转炉少渣炼钢工艺操作(转炉造渣方式)

2）留渣量较大时，采用精炼返回渣实现炉渣固化；
留渣量较大的情况下，留渣量随循环炉次增加而增加，脱磷期结束倒 渣量在4吨（100吨转炉）左右计算，循环第2炉留渣量在8~9吨左右。留渣
量较大情况下溅渣护炉时间延长至6分钟左右，采用精炼返回渣可以起到
迅速固化炉渣的作用。
• 3）适量加入精炼返回渣
为改善大渣量条件下的炉渣固化效果，缩短溅渣护炉时间，同
少渣炼钢工艺简介
姓名：柴先义
部门：炼钢作业部
日期：2014-5-20
目 录
第1章 少渣炼钢工艺简介
第2章 少渣炼钢工艺操作
第3章 少渣炼钢工艺难点控制
第4章 国内外少渣炼钢效果
炼钢作业部
第1章 少渣炼钢工艺简介
1.1 少渣炼钢工艺简析
铁水“三脱”使传统炼钢工艺发生了显著变化，在铁水预处
理阶段进行脱硅、脱磷和脱硫，使炼钢转炉的主要功能转变为
少钢工艺路线中，后三种炼钢工艺 铁水经过“三脱”预处理后再脱碳炼钢，能够做到少渣 操作 。四种转炉炼钢工艺路线的渣量比较见图1。从图l 可以看出，后三种炼钢工艺的吨钢渣量低于70 kg／t。
1.3 氧气转炉常用的造渣方法
1、单渣法： 在吹炼过程中只造1次渣，中途不倒渣、不扒渣，直到吹炼终点 出钢。单渣操作工艺比较简单，吹炼时间短，劳动条件好，易于实现 自动控制。正常情况下脱磷效率在80%左右，脱硫效率为30%～40%； 第一批渣料是在开吹的同时加入，第二批渣料的加入时间是在硅锰氧 化基本结束，第一批渣料基本化好，碳焰初起时加入。 2、双渣法： 在吹炼中期倒出或扒除1/2～2/3炉渣，然后加入渣料重新造渣的 方法为双渣操作。根据铁水成分和所炼钢种的要求，也可以多次倒炉 倒渣造新渣。在铁水含硅较高，含磷大于0.5%，吹炼优质钢，吹炼中、 高碳钢种时，都可以采用双渣操作。采用双渣操作可以在转炉内保持 最小的渣量，同时又能达到最高的脱磷硫效率。双渣操作脱磷效率在 90%以上，脱硫效率约45%。双渣操作会延长吹炼时间，增加热量损 失，降低金属收得率，不利于自动控制，恶化劳动条件。
3.3炉渣的连续循环控制
1,对炉料加入模式的优化.。在相同倒渣量、总白灰 加入量相同的条件下，提高脱碳期白灰加入量，有利 于提高脱磷期倒渣率、提高脱碳渣的循环利用。
脱磷期白灰加 入量大，容易 造成白灰熔化 不充分，造成 白灰浪费。
所有脱磷期不加 或少加白灰。碱 度控制在 1.8~2.2之间。 终渣碱度控制在 2.8-3.3之间。 脱碳渣热循 环利用 脱磷期白灰消耗 降低 脱磷期白灰加入量由原来的 2/3降低为1/3
采用炉渣固化与安全兑铁的基本原理：将降低炉渣温度，使炉渣液 态变固态，提高炉渣粘度，防止兑铁时铁水与炉渣剧烈反应。 1，炉渣固化采用的技术措施 1）采用溅渣护炉实现炉渣固化； 通常情况下，转炉拉碳倒渣，倒渣后炉内留渣量在5~6吨左右，在该种情 况下，采用溅渣护炉，溅渣时间在3~4分钟可以满足溅渣护炉与固化炉渣的效 果。
作，可以得到流动性良好的炉渣，在获得较好脱磷效果的同时也易
发生喷溅；及时提枪摇炉倒渣，尽可能地多倒富磷渣，防止冶炼后 期回磷。 ②倒掉足够的富磷渣再下枪吹炼，此时要立刻加入第二批料以 防止下枪冶炼时渣中(TFe)过高，产生大喷溅现象。 ③脱碳期采用高—低—低枪位。在吹炼中期，碳激烈氧化， (TFe)被大量消耗，熔渣的矿物组成发生了变化，熔点升高，可能会
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2.3 技术开发难点
脱碳渣具有高的碱度和比较高的∑(FeO)含量，对铁水具
有去磷和去硫能力，且本身还含有大量的物理热，将该种 炉渣部分/全部留在炉内可以显著加速下一炉初期渣的成渣
过程，提高吹炼前期脱磷率、节省石灰用量和提高炉子的
热效率。但在操作中，必须特别注意防止兑铁水时产生严 重喷溅。
少渣炼钢工艺操作，需特别注重以下方面： 1、液态终渣快速固化 2、脱磷期高效脱磷 3、炉渣连续循环控制
调温和脱碳，同时炼钢渣量减少，形成了少渣炼钢工艺。 国外专家认为，少渣炼钢是在转炉炼钢时，每吨金属料加 入的石灰量低于20 kg，脱碳炉每吨钢水的渣量低于30 kg。值得 指出的是，如果将脱磷转炉每吨金属料产生的20～40 kg脱磷渣 也视为炼钢渣，那么少渣炼钢工艺流程的总渣量约为50-70 kg。 由于少渣炼钢用的铁水硅含量很低，造渣用石灰加入量明显
也能减弱喷溅强度。
4.溅渣护炉时，可加入适量的精炼返回渣，以缩短溅渣护炉时间。
2.2 少渣炼钢工艺的优点：
整个冶炼过程分为脱磷期与脱碳期，具有如下优点。

