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1、钢铁冶金前沿技术,芶淑云 18982339879,2008钢铁冶金前沿技术主要教学内容及安排,上课时间：星期五5、6节（2-9周）教室：CJ1-1,课程考核： （1）完成各位老师布置的作业。 （2）出勤。 （3）课堂表现，如回答问题、参与讨论等。 （4）不安排集中考核，要求完成一篇小论文，内容为冶金技术的发展，题目自拟，必须在第12周周五前提交。,转炉炉龄的进步,一、转炉炉龄的发展 （一）炉衬损坏的原因 （二）提高炉龄的工艺措施 二、溅渣护炉技术的发展与应用 (一) 转炉溅渣护炉的机理 (二) 国外氧气转炉溅渣工艺简介 (三) 溅渣护炉技术在国内的应用与发展 (四) 溅渣操作程序 (五) 溅渣
2、时间与溅渣频率 (六) 对溅渣护炉相关技术的探讨,一、转炉炉龄的发展,世界各国转炉长寿在“精料”与优化工艺操作的共同前提下，主要采取两条技术路线。一条是20世纪90年代初期，在美国首先实现产业化的转炉溅渣护炉的技术路线，另一条则是以日本为代表的铁水三脱 (脱P、S、Si)，从而实现少渣，极少渣炼钢(有人称无渣炼钢，从技术上看是不准确，不可能的)和不断提高炉衬质量的技术路线。从炉龄的实际指标看，前者一般均可超过1万炉，最高达35万炉，而后者，一般不超过8000炉。十几年来，国内外对两条技术路线的优劣，一直存在着不同的看法，主要围绕着“经济炉龄”的概念，进行争论。,1,2,（一）炉衬损坏的原因,（
3、1）机械作用。 加废钢和兑铁水的撞击与冲刷，熔渣、钢液和炉气流动对炉衬的冲刷磨损，清理炉口结渣的机械损坏等。 （2）高温作用。 尤其反应区的高温作用会使炉衬表面软化、熔化。 （3）化学侵蚀。 高温熔渣、炉气对炉衬的氧化与化学侵蚀作用较重。 （4）炉衬剥落。 由于热振以及砖本身矿物组成的分解等引起。,转炉炉衬损坏的原因主要有：,（二）提高炉龄的工艺措施,B 炉衬喷补,A 造粘渣护炉,C 优化炼钢工艺,D 提高砌炉质量。,新技术的应用,二、溅渣护炉技术的发展与应用,图1 转炉溅渣示意图,图1,图2 印第安纳厂19861994年的炉龄变化,(一) 转炉溅渣护炉的机理,生产实践证明，采用溅渣护炉在转炉
4、炉衬表面形成的溅渣层，在成分和岩相结构方面，不仅和炉衬砖有明显的差距，而且和转炉终渣（或改质处理后的炉渣）也有较大的区别。这种区别是由于反复溅渣过程中，炉衬耐火材料与炉渣间经过长时间的高温化学反应：扩散渗透与溶解脱熔，熔化与析出，剥落与烧结等复杂的过程逐步形成的。 表3为宝钢和天津铁厂转炉溅渣后形成的溅渣层成分与实际转炉终渣成分的比较。,分析表3，可以得到以下结论：,表3 溅渣层成分与实际转炉终渣成分的比较,如下化学反应：,高温下发生,和C3S为主相的高熔点溅渣层,(二)国外氧气转炉溅渣工艺简介,一般适合于溅渣的炉渣成分为：,(三) 溅渣护炉技术在国内的应用与发展,随后，转炉炉龄的纪录不断刷新
5、。 1998年，宝钢300t转炉的平均炉龄超过10000炉。 2002年，中国转炉平均炉龄由1995年的998炉增加到4268炉，见表4。,表4 中国炼钢技术的进步2,图3 溅渣技术应用后中国重点企业的炉龄变化2,表5 2003年以来国内转炉、电炉和连铸技术经济指标的变化3,1999年，国外采用溅渣护炉技术的转炉炉龄平均已达到20 000炉以上。国外某些钢厂的管理人员甚至认为30 000炉将成为转炉的标准炉龄。 国内冶金工作者在积极摸索适合自身特点的溅渣护炉工艺上取得了巨大进步，开发出了适合不同炉型和工艺条件的溅渣护炉工艺方案。2004年，我国复吹转炉的最高炉龄已超过30 000炉3。,(四)
6、 溅渣操作程序,。,(五) 溅渣时间与溅渣频率,溅渣时间是溅渣操作中的一个重要参数，国内厂家一般在2.5 4min。,图3,图3是武钢第二炼钢厂溅渣、补炉、炉龄以及耐火材料消耗的比较。该厂1号转炉炉龄在2004年即达到了30368炉,(六) 对溅渣护炉相关技术的探讨,1 复吹与炉龄同步,在整个炉役中复吹比例仍然下降。采用溅渣护炉工艺后，底部供气元件最后停止使用的原因主要是底吹喷嘴被炉底上涨的炉渣堵塞的缘故。,只,但,为此，中国技术人员根据国内转炉的具体情况开展了系列对溅渣护炉工艺的优化与完善工作,表6,1）应用炉渣“蘑菇头”保护底吹喷嘴。,2）底吹喷嘴的维护,2 溅渣后转炉冶炼操作特点,3 对
