。
2[P]+5[O]=P2O5(l)
△G0= -832384+632.65T
log K log
a P2O5 a a
2 5 [P] [O]
前期温度(~4min)： 1320~1380℃。
43443 33.02 T
冶炼终点温度： 1630~1680℃。
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转炉脱磷预处理 + 转炉脱碳炼钢
• 日本钢铁企业开发了“转炉脱磷预处理 + 转炉脱碳炼钢” 工艺（LD-ORP，SRP，H炉）： • • • • 高效经济生产洁净钢（包括低磷、超低磷钢）； 缩短炼钢生产周期； 降低40%以上石灰消耗和30%以上渣量(早期称为 Less Slag炼钢法)。
需要专门脱磷转炉(新建钢厂或炼钢能力有较大富余钢厂)。
SGRS工艺：
SGRS工艺应用情况
• • • 迁钢和首秦公司采用SGRS工艺产钢比率分别达到了79.1% 和81.1% ； 吨钢石灰消耗分别降低了47.3%和41.1% (迁钢降低至 22.0kg/t，首秦降低至37.2kg/t)； 轻烧白云石消耗分别降低了55.2%和56.6% (迁钢降低至 8.0kg/t，首秦降低至8.2kg/t)；
3. T. Matsumiya and M. Ichida, Recent Progress and Topics in Iron- and Steelmaking Technology in Japan, The 10th Japan-China Symposium on Science and Technology of Iron and Steel, Nov.18-19, 2004, Chiba, p1-11
• “双渣”工艺：
• • 主要目的：生产低磷钢； 石灰消耗和渣量多于常规单渣工艺。 主要目的：降低石灰、钢铁料等消耗，减少渣量； 石灰消耗和渣量少于常规单渣工艺。
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SGRS工艺：
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2. 与传统“留渣兑铁”工艺不同：
• • 传统留渣兑铁：
• • 液态渣条件下兑铁，安全隐患大。 液态渣固化后兑铁，无安全隐患。
氧气转炉“留渣+双渣” 炼钢工艺技术
王新华
2012年12月
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一、背景和意义
钢铁工业是重要基础产业，近十多年来 发展迅速，其中尤以中国钢铁工业的崛 起令人瞩目； 钢铁生产在资源、能源消耗和炉渣等废 弃物排放方面存在很大问题； 氧气转炉炼钢(产钢比>91%)：
为去除磷、硫杂质等需要，炼钢过程 必须加入石灰、白云石等造渣； 全国氧气转炉年产钢6.45亿吨以上， 每年消耗4400万吨以上石灰石和 1000万吨以上白云石，产生6200万 吨以上炉渣。
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渣量比较
工艺A：传统炼钢工艺； 工艺B：铁水罐脱磷预处理； 工艺C：转炉铁水脱磷预处理； 工艺D：转炉铁水预处理，80% 脱碳转炉渣返回脱磷转 炉利用。
S. Kitamura, et al., 9th China-Japan Symposium on Science and Technology of Iron and Steel, 2001, Xian 7
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新日铁MURC工艺相关报道
1. 小川雄司，矢野正孝，北村信也，平田浩，転炉を用いた脱りん脱炭連続処理プ ロセスの開発，鉄と鋼，2001，Vol.87，No.1，p21-28 2. K. Kume, K. Yonezawa, M. Yoshimi, H. Hondo and M. Kumakura, CAMP-ISIJ, 2003, Vol.16, p116
新日铁开发“MURC”炼钢工艺
岩崎正樹，松尾充高，製鋼技術開発の歩みと今後の展望，新日鉄技報， 2011 ，第 391 号，p88-93 8 小川雄司，転炉を用いた脱りん脱炭連続処理プロセスの開発，鉄と鋼， 87(2001) ， p21-28
新日铁炼钢工厂
1. 君津製鉄所(950万吨)：
一炼钢厂： 220t转炉×3 二炼钢厂： 300t转炉×2 炼钢厂： 380t转炉×3
4. K. Morita, M. Kumakura, T. Washizu and K. Kume, Efficiency Promotion of Refining Process in Nippon Steel Corporation, The 4th International Congress on the Science and Technology of Steelmaking, Oct.6-8, 2008, Gifu, p253-256 5. Y. Ueshima and K. Saito, Recent Advances and Topics of Iron- and Steel-making Technology in Japan, The 12th Japan-China Symposium on Science and Technology of Iron and Steel, Oct.17-19, 2010, Nagoya, p11-18 6. 岩崎正樹，松尾充高，製鋼技術開発の歩みと今後の展望，新日鉄技報，2011， 第391号，p88-93
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1、脱磷阶段低碱度渣系开发与炉渣物性控制
• • 采用SGRS炼钢工艺，脱磷阶段结束后能否快速倒出足够量炉渣具 有非常重要的意义； 如倒渣量不足：
（1）炉内渣量逐炉蓄积，碱度不断增加，倒渣愈加困难，最后导致 SGRS工艺无法接续，循环被迫停止；
（2）炉渣流动性逐炉变差，渣中裹入金属铁珠量大，钢铁料消耗增加 ；