純凈鋼生產(chǎn)技術(shù)

1、純凈鋼生產(chǎn)技術(shù)純凈鋼生產(chǎn)技術(shù)朱苗勇朱苗勇東北大學(xué)東北大學(xué)內(nèi)內(nèi) 容容 提提 要要 概概 述述 純凈鋼含義及其生產(chǎn)純凈鋼含義及其生產(chǎn) 冶金過程計算機模擬與仿真冶金過程計算機模擬與仿真 1.11.1 20 20世紀鋼鐵工業(yè)的變化世紀鋼鐵工業(yè)的變化v二戰(zhàn)后日本和歐洲重建并使鋼鐵廠現(xiàn)代化；二戰(zhàn)后日本和歐洲重建并使鋼鐵廠現(xiàn)代化；v美國落后，美國落后，8080年代實現(xiàn)現(xiàn)代化具有競爭力；年代實現(xiàn)現(xiàn)代化具有競爭力；v平爐向轉(zhuǎn)爐和電爐的轉(zhuǎn)變；平爐向轉(zhuǎn)爐和電爐的轉(zhuǎn)變；v模鑄向連鑄轉(zhuǎn)變，連鑄技術(shù)取得進步；模鑄向連鑄轉(zhuǎn)變，連鑄技術(shù)取得進步；v短流程出現(xiàn)，在長、扁平材上具有競爭力；短流程出現(xiàn)，在長、扁平材上具有競爭力；v

2、后半個世紀鋼材消耗逐步增加，達到紀錄；后半個世紀鋼材消耗逐步增加，達到紀錄；v扁平材比例增加；扁平材比例增加；v噸鋼的使用價值增加噸鋼的使用價值增加；v質(zhì)量和服務(wù)的要求增加；質(zhì)量和服務(wù)的要求增加；v環(huán)保從終端控制轉(zhuǎn)變對整個流程控制環(huán)保從終端控制轉(zhuǎn)變對整個流程控制；v從國有企業(yè)向私有化過渡從國有企業(yè)向私有化過渡；v技術(shù)創(chuàng)新：原材料、煉鋼、成品加工工藝；技術(shù)創(chuàng)新：原材料、煉鋼、成品加工工藝；v材料的競爭力增加；材料的競爭力增加；v汽車上使用的鋼材要求更輕、更安全；汽車上使用的鋼材要求更輕、更安全；v用于住宅建設(shè)的鋼材量增加；用于住宅建設(shè)的鋼材量增加；v競爭加?。阂笊a(chǎn)成本低，增加生產(chǎn)率；競爭加劇

3、：要求生產(chǎn)成本低，增加生產(chǎn)率；v技術(shù)投資增加，同時研究經(jīng)費投入加大技術(shù)投資增加，同時研究經(jīng)費投入加大；v需要基本標準和改進生產(chǎn)、提高效益措施；需要基本標準和改進生產(chǎn)、提高效益措施；v貿(mào)易壁壘和貿(mào)易保護主義愈加嚴重；貿(mào)易壁壘和貿(mào)易保護主義愈加嚴重；v全球經(jīng)濟發(fā)展，但部分地區(qū)出現(xiàn)經(jīng)濟危機；全球經(jīng)濟發(fā)展，但部分地區(qū)出現(xiàn)經(jīng)濟危機；v除歐洲，鋼鐵工業(yè)合并延緩。除歐洲，鋼鐵工業(yè)合并延緩。 1.2 1.2 鋼鐵工業(yè)的挑戰(zhàn)鋼鐵工業(yè)的挑戰(zhàn)v能力過程，并將繼續(xù)蔓延；能力過程，并將繼續(xù)蔓延；v較差的經(jīng)濟效益；較差的經(jīng)濟效益；v環(huán)保法規(guī)壓力加大；環(huán)保法規(guī)壓力加大；v貿(mào)易保護主義增強；貿(mào)易保護主義增強；v其他非鋼鐵材料

4、競爭的威脅加大；其他非鋼鐵材料競爭的威脅加大；v在新技術(shù)上的投資以便成為低成本的生產(chǎn)者；在新技術(shù)上的投資以便成為低成本的生產(chǎn)者；v改進鋼鐵工業(yè)形象以吸引最好的人才；改進鋼鐵工業(yè)形象以吸引最好的人才；v資金短缺必須解決；資金短缺必須解決；v研究項目必須繼續(xù)以便降低成本和提高質(zhì)量。研究項目必須繼續(xù)以便降低成本和提高質(zhì)量。1.31.3 鋼鐵工業(yè)的主要發(fā)展趨勢鋼鐵工業(yè)的主要發(fā)展趨勢v噸鋼成本降低；噸鋼成本降低；v鋼鐵廠所有產(chǎn)物必須全部循環(huán)利用；鋼鐵廠所有產(chǎn)物必須全部循環(huán)利用；v增加研究和開發(fā)的投入；增加研究和開發(fā)的投入；v對員工的再教育和加強培訓(xùn)；對員工的再教育和加強培訓(xùn)；v合并和收購的趨勢增加。合并