7、经济炉龄的探讨,。,2004年后，我国多家转炉钢厂炉龄超过3万炉。然后有领导和专家告诫：要认真考虑“经济炉龄”的问题，炉龄不是越高越好。认为炉龄不是越高越好的理由，主要有三个方面：一是认为到一定炉龄以后，炉龄提高，获得经济效益的幅度是下降的，不如以最佳炉龄，保持最佳经济效益来得合理；二是炉龄过高与设备检修，尤其是全公司生产组织不好协调，不如计划停炉；三是溅渣层在反复溅渣条件下，有害元素富集，影响钢质量，尤其不适于高质量钢的冶炼。欧洲一些典型钢厂也持这种观点，长期坚持不走转炉溅渣长寿的技术道路，但他们又不进行铁水三脱，因此炉龄一直保持在1000 3000炉的低水平上。,对于前述三个问题，在炉龄达
8、到或超过3万炉的厂家，得到了更多的关注。以下是目前一些实际的经验与认识 （1）、关于高炉龄条件下的经济效益问题 转炉炼钢是一个多变量的复杂生产体系，加上物料消耗的检测和分类还很难精确进行，从严格意义上准确地评价高炉龄的经济效益高低，还是一个需要认真地做好过细工作的问题。但仍然可以分析高炉龄的经济效益发展趋势。,A 高炉龄条件下的耐火材料消耗与效益 这是目前评价溅渣长寿炉龄效益的主要内容。各企业因基础条件和技术水平的差异，效益相差也很大，单从降低耐火材料消耗来看，一般效益在214元t钢之间。认为炉龄太高，效益幅度会下降的专家和钢厂主要是认为喷补料与调渣剂的单位消耗会增加。此点主要是能否合理安排喷
9、补、提高喷补质量、选择和合理加入调渣剂的问题。炉龄提高到3万炉以上的厂家的实际生产数据表明，与溅渣前及溅渣后1万炉以上炉龄相比，并未增加耐材消耗，也未因此而降低了效益。,B高炉龄条件下的生产效率和效益 炉龄大幅度提高，不仅大提高了转炉钢厂有效作业时间，而且使全炉役稳定地处在炉容容积较大的条件下进行生产，因而炉产量也得到提高，因而生产效率从总体上看是得到提高的。有的专家认为每炉溅渣24min，肯定会影响到平均冶炼周期的延长，但各厂的实践证明，综合考虑因溅渣加快了前期的化渣速度，减少补炉时间，取消了换炉的炉役时间，总体上看平均冶炼周期并未延长。,C溅渣降低消耗带来的新效益 实际上溅渣是一种留渣操作
10、，像唐钢一炼溅渣后不倒渣、集中冶炼几炉后再倒渣，更是实实在在的留渣操作工艺，只不过比过去传统留渣操作更安全，又省却了兑铁前加冷却剂，预防喷溅的工序，节省了时间。过去主要因为安全问题，70年代就创造的留渣操作，未能在大多数钢厂实现产业化，留渣带来的降低石灰，钢铁料消耗和缩短冶炼周期的效益，不能实现。而溅渣长寿技术的发展，留渣操作实际上得以制度化，其效益有效地得以体现。总之长寿炉龄条件下，经济效益仍是十分显著的，关键是要优化溅渣，喷补操作，降低各种消耗，稳定地提高经济效益。,（2） 优化生产组织，适应高炉龄的要求 溅渣后，炉龄大幅度提高，必然会遇到炼钢厂及公司其它厂设备检修等问题，但应以积极的态度
11、对待它，即一方面理所当然地要提高设备使用寿命，并开发快速维修技术，另一方面设备总是要检修的，那就要求开发溅渣条件下，热停炉后，炉衬有效保护技术，以便无论检修影响一天、几天、一周或数周，都能顺利地再开炉。武钢二炼钢、莱芜钢厂、三明钢厂实现炉龄30000炉的炉役，时间都长达23年，都遇到过厂内及公司相关的年度检修问题，但并未因此而出现过被迫停炉，牺牲炉龄的问题，全厂生产组织水平，设备长寿及维修水平都有了提高。,（3）溅渣长寿与钢水质量和扩大品种的关系 从实践情况看，北美一些溅渣护炉长寿的钢厂，甚至像LTV、Inland公司那样放弃复吹的钢厂，品种生产与溅渣相比都是扩大而不是减少的，武钢二炼钢、莱芜
12、钢厂、三明钢厂实现炉龄30000炉的23年炉役时间中也不断开发新品种，武钢二炼钢是中国第一位的冷轧硅钢生产厂，20000炉炉龄以上时依然冶炼硅钢、深沪钢等优质钢种。认为溅渣一定会影响钢水质量和钢种开发的思路还未提出依据。,生产技术分析看：转炉冶炼钢渣中P、S的分配系数有一定的范围，而且每炉都加入新的渣料，可稳定地保证碱度，都可具有一定的脱P、脱S能力。反过来，由于相当于留渣操作，改善了前期造渣的热力学、动力学条件和渣的冶金特征，对稳定冶炼效果是有利的。各厂正普遍推广铁水预处理和钢水精炼技术，有利于转炉冶炼负荷的减轻，优质钢成份的最终调整也已不再完全依赖转炉冶炼。,结语,中国转炉钢厂进一步发展和完善了溅渣护炉工艺技术。国内95%以上的转炉炼钢厂采用了溅渣护炉工艺，最高炉龄超过30000炉。 由于溅渣技术的应用，使转炉炼钢的炉龄不断延长，目前还不能预计最终将达到的水平。 转炉炉龄在近十几年间的巨大进步主要是依靠新工艺与新技术的应用。 冶金技术发展到今天，仍然有值得探索的新技术等待冶金工作者去研究。,作业：,1 适合溅渣的炉渣成分？ 2 简述溅渣操作程序？ 3 根据你的理解，请论述“溅渣操作对转炉冶炼的影响”。,
