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1、生 产 实 践超 纯 净 钢 冶 炼 技 术许 春 雷(炼 钢 厂 )摘 要 简 要 叙 述 了 超 纯 净 钢 冶 炼 的 总 体 技 术 思 路 , 以 及 炼 钢 各 工 序 采 用 的 主 要工 艺 技 术 , 在 现 有 技 术 装 备 条 件 下 应 用 一 些 新 技 术 冶 炼 出 了 成 品 磷 、 硫 、 氧 、 氮 、 氢 总含 量 为 80 10- 4% 的 超 纯 净 钢 。 提 出 了 更 高 纯 净 度 要 求 的 新 目 标 和 需 要 进 一 步 解 决的 技 术 、 设 备 问 题 。关 键 词 超 纯 净 钢 吹 炼 RH 真 空 脱 气 中 间 包 精
2、炼Production Technology for Super ior Pure SteelX u Chun lei(Steelmak ing Plan t)ABSTRACT T he general idea of p roducing superio r pu re steel and the m aintechno logies adop ted in each steelm ak ing p rocess are b riefly stated. U nder the con2dition of the ex isting techno logies and in stalled e
3、qu ipm en t, the superio r pu re steelcon tain ing pho spho ru s, su lphu r, oxygen, n itrogen and hydrogen am oun ting to 8010- 4% are ob tained by m ean s of the app lication of som e new techno logies. T he newgoal fo r h igher pu rity and the p rob lem s to be so lved on techno logies and equ ip
4、m en tare pu t fo rw ard.Key W ords Superio r pu re steel B low ing RH vacuum degassing T undishrefin ing许 春 雷 高 级 工 程 师 宝 山 钢 铁 (集 团 )公 司 炼 钢 厂邮 编 2009411 前 言随 着 经 济 建 设 的 迅 猛 发 展 , 市 场 对 钢 质量 的 要 求 越 来 越 高 , 对 纯 净 度 的 要 求 也 越 来越 高 。 钢 的 纯 净 度 90 年 代 出 现 了 质 的 飞 跃 ,德 国 蒂 森 深 冲 钢 碳 、 磷 、 硫 、 氧 、 氮 、
5、 氢 6 大 元素 总 含 量 1980 年 为 0106% , 而 90 年 代 已 降至 0101% ; 韩 国 浦 项 深 冲 钢 磷 、 硫 、 氧 、 氮 、 氢5 大 元 素 总 含 量 最 佳 水 平 也 达 01008%。 国 际一 流 水 平 的 钢 厂 都 在 设 法 提 高 钢 的 纯 净 度 。因 此 , 炼 钢 专 家 认 为 超 纯 净 钢 冶 炼 技 术 是 90年 代 炼 钢 技 术 的 核 心 之 一 。 在 当 前 炼 钢 水 平条 件 下 , 一 般 认 为 成 品 钢 中 磷 、 硫 、 氧 、 氮 、 氢总 含 量 小 于 0101% 即 为 超 纯