5、和收購的趨勢增加。我國煉鋼生產(chǎn)面臨的機遇和挑戰(zhàn)我國煉鋼生產(chǎn)面臨的機遇和挑戰(zhàn)v加入加入WTOWTO后，參與國際市場競爭形勢嚴峻；后，參與國際市場競爭形勢嚴峻；v鋼鐵生產(chǎn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化進入攻堅階段；鋼鐵生產(chǎn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化進入攻堅階段；v西部大開發(fā)和東北老工業(yè)基地振興，鋼鐵工西部大開發(fā)和東北老工業(yè)基地振興，鋼鐵工業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化帶來了新機遇；業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化帶來了新機遇；v煉鋼生產(chǎn)的二次資源綜合利用與污染治理成煉鋼生產(chǎn)的二次資源綜合利用與污染治理成為鋼廠生存發(fā)展的基本前提。為鋼廠生存發(fā)展的基本前提。結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基本思路結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基本思路 繼續(xù)提高連鑄產(chǎn)量、連鑄比，提高鑄坯質(zhì)繼續(xù)提高連鑄產(chǎn)量、連鑄比，提高鑄坯質(zhì)量，擴展煉鑄鋼種

6、，以優(yōu)質(zhì)和低成本為根本目量，擴展煉鑄鋼種，以優(yōu)質(zhì)和低成本為根本目標，積極推進標，積極推進純凈鋼生產(chǎn)純凈鋼生產(chǎn)、高效連鑄高效連鑄和和近終形近終形連鑄連鑄，搞好，搞好污染治理與綜合利用污染治理與綜合利用，開發(fā)應(yīng)用智開發(fā)應(yīng)用智能化控制能化控制等新技術(shù)，強化技術(shù)創(chuàng)新機制，全面等新技術(shù)，強化技術(shù)創(chuàng)新機制，全面優(yōu)化生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，提高經(jīng)濟效益。優(yōu)化生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，提高經(jīng)濟效益。 從地球中從地球中金屬資源金屬資源，可回收利用程可回收利用程度度，價格和性能價格和性能，世界經(jīng)濟發(fā)展需要世界經(jīng)濟發(fā)展需要以以及及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略等方面看，鋼材仍將等方面看，鋼材仍將是是2121世紀內(nèi)可預(yù)見的最主要的結(jié)構(gòu)材料。世紀內(nèi)可

7、預(yù)見的最主要的結(jié)構(gòu)材料。一個國家的鋼鐵工業(yè)狀況仍是衡量其工一個國家的鋼鐵工業(yè)狀況仍是衡量其工業(yè) 水 平 和 綜 合 國 力 的 重 要 指 標業(yè) 水 平 和 綜 合 國 力 的 重 要 指 標 。 從從2020世紀末鋼鐵科學(xué)技術(shù)發(fā)展趨向看，世紀末鋼鐵科學(xué)技術(shù)發(fā)展趨向看，2121世紀鋼鐵工業(yè)的科技進步是世紀鋼鐵工業(yè)的科技進步是尋求可以替代尋求可以替代現(xiàn)有工藝路線的更優(yōu)的新工藝和對現(xiàn)有工藝現(xiàn)有工藝路線的更優(yōu)的新工藝和對現(xiàn)有工藝進一步完善化進一步完善化，使其具有更強競爭力兩大趨，使其具有更強競爭力兩大趨勢。勢。 對于煉鋼而言，集中體現(xiàn)在對于煉鋼而言，集中體現(xiàn)在純凈高純凈高質(zhì)量鋼生產(chǎn)工藝的完善質(zhì)量鋼生

8、產(chǎn)工藝的完善和和以薄板坯和薄以薄板坯和薄帶鋼為代表的近終形連鑄技術(shù)帶鋼為代表的近終形連鑄技術(shù)開發(fā)上。開發(fā)上。2.12.1 純凈鋼的概念純凈鋼的概念 v純凈鋼應(yīng)是所含雜質(zhì)和夾雜物很少的鋼。純凈鋼應(yīng)是所含雜質(zhì)和夾雜物很少的鋼。減少鋼減少鋼中的雜質(zhì)含量，可以顯著地改善鋼材的延展性、中的雜質(zhì)含量，可以顯著地改善鋼材的延展性、韌性、加工、焊接、抗腐蝕等性能。但韌性、加工、焊接、抗腐蝕等性能。但對于鋼性對于鋼性能要求不同，純凈度所要求的控制因素也不同。能要求不同，純凈度所要求的控制因素也不同。如如IFIF鋼，要獲得成品鋼材的高延展性、高鋼，要獲得成品鋼材的高延展性、高r r值以值以及優(yōu)良的表面性能，要求鋼

9、中碳、氮、氧含量盡及優(yōu)良的表面性能，要求鋼中碳、氮、氧含量盡可能低；管線鋼，為了提高鋼的沖擊韌性及抗可能低；管線鋼，為了提高鋼的沖擊韌性及抗HICHIC的能力則要求鋼中硫、磷含量盡可能低。的能力則要求鋼中硫、磷含量盡可能低。 2.22.2 純凈度與鋼的性能純凈度與鋼的性能 硫硫：對鋼的性能會造成不良影響，鋼中硫含量高，會對鋼的性能會造成不良影響，鋼中硫含量高，會使鋼的熱加工性能變壞，即造成鋼的使鋼的熱加工性能變壞，即造成鋼的“熱脆熱脆”性。性。 硫在鋼中以硫在鋼中以FeSFeS的形式存在，的形式存在， FeSFeS的熔點為的熔點為11931193， FeFe與與FeSFeS組成的共晶體的熔點只