倒出的脱磷渣中P2O5含量高 渣量少、渣中TFe含量低
——脱磷效率提高


——金属收得率提高 石灰、生烧白云石消耗降低 ——石灰、生烧白云石消耗量降低 少渣炼钢工艺渣量70-80kg/t，普通工艺渣量100120kg/t。少渣炼钢工艺比普通工艺降低35kg/t左右。
第2 章
少渣炼钢操作控制
依据我公司初步设计，将来可能采用的少渣炼钢法为第四种炼钢 工艺的优化，即在同一座转炉上进行铁水脱磷和脱碳炼钢工艺，并将 全部或部分脱碳渣留给下一炉脱磷用，脱磷结束倒出重新造渣，类似
留渣双渣操作。
2.1 冶炼操作控制方法
1、保持有效炉容比，合理控制转炉装入量，控制终渣的R=2.8～ 3.3，MgO=8%～l4%；确保炉底稳定，防止炉底大起大落，保持炉型
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3、脱磷期结束倒渣量控制
脱磷期结束倒渣量与倒渣时间有一定关系，倒渣时间控 制在3~7分钟时，倒渣量基本在3~4吨以上，随着倒渣时间的 增加，超过7分钟以后，倒渣渣量并没有大幅增加，因此，合 适的倒渣时间应该控制在3~7分钟之间。 脱磷期结束倒渣量在4-7吨左右，连续循环可以持续稳定进 行，脱碳期结束留渣量在10吨左右。倒渣量增加后，炉渣的转炉 终点碱度有所提高。
3.2脱磷期的高效脱磷控制
目标：脱磷期结束磷含量低于0.030%