6、净 钢 。 当 然 , 随着 炼 钢 技 术 的 不 断 发 展 , 钢 纯 净 度 水 平 将 不断 提 高 , 超 纯 净 钢 的 含 义 也 将 变 化 。 德 国 人 预测 , 钢 水 中 可 能 达 到 的 元 素 含 量 (10- 4% ) 为 :碳 20、 磷 15、 硫 5、 氮 15、 总 氧 10、 氢11996 年 第 4 期 宝 钢 技 术 017、 总 含 量 6517。 据 日 本 预 测 , 到 2000年 , 在 批 量 生 产 的 超 纯 净 钢 中 , 上 述 几 种 有 害元 素 的 含 量 (10- 4% ) 可 控 制 在 : 碳 6、 磷 2、 硫小
7、 于 1、 氮 14、 总 氧 5、 氢 012, 总 含 量 2812。尽 管 超 纯 净 钢 现 在 还 没 有 用 户 , 但 是 超前 开 发 超 纯 净 钢 冶 炼 技 术 仍 然 具 有 很 大 的 意义 。 通 过 超 纯 净 钢 的 试 炼 可 以 测 试 在 当 前 炼钢 技 术 装 备 条 件 下 , 采 用 新 工 艺 、 新 技 术 , 钢的 纯 净 度 能 够 达 到 的 最 佳 水 平 , 并 找 到 进 一步 提 高 纯 净 度 的 主 要 环 节 和 影 响 因 素 , 逐 步形 成 完 善 的 超 纯 净 钢 冶 炼 技 术 , 以 适 应 不 断发 展 的
8、市 场 的 需 要 。 超 纯 净 钢 冶 炼 技 术 对 当前 生 产 也 具 有 实 际 意 义 , 对 5 大 有 害 元 素 中几 种 元 素 要 求 严 格 的 钢 种 的 生 产 有 指 导 作用 。宝 钢 试 炼 超 纯 净 钢 以 O 5 表 面 板 为 对 象钢 种 。 基 本 工 艺 路 线 为 铁 水 脱 硫 、 转 炉 脱 磷 、RH 真 空 脱 气 、 CC 中 间 包 精 炼 和 保 护 浇 注 。超 纯 净 钢 冶 炼 必 须 在 解 决 好 原 材 料 纯 净 度 的条 件 下 处 理 好 以 下 3 个 问 题 : 最 大 限 度 地 净化 钢 液 , 也 必
9、 须 解 决 净 化 后 的 钢 液 的 再 污 染 ;充 分 发 挥 各 工 序 净 化 钢 液 的 能 力 , 又 必 须 为下 工 序 创 造 条 件 ; 要 处 理 好 5 大 元 素 间 的 制约 关 系 , 尤 其 是 磷 与 氧 、 氮 的 关 系 。 经 反 复 研究 确 定 了 试 验 方 案 , 在 单 项 试 验 的 基 础 上 进行 超 纯 净 钢 试 炼 。 最 佳 一 炉 成 品 磷 、 硫 、 氧 、氮 、 氢 5 大 有 害 元 素 总 含 量 (10- 4% ) 为 80,其 中 磷 31、 硫 27、 总 氧 10、 氮 11、 氢 1。 单 元 素最 佳
10、水 平 为 磷 18、 硫 24、 总 氧 10、 氮 11、 氢 1。2 冶 炼 技 术211 最 大 限 度 降 低 主 原 料 带 入 转 炉 的 硫炼 钢 脱 硫 主 要 靠 铁 水 预 处 理 和 钢 水 精炼 。 宝 钢 虽 有 K IP 钢 水 脱 硫 设 备 , 但 考 虑 到采 用 该 设 备 脱 硫 时 必 将 增 加 钢 中 氮 、 磷 含 量 ,目 前 又 没 有 RH 真 空 脱 硫 设 备 , 因 此 , 不 能 进行 钢 水 脱 硫 。 在 极 低 硫 条 件 下 , 由 于 石 灰 含 硫约 01020% , 转 炉 很 难 脱 硫 。 因 此 , 必 须 严
11、格控 制 主 原 料 带 入 转 炉 的 硫 。21111 铁 水 硫 含 量铁 水 的 原 始 硫 含 量 为 01020%01025% , 采 用 混 铁 车 顶 喷 脱 硫 法 。 主 要 脱 硫工 艺 参 数 : 碳 化 钙 单 耗 412 418kg, 喷 粉 速度 40 45kg m in, 氮 气 流 量 500m 3 h, 喷 枪插 入 深 度 1130 1135m。 脱 硫 后 的 铁 水 硫 含量 01001% 01002%。21112 排 除 铁 水 渣铁 水 深 脱 硫 后 铁 水 渣 硫 含 量 极 高 , 铁 水入 炉 前 必 须 采 用 自 己 开 发 的 混 铁