10、有組成的共晶體的熔點只有985985。液態(tài)。液態(tài)FeFe與與FeSFeS雖然可雖然可以無限互溶，但在固熔體中的溶解度很小，僅為以無限互溶，但在固熔體中的溶解度很小，僅為0.015%-0.015%-0.020%0.020%。 當鋼中的硫含量超過當鋼中的硫含量超過0.020%0.020%時，鋼水在凝固過程中由于時，鋼水在凝固過程中由于偏析，低熔點偏析，低熔點Fe-FeSFe-FeS共晶體分布于晶界處，在共晶體分布于晶界處，在1150-12001150-1200的熱加工過程中，晶界處的共晶體熔化，鋼受壓時造成晶界的熱加工過程中，晶界處的共晶體熔化，鋼受壓時造成晶界破裂，即發(fā)生破裂，即發(fā)生“熱脆熱脆”

11、現(xiàn)象現(xiàn)象。v如果鋼中的氧含量較高，如果鋼中的氧含量較高，F(xiàn)eSFeS與與FeOFeO形成的共晶體熔形成的共晶體熔點更低（點更低（940940），更加劇了鋼的），更加劇了鋼的“熱脆熱脆”現(xiàn)象的現(xiàn)象的發(fā)生。發(fā)生。v錳可在鋼凝固范圍內(nèi)生成錳可在鋼凝固范圍內(nèi)生成MnSMnS和少量的和少量的FeSFeS，純，純MnSMnS的熔點為的熔點為16101610，共晶體，共晶體FeS-MnSFeS-MnS（占（占93.5%93.5%）的熔）的熔點為點為11641164，它們能有效的防止鋼熱加工過程的，它們能有效的防止鋼熱加工過程的“熱脆熱脆”。v硫還會明顯降低鋼的焊接性能，引起高溫龜裂，并硫還會明顯降低鋼的焊接

12、性能，引起高溫龜裂，并在焊縫中產(chǎn)生氣孔和疏松，從而降低焊縫的強度。在焊縫中產(chǎn)生氣孔和疏松，從而降低焊縫的強度。硫含量超過硫含量超過0.06%0.06%時，會顯著惡化鋼的耐蝕性。硫時，會顯著惡化鋼的耐蝕性。硫還是連鑄坯中偏析最為嚴重的元素。還是連鑄坯中偏析最為嚴重的元素。 硫硫除對鋼材的熱加工性能、焊接性能、抗腐蝕性能除對鋼材的熱加工性能、焊接性能、抗腐蝕性能有大的影響外，對力學(xué)性能影響主要表現(xiàn)在：有大的影響外，對力學(xué)性能影響主要表現(xiàn)在：v與鋼材軋制方向相比，非軋制方向強度、延展性、與鋼材軋制方向相比，非軋制方向強度、延展性、沖擊韌性等顯著降低；沖擊韌性等顯著降低；v顯著降低鋼材的抗氫致裂紋（顯

13、著降低鋼材的抗氫致裂紋（HICHIC）的能力。）的能力。v用于高層建筑、重載橋梁、海洋設(shè)施等重要用途鋼用于高層建筑、重載橋梁、海洋設(shè)施等重要用途鋼板目前硫控制在板目前硫控制在80ppm80ppm以下，將來會降到以下，將來會降到50ppm50ppm以下；以下；用于含用于含H H2 2S S等酸性介質(zhì)油氣輸送用管線鋼硫含量目前等酸性介質(zhì)油氣輸送用管線鋼硫含量目前已降低到（已降低到（5-15-1）ppmppm。v磷磷：對于絕大多數(shù)鋼種來說磷是有害元素。鋼中磷對于絕大多數(shù)鋼種來說磷是有害元素。鋼中磷的含量高會引起鋼的的含量高會引起鋼的 “冷脆冷脆”，即從高溫降到，即從高溫降到00以下，鋼的塑性和沖擊韌

14、性降低，并使鋼的焊接性以下，鋼的塑性和沖擊韌性降低，并使鋼的焊接性能與冷彎性能變差。能與冷彎性能變差。v磷是降低鋼的表面張力的元素，隨著磷含量的增加，磷是降低鋼的表面張力的元素，隨著磷含量的增加，鋼液的表面張力降低顯著，從而鋼液的表面張力降低顯著，從而降低了鋼的抗裂性降低了鋼的抗裂性能能。v磷是僅次于硫在鋼的連鑄坯中偏析度高的元素，而磷是僅次于硫在鋼的連鑄坯中偏析度高的元素，而且在鐵固熔體中擴散速率很小，因而磷的偏析很難且在鐵固熔體中擴散速率很小，因而磷的偏析很難消除，從而消除，從而嚴重影響鋼的性能。嚴重影響鋼的性能。v優(yōu)質(zhì)鋼對磷的要求已由優(yōu)質(zhì)鋼對磷的要求已由(200-400)ppm(200-

