KR法生产技术创新
从2009年迁钢公司建设第一台KR至今,首钢已经投产运行了7座KR,分别设置在京唐产线与迁钢二炼钢。由于京唐采用“一包到底”工艺,KR脱硫前铁水温度平均在1380℃以上,为铁水脱硫提供了良好的热力学条件,但是由于高温直接影响KR搅拌头的寿命,为此,对搅拌头的材质进行了优化。采用
Al2O3-SiO2材质的搅拌头,同时加入配料提高其抗热震性能,并对搅拌头的尺寸进行了优化,增加了搅拌头尺寸与铁包尺寸的比例,由于搅拌区域的增加,降低了搅拌速度,搅拌头寿命可以达到350炉次以上。不仅避免了高温下高速旋转对搅拌头寿命的影响,同时由于高温铁水和搅拌面积的增加,实现在8min以内,铁水硫含量能够稳定控制在平均0.0009%。同时,在KR处理结束时,采用侧吹氮气的方式,实现了快速彻底扒渣,扒渣时间能够控制在2min以内,扒渣亮面控制在90%以上。
由于KR工艺的开发优化,结合出钢预精炼工艺,即通过出钢大渣量、强搅拌达到精炼效果,实现脱硫、降氧功能,在京唐和迁钢二炼钢开发了超低硫钢的低成本生产技术,实现了“KR(侧吹扒渣)+转炉精料+出钢预精炼+RH+CC”工艺生产硫含量≤0.0030%钢种的技术,经过KR处理后,铁水硫含量能够控制在平均0.0010%,经过高效扒渣和转炉精料,终点硫含量控制在平均0.0031%,出钢采用预精炼技术,将硫含量稳定控制在0.0030%以下。
“全三脱”工艺技术
与传统工艺相比,采用“全三脱”工艺存在脱磷结束出钢热量损失,因此,在脱磷转炉需要尽可能的降低半钢磷含量,同时需要保证较高的碳含量,以保证脱碳炉足够的热量。因此,在脱磷转炉生产过程中,开发了以降低枪位、提高供氧强度、提高底吹强度为核心的高效脱磷保碳工艺,脱磷转炉终点磷含量≤0.030%,同时,碳含量稳定控制在3.0%以上,由于搅拌强度增加,脱磷转炉的终渣FeO含量80%左右控制在15%以下。强搅拌条件下,炉渣TFe含量降低的炉次脱磷率较高,在脱磷结束时,炉渣FeO含量平均控制在12%,降低了钢铁料消耗。
为了保证脱磷效果,脱磷转炉终点的温度需要控制在1360℃以下,如果在脱磷阶段采用的炉渣碱度过高,炉渣难以充分熔化,需要控制炉渣的碱度在1.8-2.2之间。为此,开发了脱碳炉渣在脱磷炉回吃的工艺,脱碳炉渣通过回收筛选后加入脱磷炉不仅可以作为冷却剂使用,同时可替代部分白灰,
减少辅料消耗, 还可促进成渣加快脱磷,脱磷炉石灰消耗平均降低2.5kg/t。
对于“全三脱“工艺的脱碳炉吹炼,由于其渣量少,吹炼过程钢水金属喷溅、返干更难于控制,渣量对钢水面的覆盖会产生一定的裸露,钢中氮含量会高于常规炉次。为此开发了脱碳转炉留渣操作,同时脱碳转炉使用全程底吹氩模式,转炉出钢后钢水氮含量稳定控制在0.0015%以下。
SGRS工艺技术
为了降低转炉炼钢生产成本,减轻转炉生产环保压力,从2010年首钢总公司开发了“留渣+双渣”氧气转炉炼钢新工艺(SGRS),在迁钢公司5座210t转炉和首秦公司3座100t转炉炼钢生产中应用。
该工艺的核心是在脱磷阶段实现高效脱磷,使铁水中的磷尽量进入炉渣,并且在脱磷结束时倒出高P2O5含量的炉渣。如果不能快速足量倒出脱磷炉渣,不仅不能起到排除高P2O5炉渣实现脱磷效果,而且也会导致转炉冶炼过程炉渣量增加并逐炉蓄积,最终导致循环生产失败。为了保证快速足量倒渣,必须保证炉渣的黏度降低,为此,需采用低碱度炉渣,炉渣碱度控制在1.3-1.5,同时配合快速摇炉操作,倒渣量达到60%以上,实现了SGRS工艺的顺行,但是与传统工艺脱磷阶段采用大量石灰脱磷相比,采用SGRS工艺在脱磷前,炉渣已经含有1.5%以上的P2O5(上炉留渣的原因),同时,由于不得不采用低碱度炉渣以保证顺利倒渣,因此脱磷条件恶化。为此,打破了传统工艺必须采用高碱度炉渣脱磷的理念,在脱磷阶段采用低枪位(较传统工艺降低100-200mm)、高供氧强度(>3.0)创造良好的脱磷动力学条件,实现了低碱度炉渣脱磷,脱磷结束时,脱磷率达到65%以上。采用SGRS工艺后,转炉炼钢石灰、轻烧白云石消耗与炉渣排放量分别降低45%、35%及31%以上。