12、 车 挡 渣 技术 , 减 少 铁 水 渣 进 入 铁 水 包 , 并 将 铁 水 包 内 的渣 扒 净 。21113 选 用 厂 内 回 收 废 钢如 果 从 去 除 硫 考 虑 , 应 采 用 全 部 铁 水 冶炼 , 但 对 转 炉 前 期 脱 磷 有 影 响 , 故 采 用 10%的 废 钢 , 选 用 厂 内 回 收 的 硫 含 量 约 01010%的 废 钢 。如 果 把 废 钢 、 铁 水 渣 所 含 的 硫 都 计 算 入主 原 料 的 硫 含 量 , 则 实 际 带 入 转 炉 的 硫 约01003% 01004%。212 转 炉 吹 炼21211 前 期 脱 磷转 炉 吹
13、炼 前 期 脱 磷 是 近 期 开 发 的 技 术 。采 用 顶 吹 低 流 量 供 氧 、 底 吹 高 流 量 搅 拌 的 吹炼 技 术 , 经 过 10 多 分 钟 的 吹 炼 , 去 磷 效 果 十分 明 显 , 可 将 铁 水 磷 从 01080% 降 至 01003% 01008%。(1)顶 吹 供 氧 、 底 吹 供 气 工 艺顶 吹 供 氧 采 用 平 时 使 用 的 喷 头 , 平 时 正常 供 氧 流 量 为 60000m 3 h, 吹 炼 前 期 脱 磷 新工 艺 供 氧 流 量 控 制 在 15000 30000m 3 h。 氧枪 枪 位 216 312m。 供 氧 时
14、间 10 17m in。底 吹 类 型 CB , 采 用 全 程 吹 氩 , 供 气 流 量根 据 化 渣 情 况 在 600 2200m 3 h 之 间 调 整 。(2)副 原 料 配 加 工 艺炉 渣 碱 度 按 212 316 控 制 , 采 用 加 萤 石等 手 段 把 炉 渣 化 好 , 分 批 加 入 冷 却 剂 进 行 控2 许 春 雷 超 纯 净 钢 冶 炼 技 术制 温 度 。(3)影 响 脱 磷 的 主 要 因 素熔 池 温 度 对 脱 磷 的 影 响 十 分 明 显 , 见 图1。 熔 池 温 度 1350 , 脱 磷 率 为 90% 以 上 ,最 高 脱 磷 率 达 9
15、612% , 即 熔 池 中 磷 含 量 为01003%。图 1 脱 磷 率 与 熔 池 温 度 的 关 系炉 渣 碱 度 对 脱 磷 率 的 影 响 也 较 明 显 , 见图 2。 碱 度 312 316, 脱 磷 率 可 达 90% 以 上 。图 2 脱 磷 率 与 炉 渣 碱 度 的 关 系21212 排 除 脱 磷 渣 后 再 吹 炼转 炉 吹 炼 前 期 脱 磷 结 束 后 排 除 炉 渣 , 再次 造 渣 吹 炼 。 此 时 可 按 常 规 模 式 吹 炼 , 直 至 停吹 。21213 停 吹 碳 含 量 和 温 度 的 控 制停 吹 温 度 控 制 要 求 准 确 。 从 出
16、钢 开 始 至RH 处 理 结 束 , 不 使 用 调 温 冷 却 剂 , 同 时 也 不能 进 行 OB 升 温 。 试 炼 停 吹 温 度 为 16751685 。停 吹 碳 含 量 的 控 制 十 分 重 要 。 控 制 过 高不 利 脱 磷 脱 硫 , 控 制 过 低 将 大 大 增 加 钢 中 氧 、氮 含 量 。 实 际 停 吹 成 份 见 表 1。表 1 停 吹 钢 水 成 份 10- 4%元 素 C P S O N含 量 400 700 10 28 18 30 800 530 12 2021214 出 钢钢 包 必 须 红 热 , 并 且 干 净 , 防 止 钢 水 降 温过 多 和 纯 净 钢 液 的 污 染 。 钢 包 内 钢 水 氧 含 量调 整 到 0103% 0104%。 钢 包 内 渣 子 厚 度 50mm , 并 且 加 入 适 量 石 灰 稠 渣 。 钢 包 内 钢