15、400)ppm降到降到150ppm150ppm以以下，對于少數(shù)鋼種要求磷含量在下，對于少數(shù)鋼種要求磷含量在30ppm30ppm以下。以下。 v氮氮：鋼中的氮是以鋼中的氮是以氮化物氮化物的形式存在，它對鋼質(zhì)的形式存在，它對鋼質(zhì)量的影響體現(xiàn)出雙重性。氮含量高的鋼種長時間放量的影響體現(xiàn)出雙重性。氮含量高的鋼種長時間放置，將會置，將會變脆變脆，這一現(xiàn)象稱為，這一現(xiàn)象稱為“老化老化”或或“時效時效”。原因是鋼中氮化物的析出速度很慢，逐漸改變著鋼原因是鋼中氮化物的析出速度很慢，逐漸改變著鋼的性能。低碳鋼產(chǎn)生的脆性比磷還嚴重。鋼中氮含的性能。低碳鋼產(chǎn)生的脆性比磷還嚴重。鋼中氮含量高時，在量高時，在250-4

16、50250-4500 0C C溫度范圍，其表面發(fā)藍，鋼的溫度范圍，其表面發(fā)藍，鋼的強度升高，沖擊韌性降低，稱之為強度升高，沖擊韌性降低，稱之為“藍脆藍脆”。氮含。氮含量增加，量增加，鋼的焊接性能變壞鋼的焊接性能變壞。v對于新一代汽車用超深沖對于新一代汽車用超深沖IFIF鋼冷軋鋼板，氮要求低鋼冷軋鋼板，氮要求低于于25ppm25ppm；對于厚板為了保證焊接熱影響區(qū)的韌性，；對于厚板為了保證焊接熱影響區(qū)的韌性，鋼中氮應(yīng)低于鋼中氮應(yīng)低于20ppm20ppm。v氧氧：氧主要是以氧化物系非金屬夾雜物的形式存：氧主要是以氧化物系非金屬夾雜物的形式存在于鋼中。非金屬夾雜物對鋼材的疲勞特性、加工在于鋼中。非金

17、屬夾雜物對鋼材的疲勞特性、加工性能、延性、韌性、焊接性能、抗性能、延性、韌性、焊接性能、抗HICHIC性能、耐腐性能、耐腐蝕等性能均有顯著的影響。蝕等性能均有顯著的影響。 如用于輪胎的鋼簾線要求鋼中總氧含量小于如用于輪胎的鋼簾線要求鋼中總氧含量小于10ppm10ppm，夾，夾雜物尺寸小于雜物尺寸小于5m5m；軸承鋼中鋼總氧量每低；軸承鋼中鋼總氧量每低1ppm1ppm，其壽命可，其壽命可提高提高1010倍，總氧量為倍，總氧量為4 46ppm6ppm；優(yōu)質(zhì)寬厚板和管線鋼連鑄坯；優(yōu)質(zhì)寬厚板和管線鋼連鑄坯總氧量要求小于總氧量要求小于10ppm10ppm，MnSMnS夾雜全部轉(zhuǎn)化為球形夾雜全部轉(zhuǎn)化為球形

18、CaSCaS；用于；用于易拉罐的鍍錫板要求總氧含量小于易拉罐的鍍錫板要求總氧含量小于10ppm10ppm，鋼中，鋼中AlAl2 2O O3 3夾雜物夾雜物小于小于10m10m；生產(chǎn)汽車外板（；生產(chǎn)汽車外板（O5O5板）要求鋼中總氧含量小于板）要求鋼中總氧含量小于20ppm20ppm，且，且AlAl2 2O O3 3雜物尺寸小于雜物尺寸小于20m20m。 2.32.3 純凈鋼生產(chǎn)技術(shù)純凈鋼生產(chǎn)技術(shù) 超低硫鋼生產(chǎn)技術(shù)超低硫鋼生產(chǎn)技術(shù) 生產(chǎn)超低硫鋼（生產(chǎn)超低硫鋼（S40ppmS40ppm）v轉(zhuǎn)爐流程：轉(zhuǎn)爐流程： 鐵水預(yù)處理鐵水預(yù)處理轉(zhuǎn)爐冶煉轉(zhuǎn)爐冶煉鋼水精煉脫硫鋼水精煉脫硫v電爐流程：電爐流程： 電爐

19、煉鋼電爐煉鋼鋼水精煉脫硫鋼水精煉脫硫1) 1) 鐵水脫硫預(yù)處理鐵水脫硫預(yù)處理 v主要有主要有KRKR和噴粉脫硫兩種，目前采用較多的是和噴粉脫硫兩種，目前采用較多的是在鐵水包或魚雷罐車中噴粉脫硫工藝。在鐵水包或魚雷罐車中噴粉脫硫工藝。v脫硫早期多采用脫硫早期多采用CaCCaC2 2，目前多采用，目前多采用CaO+CaFCaO+CaF2 2粉粉劑，用量劑，用量3-8 kg/t3-8 kg/t，脫硫率在，脫硫率在40-80%40-80%，處理終，處理終了鐵水了鐵水SS可脫至可脫至100-80ppm100-80ppm。v為了用較少的熔劑進行有效脫硫，在為了用較少的熔劑進行有效脫硫，在CaOCaO中混入