工艺难点

脱磷期时间短（4~6min）
铁水硅含量高（平均0.52%）
—碱度控制不稳定，渣量大、脱磷难

底吹枪流量低（最高供气强度0.10M3/h.t） —底吹搅拌能力弱，脱磷困难
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脱磷期快速、深脱磷采用的技术手段有： 1、提高熔池的搅拌强度。 底吹强度低于0.1NM3/mint时，底吹对熔池搅拌力的影 响与顶枪相比相差一个数量级，底吹搅拌力的影响可以忽 略，通过提高矿石加入量，增加渣中FeO含量，提高渣中 [O]来源，增大熔池[C]、[O]反应速度进而提高熔池搅拌强 度。 2、快速去除铁水[Si]含量 当铁水硅含量高于0.2%时，难以发生脱磷反应，冶炼前 期采用大流量供氧、低枪位“硬吹”脱硅工艺，快速深脱 硅，增加脱磷阶段的时间。 3、随着循环炉数的增加，逐渐增大脱碳期渣量。
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第3章 少渣炼钢工艺难点控制
3.1液态终渣快速固化控制
终渣中含有FeO成分，这种终渣留给下一炉，在兑入铁水时必会发生
以下化学还原反应：（FeO)+[C]=[Fe]+CO；2(FeO)+[C]=2[Fe]+CO2。 若终渣中FeO含量高于25%，还原反应会更激烈，瞬间产生大量的气
体，造成爆发性喷溅事故。
炉渣的连续循环控制
2、炉渣的连续循环控制要求： 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50%，最高循环7炉。
平均每炉（8炉）产生渣量7.3吨，该次循环折合吨钢产生渣量 73kg左右。（平均白灰消耗35kg/t）
3 、留渣法
将上炉终渣的一部分或全部留在炉内给下炉使用。终点熔渣的碱度高、
温度高，并且有一定(TFe)含量，留到下一炉有利于初期渣尽早形成，并且 能提高前期去除磷硫的效率，有利于保护炉衬，节省石灰用量。采用留渣 操作时，在兑铁水前要先加石灰或者加废钢稠化冷凝熔渣，当炉内无液体 渣时方可兑入铁水，以避免引发喷溅。 4 、留渣双渣法 将上炉终点渣的一部分或全部留在炉内，然后在吹炼第一期结束时倒 出，重新造渣。留渣双渣法的终渣具有较高的碱度和较高的∑(FeO)含量， 对铁水具有一定的去磷和去硫能力，且本身还含有大量的物理热。将这种 炉渣部分，甚至全部留在炉内，可以显著加速下一炉初期渣的成渣过程， 提高吹炼前期去磷和去硫率，节省石灰用量和提高转炉的热效率。在这种 留渣法中，要特别注意防止兑铁水时产生严重喷溅。
减少，降低了渣料消耗和能耗，提高了金属收得率。同时，因
渣量少，氧的利用效率高，吹炼终点钢水中氧含量低，余锰高， 合金元素收得率较高，从而降低了生产成本。另外，少渣炼钢
工艺终点命中率高，改善了钢水的纯净度，为生产超纯净钢创
造了条件。
1.2 转炉炼钢常见的四种工艺路线
第一种是传统的炼钢工艺，欧美各国的炼钢厂多采用这种模
型的双联法工艺流程为：高炉铁水+铁水预脱硫+转炉脱磷+
转炉脱碳+炉外精炼+连铸。由于受设备和产品的限制，也 有在同一座转炉上进行铁水脱磷和脱碳的操作模式，类似传 统的“双渣法”。
第四种炼钢工艺是对第三种炼钢工艺进行了改进， 与第三种工艺的明显不同是将部分脱碳渣返回脱磷转炉， 脱磷后的铁水进入脱碳转炉脱碳。该工艺是目前渣量最
时为了降低白灰消耗，提高脱磷期冶金效果，进行了回吃返回精炼
渣。溅渣护炉前可加入300kg~500kg/炉的精炼返回渣；溅渣护炉后 加入800kg/炉以上的渣料，优化脱磷期冶金效果。
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精炼返回渣回收应用：成分检验—冷却—破碎—筛分—转炉料 仓。 加入精炼返回渣可以有效降低溅渣护炉时间与炉渣温度， 可以节省白灰消耗300kg以上。 2、溅渣护炉时间与渣量、温度的关系
出现“返干”现象。在处理炉渣“返干”或加速终点渣形成时，不
要加入过量的矿石，或用过高的枪位吹炼，避免(TFe)积聚。
④终点适时降枪，降枪过早熔池碳含量还较高，碳的氧化速度迅速加 快，也会产生大喷；炉役前期炉膛小，同时温度又低，要注意适时降枪， 避免TFe含量过高，引起喷溅。 ⑤吹炼中发生喷溅不能轻易降枪，因为降枪后碳氧反应更加激烈，会 加剧喷溅；应适当提枪迅速压枪，这样可缓和碳氧反应和降低熔池升温速 度，再借助于氧射流的冲击吹开熔渣，有利于气体的排出。 ⑥在炉温很高时，可以在提枪的同时适当加一些石灰稠化熔渣，有时 对抑制喷溅也有些作用，也可加压渣剂减少喷溅。此外，适当降低氧流量
由于少渣炼钢周期紧，需要对各个环节的冶炼时间进行控制，溅
渣护炉时间也需要控制在合理的时间范围内（3-6min），既要保证溅渣 护炉效果，也要控制溅渣护炉时间。经验表明，随着渣量的增大，溅渣
护炉时间有所增加，当留渣量超过6~8吨后，单纯通过顶吹氮气，增加了
少渣炼钢周期，因此必须开发出降低溅渣护炉时间的工艺，同时提高炉 渣固化效果，如加入精炼返回渣。
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第4章 国内外少渣炼钢效果
1，日本福山制铁所
福山制铁所是日本粗钢产量最高的厂家(1080万t／a)，设有 两个炼钢厂(第二炼钢厂和第三炼钢厂)，第三炼钢厂有两座320 t 顶底复吹转炉，采用LD—NRP工艺，一座转炉脱磷，另一座脱碳； 转炉在炉役前期用于脱碳，炉役后期用于脱磷，脱碳转炉炉龄低
式，即铁水先脱硫预处理后，再转炉炼钢。通常转炉炼钢渣量占
金属量的10％以上，转炉渣中FeO含量在17％左右。此外，渣中 还含有约8％的铁珠，该工艺钢铁料消耗高。 第二种炼钢工艺是先在铁水沟、
混铁车或铁水罐内进行铁水“三脱”
预处理，然后在复吹转炉进行少渣 炼钢，这种工艺的不足之处是脱磷
前必须先脱硅，废钢比低(≤5％)，
正常减少喷溅。
2、先加生铁块、废钢，然后将转炉前后摇动，使生铁块、废钢 表面含碳物质与渣中FeO反应，降低留渣氧化性，再缓慢兑铁水；兑
铁前先确认炉渣固化无稀渣，防止产生爆发性喷溅。
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3.控制氧枪的枪位，使炼钢过程得以平稳进行，解决炉渣喷溅问题。 ①开吹时，在点着火后要及时降枪以控制渣中(TFe)，基本采取 硬吹，前期吹炼时间大于4min、温度在1320～1420℃。由于留渣操
脱磷渣碱度过高，难于利用。
第三种炼钢工艺是20世纪90年代中后期日本各大钢厂试
验研究成功的转炉铁水脱磷工艺，该工艺解决了超低磷钢的
生产难题。与第二种工艺路线的明显区别是脱磷预处理移到 转炉内进行，转炉内自由空间大，反应动力学条件好，生产 成本较低。具体工艺是采用两座转炉双联作业，一座脱磷， 另一座接受来自脱磷炉的低磷铁水脱碳，即“双联法”。典