20、中混入MgMg或或CaCCaC2 2，可以將硫降到，可以將硫降到50ppm50ppm以下。以下。v脫硫預(yù)處理后的低硫鐵水，在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程，通常脫硫預(yù)處理后的低硫鐵水，在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程，通常不僅不能進一步脫硫，廢鋼、鐵水渣、石灰中的硫不僅不能進一步脫硫，廢鋼、鐵水渣、石灰中的硫反而會進入鋼水中，回硫量可達反而會進入鋼水中，回硫量可達20-50ppm20-50ppm以上。以上。 v煉鋼過程中回硫是生產(chǎn)超低硫鋼的重大障礙。生產(chǎn)煉鋼過程中回硫是生產(chǎn)超低硫鋼的重大障礙。生產(chǎn)超低硫鋼時應(yīng)采用較高鐵水裝入比，并盡量減少鐵超低硫鋼時應(yīng)采用較高鐵水裝入比，并盡量減少鐵水的帶渣量。水的帶渣量。 2)2) 二次精煉脫

21、硫二次精煉脫硫 是生產(chǎn)超低硫鋼是生產(chǎn)超低硫鋼S40ppmS40ppm不可缺的手段。不可缺的手段。v鋼包噴粉鋼包噴粉 有有SLSL、TNTN、KIPKIP等方法，通過向鋼水內(nèi)部噴吹等方法，通過向鋼水內(nèi)部噴吹CaO-CaO-CaFCaF2 2-Al-Al2 2O O3 3、CaSiCaSi等進行脫硫，處理后等進行脫硫，處理后SS可脫到可脫到10ppm10ppm以下。此方法的優(yōu)點是速度快、效率高，缺點以下。此方法的優(yōu)點是速度快、效率高，缺點是鋼水攪動大，鋼水氧化和吸收氮嚴重。是鋼水攪動大，鋼水氧化和吸收氮嚴重。 LFLF爐脫硫爐脫硫 在電弧加熱條件在電弧加熱條件下，鋼水表面造還原下，鋼水表面造還原性

22、爐渣（泡沫渣）進性爐渣（泡沫渣）進行脫硫，處理終了的行脫硫，處理終了的SS可降低到可降低到10ppm10ppm以以下。該方法工藝穩(wěn)定，下。該方法工藝穩(wěn)定，但與噴粉脫硫相比，但與噴粉脫硫相比，處理時間較長，設(shè)備處理時間較長，設(shè)備投資也較大。投資也較大。 真空處理噴粉脫硫真空處理噴粉脫硫 主要有主要有RHRH真空噴粉真空噴粉和和V-KIPV-KIP真空噴粉兩種真空噴粉兩種方法，由于在真空下噴方法，由于在真空下噴粉，因此避免鋼水表面粉，因此避免鋼水表面翻騰造成的氧化和吸氮，翻騰造成的氧化和吸氮，處理終了的處理終了的SS可降低可降低到到10ppm10ppm以下。以下。 低磷鋼生產(chǎn)技術(shù)低磷鋼生產(chǎn)技術(shù) v

23、低磷鋼的生產(chǎn)分為普通低磷鋼低磷鋼的生產(chǎn)分為普通低磷鋼(P100ppm)(P100ppm)和超和超低磷鋼低磷鋼(P30ppm)(P30ppm)生產(chǎn)兩種工藝。生產(chǎn)兩種工藝。v普通低磷鋼生產(chǎn)，主要依靠鐵水脫磷預(yù)處理和氧普通低磷鋼生產(chǎn)，主要依靠鐵水脫磷預(yù)處理和氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷將鋼中磷脫除至氣轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷將鋼中磷脫除至100 ppm100 ppm以下。以下。v超低磷鋼生產(chǎn)則除了鐵水脫磷預(yù)處理和氧氣轉(zhuǎn)爐超低磷鋼生產(chǎn)則除了鐵水脫磷預(yù)處理和氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷外，對鋼水還進行精煉脫磷處理，將磷煉鋼脫磷外，對鋼水還進行精煉脫磷處理，將磷脫除至脫除至30ppm30ppm以下。以下。 1) 1) 鐵水脫磷預(yù)處理鐵水脫磷

24、預(yù)處理 v鐵水包、魚雷罐車中噴粉脫磷鐵水包、魚雷罐車中噴粉脫磷v氧氣轉(zhuǎn)爐對鐵水脫磷處理兩種氧氣轉(zhuǎn)爐對鐵水脫磷處理兩種采用鐵水包或魚雷罐車噴粉脫磷，須采用鐵水包或魚雷罐車噴粉脫磷，須將鐵水進行脫硅，將硅脫除至將鐵水進行脫硅，將硅脫除至0.15%-0.15%-0.20%0.20%，然后再對鐵水進行脫磷。，然后再對鐵水進行脫磷。脫磷劑主要采用脫磷劑主要采用FeFe2 2O O3 3-CaO-CaF-CaO-CaF2 2系，系，爐渣堿度控制在爐渣堿度控制在2.5-5.02.5-5.0，處理終，處理終了磷可脫到了磷可脫到0.015%-0.050%0.015%-0.050%。2) 2) 轉(zhuǎn)爐吹煉轉(zhuǎn)爐吹煉

25、v前期脫磷前期脫磷：采用頂吹：采用頂吹低流量、高槍位，底低流量、高槍位，底吹高流量攪拌的吹煉吹高流量攪拌的吹煉技術(shù)。經(jīng)技術(shù)。經(jīng)1010多分鐘吹多分鐘吹煉，可將鐵水中的磷煉，可將鐵水中的磷從從0.080%0.080%降至降至0.003%-0.003%-0.008%0.008%。 影響因素影響因素：熔池溫度：熔池溫度13501350，脫，脫磷率為磷率為90%90%以上；爐渣粘度控制在以上；爐渣粘度控制在3.2-3.2-3.63.6，脫磷率可達，脫磷率可達90%90%以上。以上。 造雙渣造雙渣：轉(zhuǎn)爐吹煉前期脫磷結(jié)束后，：轉(zhuǎn)爐吹煉前期脫磷結(jié)束后，排除爐渣，在造渣吹煉，此時，可按常排除爐渣，在造渣吹煉，

26、此時，可按常規(guī)模式進行。規(guī)模式進行。雙膜傳質(zhì)理論表示脫磷速率方程雙膜傳質(zhì)理論表示脫磷速率方程 k km m和和k ks s分別是磷在金屬和熔渣中的傳質(zhì)系數(shù)，分別是磷在金屬和熔渣中的傳質(zhì)系數(shù)， OeterOeter計算計算出出 k km m=3.90=3.901010-5-5m.sm.s-1-1，k ks s=1.15=1.151010-5-5 m.s m.s-1-1; ; A A是反應(yīng)界面積是反應(yīng)界面積; V; Vm m為鋼液體積為鋼液體積; ; K K以物質(zhì)的量濃度表示的磷分配比以物質(zhì)的量濃度表示的磷分配比; ; L LP P以質(zhì)量百分數(shù)表示的磷分配比。以質(zhì)量百分數(shù)表示的磷分配比。PsmmL

27、PPKkkVAdtPd)(%)(111%v對于少數(shù)要求極低磷含量的鋼種如低溫容器對于少數(shù)要求極低磷含量的鋼種如低溫容器罐用鋼，在通常的鐵水脫磷預(yù)處理和氧氣轉(zhuǎn)罐用鋼，在通常的鐵水脫磷預(yù)處理和氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼脫磷外，還須進行鋼水二次精煉脫磷爐煉鋼脫磷外，還須進行鋼水二次精煉脫磷處理。處理。v采用煉鋼低溫不脫氧出鋼，出鋼后鋼包內(nèi)除采用煉鋼低溫不脫氧出鋼，出鋼后鋼包內(nèi)除渣，鋼包噴粉脫磷，渣，鋼包噴粉脫磷，LFLF爐電弧加熱，最后進爐電弧加熱，最后進行合金化，由此可將磷降到行合金化，由此可將磷降到30ppm30ppm以下。以下。 低氮鋼生產(chǎn)技術(shù)低氮鋼生產(chǎn)技術(shù) v鋼液脫氮，由于氮的原子半徑較大，同時氣鋼液脫氮

28、，由于氮的原子半徑較大，同時氣- -鋼表面大部分鋼表面大部分被鋼的表面活性元素硫、氧所吸附，實際效果很差。氮在鋼被鋼的表面活性元素硫、氧所吸附，實際效果很差。氮在鋼液中的傳質(zhì)系數(shù)低，真空處理時，脫氮速度緩慢。液中的傳質(zhì)系數(shù)低，真空處理時，脫氮速度緩慢。v實踐表明，在實踐表明，在V-KIPV-KIP真空噴粉處理過程中，當真空噴粉處理過程中，當NN低于低于35ppm35ppm時，真空處理基本上不能夠脫氮。時，真空處理基本上不能夠脫氮。v低氮鋼液的脫氮問題至今尚未解決，目前生產(chǎn)低氮鋼主要采低氮鋼液的脫氮問題至今尚未解決，目前生產(chǎn)低氮鋼主要采用在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程提高鐵水裝入比，煉鋼過程盡可能脫氮，用在轉(zhuǎn)爐

29、煉鋼過程提高鐵水裝入比，煉鋼過程盡可能脫氮，在出鋼、二次精煉和連鑄過程盡可能保護鋼水防止吸氮的策在出鋼、二次精煉和連鑄過程盡可能保護鋼水防止吸氮的策略。相對于全工序脫氮，鋼水吸氮造成的影響相當顯著。略。相對于全工序脫氮，鋼水吸氮造成的影響相當顯著。 減少鋼中夾雜物技術(shù)減少鋼中夾雜物技術(shù) 減少鋼中非金屬夾雜一直是研究的重點，減少鋼中非金屬夾雜一直是研究的重點，對夾雜物的要求主要體現(xiàn)在三個方面：對夾雜物的要求主要體現(xiàn)在三個方面： 含量低；含量低； 尺寸小；尺寸小； 軸承鋼、硬線鋼等要求不變形夾雜物軸承鋼、硬線鋼等要求不變形夾雜物 要少。要少。 純凈鋼生產(chǎn)中夾雜物的控制涉及純凈鋼生產(chǎn)中夾雜物的控制涉

30、及多個環(huán)節(jié)，以轉(zhuǎn)爐煉鋼流程為例，關(guān)多個環(huán)節(jié)，以轉(zhuǎn)爐煉鋼流程為例，關(guān)鍵技術(shù)主要有：鍵技術(shù)主要有：v煉鋼終點控制技術(shù)煉鋼終點控制技術(shù)：吹煉終點成分和溫度：吹煉終點成分和溫度的控制命中率高達的控制命中率高達90%90%，避免由于終點控，避免由于終點控制不好，多次補吹造成的鋼水氧含量的增制不好，多次補吹造成的鋼水氧含量的增加；加；v鋼水真空處理技術(shù)鋼水真空處理技術(shù)（RHRH、LF-VDLF-VD、VODVOD）：鋼）：鋼水在未脫氧的情況下進行真空碳脫氧，然后水在未脫氧的情況下進行真空碳脫氧，然后進行脫氧、合金化、脫氧產(chǎn)物上浮。真空處進行脫氧、合金化、脫氧產(chǎn)物上浮。真空處理后的高碳鋼液中的全氧可降低到理

31、后的高碳鋼液中的全氧可降低到10ppm10ppm，低碳鋼液的全氧可降到低碳鋼液的全氧可降到30-40ppm30-40ppm以下；以下；v嚴密的保護澆鑄技術(shù)嚴密的保護澆鑄技術(shù)，基本杜絕鋼液與空氣，基本杜絕鋼液與空氣接觸造成的二次氧化；接觸造成的二次氧化； v在中間包、結(jié)晶器設(shè)置控流裝置在中間包、結(jié)晶器設(shè)置控流裝置，促使夾雜，促使夾雜物微小夾雜物的碰撞、聚合、上浮，防止中物微小夾雜物的碰撞、聚合、上浮，防止中間包和結(jié)晶器卷渣。間包和結(jié)晶器卷渣。v減少帶渣技術(shù)減少帶渣技術(shù)：出鋼前提高爐渣堿度和：出鋼前提高爐渣堿度和MgOMgO含量降低爐渣流動性，減少出鋼帶渣；采用含量降低爐渣流動性，減少出鋼帶渣；采

32、用大包下渣自動檢測技術(shù)防止鋼包渣進入中間大包下渣自動檢測技術(shù)防止鋼包渣進入中間包；控制中間包內(nèi)鋼水的液位。包；控制中間包內(nèi)鋼水的液位。2.42.4 純凈鋼生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用純凈鋼生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用 超低碳超低碳IFIF鋼鋼 1) 1) 超低碳控制技術(shù)超低碳控制技術(shù) 轉(zhuǎn)爐終點碳控制技術(shù)轉(zhuǎn)爐終點碳控制技術(shù) RHRH脫碳的最佳成分范圍控制脫碳的最佳成分范圍控制 C=C=（300300400400）ppmppm TO= TO=（500500650650）ppmppm 減少了脫氧用鋁量，有利于提高鋼水的純凈度。減少了脫氧用鋁量，有利于提高鋼水的純凈度。 RHRH脫碳技術(shù)脫碳技術(shù) 滿足鋼種和多爐連澆的要求，提高滿足鋼

33、種和多爐連澆的要求，提高RHRH脫碳速率、脫碳速率、縮短脫碳時間是超低碳冶煉的關(guān)鍵問題縮短脫碳時間是超低碳冶煉的關(guān)鍵問題: :v采用采用“硬脫碳硬脫碳”模式，脫碳初期，真空室壓力快模式，脫碳初期，真空室壓力快速下降，加速脫碳；速下降，加速脫碳；v采用采用“KTB”KTB”方式，高碳時頂吹氧加速脫碳；方式，高碳時頂吹氧加速脫碳；v脫碳后期真空室內(nèi)浸入式吹氬，加速脫碳；脫碳后期真空室內(nèi)浸入式吹氬，加速脫碳；v消除真空室冷鋼，采用氧槍管切割冷鋼和低碳高消除真空室冷鋼，采用氧槍管切割冷鋼和低碳高溫鋼水洗槽。溫鋼水洗槽。防止增碳技術(shù)防止增碳技術(shù)v真空室冷鋼：氧槍管切割冷鋼真空室冷鋼：氧槍管切割冷鋼, ,

34、低碳高溫鋼低碳高溫鋼水洗槽工藝水洗槽工藝; ;v中間包覆蓋劑：開發(fā)低碳的高堿度覆蓋劑中間包覆蓋劑：開發(fā)低碳的高堿度覆蓋劑; ;v結(jié)晶器保護渣：采用低碳高粘度保護渣，結(jié)晶器保護渣：采用低碳高粘度保護渣，采用結(jié)晶器液面控制裝置。采用結(jié)晶器液面控制裝置。 2) 2) 低氮控制技術(shù)低氮控制技術(shù)v超低碳超低碳IFIF鋼生產(chǎn)中，減少吹煉終點的氮含量鋼生產(chǎn)中，減少吹煉終點的氮含量和避免鋼水增氮是獲得低氮鋼的主要手段。和避免鋼水增氮是獲得低氮鋼的主要手段。v采用轉(zhuǎn)爐低氮吹煉模式：提高鐵水裝入比、采用轉(zhuǎn)爐低氮吹煉模式：提高鐵水裝入比、增加轉(zhuǎn)爐吹煉中礦石的投入量，提高氧氣純增加轉(zhuǎn)爐吹煉中礦石的投入量，提高氧氣純度

35、，控制正爐壓，不允許再吹。吹煉后期，度，控制正爐壓，不允許再吹。吹煉后期，采用低槍位操作。這樣，轉(zhuǎn)爐停吹，氮可控采用低槍位操作。這樣，轉(zhuǎn)爐停吹，氮可控制在制在20ppm20ppm以下。以下。v連鑄中，最大的增氮一般發(fā)生在鋼包與中連鑄中，最大的增氮一般發(fā)生在鋼包與中間包之間。除采用中間包覆蓋劑覆蓋鋼水間包之間。除采用中間包覆蓋劑覆蓋鋼水外，在鋼包與中間包之間采用長水口，并外，在鋼包與中間包之間采用長水口，并在鋼包水口與長水口聯(lián)結(jié)處采用氬氣和纖在鋼包水口與長水口聯(lián)結(jié)處采用氬氣和纖維密封，這樣可以使增氮控制在維密封，這樣可以使增氮控制在1.5ppm1.5ppm。3) 3) 夾雜物控制技術(shù)夾雜物控制技

36、術(shù) 擋渣球擋渣出鋼，鋼包渣層厚度小于擋渣球擋渣出鋼，鋼包渣層厚度小于100mm;100mm; 鋼包渣改質(zhì)：降低渣的氧化性；鋼包渣改質(zhì)：降低渣的氧化性； 控制控制RHRH中中TOTO濃度和純脫氣時間；濃度和純脫氣時間； 采用中間包純凈化技術(shù)；采用中間包純凈化技術(shù)； 采用高粘度保護渣和水口優(yōu)化，防止結(jié)晶器采用高粘度保護渣和水口優(yōu)化，防止結(jié)晶器 卷渣；卷渣； 采用適量的水口吹氬量和維持結(jié)晶器液面。采用適量的水口吹氬量和維持結(jié)晶器液面。 管線鋼管線鋼 高性能的管線鋼要求極低的高性能的管線鋼要求極低的SS、低、低PP、盡可、盡可能低的能低的NN、TOTO、HH和一定的和一定的Ca/SCa/S比。為批量生

37、比。為批量生產(chǎn)純凈管線鋼，采用的工藝路線：產(chǎn)純凈管線鋼，采用的工藝路線： 鐵水三脫鐵水三脫扒渣扒渣BOFRHBOFRH及鈣處理及鈣處理CCCC澆鑄澆鑄 采用此工藝路線，寶鋼管線鋼的中間包鋼水成采用此工藝路線，寶鋼管線鋼的中間包鋼水成分可達到分可達到S20ppm,P90ppm,TO 25ppm, S20ppm,P90ppm,TO 25ppm, N35ppm,H2ppmN35ppm,H2ppm的水平。的水平。1) 1) 轉(zhuǎn)爐冶煉低氮鋼水技術(shù)轉(zhuǎn)爐冶煉低氮鋼水技術(shù) 轉(zhuǎn)爐冶煉低氮鋼水的條件：轉(zhuǎn)爐冶煉低氮鋼水的條件：v通過加入石灰，盡可能早地達到石灰飽和；通過加入石灰，盡可能早地達到石灰飽和；v通過增加渣

38、量，以降低渣中通過增加渣量，以降低渣中P2O5P2O5的含量；的含量；v快速形成高反應(yīng)性的爐渣；快速形成高反應(yīng)性的爐渣；v低溫出鋼。低溫出鋼。 相應(yīng)措施：相應(yīng)措施：v加入硅石或硅鐵，以達到大渣量的目的；加入硅石或硅鐵，以達到大渣量的目的；v早期加入較大量石灰，以達到石灰的飽和；早期加入較大量石灰，以達到石灰的飽和；v加入助熔劑化渣；加入助熔劑化渣；v提高氧槍槍位及延長高槍位吹煉時間，增加提高氧槍槍位及延長高槍位吹煉時間，增加渣中的渣中的FeOFeO含量；含量；v采用上述措施后，轉(zhuǎn)爐終點磷的含量可以達采用上述措施后，轉(zhuǎn)爐終點磷的含量可以達到到0.005%0.007%0.005%0.007%。 2) 2)深脫硫技術(shù)深脫硫技術(shù)v超深脫硫是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)管線鋼的關(guān)鍵技術(shù)之一，轉(zhuǎn)爐超深脫硫是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)管線鋼的關(guān)鍵技術(shù)之一，轉(zhuǎn)爐出鋼后對鋼水進行爐外脫硫勢在必行。武鋼開發(fā)了出鋼后對鋼水進行爐外脫硫勢在必行。武鋼開發(fā)了RHRH噴粉脫硫工藝噴粉脫硫工藝RH-WPBRH-WPB法，采用法，采用CaO-CaF2CaO-CaF2系粉劑脫系粉劑脫硫，在初始含量為硫，在初始含量為50-100ppm50-100ppm的條件下，噴吹的條件下