转炉炼钢技术的发展与展望

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,转炉炼钢技术的发展与展望,冶金学院 朱 荣,20世,纪,纪转炉,炼,炼钢技,术,术的发,展,展历程,现代转,炉,炉炼钢,的,的重大,技,技术,21世,纪,纪转炉,炼,炼钢技,术,术的发,展,展,节能与,环,环境保,护,护,内容提,要,要,一、,20世,纪,纪转炉,炼,炼钢技,术,术的发,展,展历程,氧气转,炉,炉炼钢,是,是目前,世,世界上,最,最主要,的,的炼钢,方,方法。,2l世,纪,纪的前,期,期，转,炉,炉钢的,生,生产比,例,例仍将,保,保持在6070,。,。,回顾50年氧,气,气转炉,炼,炼钢发,展,展史，,可,可划分,为,为三个,发,发展时,期,期。,转炉大,型,型化时,期,期,（19501970年）,这一历,史,史时期,，,，以转,炉,炉大型,化,化为技,术,术核心,，,，逐步,完,完善转,炉,炉炼钢,工,工艺与,设,设备。,开发了,大,大型转,炉,炉设计,制,制造技,术,术、除,尘,尘与煤,气,气回收,技,技术、,计,计算机,静,静态与,副,副枪动,态,态控制,技,技术、,镁,镁碳砖,综,综合砌,炉,炉与喷,补,补挂渣,等,等护炉,技,技术。,转,转炉炉,龄,龄达到2000炉。,转炉吹,炼,炼制度,为,为“,三,三吹二,”,”或“,二,二吹一,”,”,转炉技,术,术完善,化,化时期,（19701990年,）,这一时,期,期，由,于,于连铸,技,技术的,迅,迅速发,展,展，出,现,现了全,连,连铸的,炼,炼钢车,间,间。,对转炉,炼,炼钢的,稳,稳定性,和,和终点,控,控制的,准,准确性,，,，提出,更,更高的,要,要求。,为了改善转炉,吹,吹炼后期钢渣,反,反应远离平衡,，,，实现平稳吹,炼,炼的目标，综,合,合顶吹、底吹,转,转炉的优点，,研,研究开发出各,种,种顶底复合吹炼,工,工艺，在全世界迅,速,速推广。,这一时期转炉,炉,炉龄达到 5000炉，吹,炼,炼制度转变为,“,“二吹二,”,”或“,三,三吹三”。,转炉综合优化,时,时期,（19902010年）,建立起一种全,新,新的、能大规,模,模廉价生产纯,净,净钢的生产体,系,系。,围绕纯净钢生,产,产，研究开发,出,出铁水“三,脱,脱”预处理、,高,高效转炉生产,、,、全自动吹炼,控,控制与长寿炉,龄,龄等重大新工,艺,艺技术。,转炉炉龄超过10,000,炉,炉，初步实现,“,“一座转,炉,炉吹炼制”，,形,形成炼钢,轧,轧钢短流程生,产,产线。,二、现代转炉,炼,炼钢的重大技,术,术,转炉大型化技,术,术,2.1 转炉,大,大型化技术,实现转炉大型,化,化具有以下优,点,点：,显著提高生产,效,效率和劳动生,产,产率,吹炼平稳，易,于,于实现煤气回,收,收，终点动态,控,控制,热损失小，成,分,分稳定，有利,于,于改善钢质量,易于与精炼特,别,别是真空精炼,相,相匹配,二、现代转炉,炼,炼钢的重大技,术,术,转炉大型化的,核,核心技术,大型转炉（250t）的,设,设计制造技术,水冷托圈与悬,挂,挂倾动传动,装,装置,多孔拉瓦尔氧,气,气喷枪,OG法除尘与,煤,煤气回收技术,镁碳砖生产工,艺,艺与制造技术,污水、污泥处,理,理净化技术,综合砌炉与护,炉,炉工艺（喷补,、,、挂粘渣等）,吹炼静态模型,控,控制技术,终点副枪动态,控,控制技术,2.2 顶底,复,复吹转炉吹炼,的,的工艺特点,顶底复吹转炉,结,结合了顶吹、,底,底吹转炉的优,点,点：,反应速度快，,热,热效率高，可,实,实现炉内二次,燃,燃烧,吹炼后期强化,熔,熔池搅拌，使,钢,钢渣反应接,近,近平衡,保持顶吹转炉,成,成渣速度快和,底,底吹转炉吹炼,平,平稳的双重优,点,点,进一步提高了,熔,熔池脱磷脱硫,的,的冶金效果,冶炼低碳钢（C=0.01,0.02%,）,），避免了钢,渣,渣过氧化,顶底复合吹炼,技,技术的分类,顶吹氧，底吹,惰,惰性气体搅拌,工,工艺：,代表方法有：LBE、LD-KG、LD-OTB、NK-CB、LD-AB等。,技术特征：,顶吹100%,氧,氧气，可采用,二,二次燃烧技术,提,提高熔池热效,率,率；,底吹惰性气体,搅,搅拌，前期吹N2气后期切,换,换为Ar气；,供气强度,波,波动在0.030.12Nm3/t.min范围,。,。,顶底复合吹氧,工,工艺,代表方法：,BSC-BAP、LD-OB、LD-HC、STB、STB-P、K-BOP等,技术特征：,顶吹氧6095%；底吹,氧,氧540%,；,；,供气强度波动,在,在0.22.0Nm3/t.min范,围,围。,底吹供气元件,采,采用双层套管,结,结构，中心管,吹,吹O2，环缝,吹,吹天然气或Ar气冷却保护,喷,喷咀。,复吹转炉的经,济,济效益,渣中含铁量降,低,低2.55.0%,金属收得率提,高,高0.51.5%,残锰提高0.020.06%,磷含量降低0.002%,石灰消耗降低310kg/t,氧气消耗减少46Nm3/t,提高炉龄，减,少,少耐火材料消,耗,耗,复吹转炉的经,济,济效益，因冶,炼,炼的品种、炉,子,子的大小和各,钢,钢厂的具体情,况,况下同而有差,异,异。一般说来,，,，在欧洲约为23.6马,克,克/t；在美,国,国约为0.251.5美,元,元/t；在中,国,国为615,元,元/t。,2.3 煤气,回,回收技术原理,氧气转炉炼钢,过,过程产生大量,气,气体，转炉煤,气,气温度约为14001500（物理,热,热），煤气热,值,值（化学潜热,）,）约为2000kcal/Nm,3,，煤气量97,115 Nm,3,/t。采用煤,气,气回收技术回,收,收转炉烟气的,化,化学潜热；采,用,用余热锅炉回,收,收烟气的物理,热,热.,煤气回收效果,当炉气回收的,总,总热量转炉,生,生产消耗的能,量,量时，实现了,转,转炉工序“负,能,能炼钢”；当,炉,炉气回收的总,热,热量炼钢厂,生,生产消耗的总,能,能量时，实现,了,了炼钢厂“负,能,能炼钢”。日,本,本君津钢厂、,我,我国宝钢、武,钢,钢三炼钢厂均,已,已实现炼钢厂,“,“负能炼钢”,。,。,转炉煤气成分,、,、热值和回收,气,气体量,宝钢、武钢三,炼,炼钢、君津钢,厂,厂煤气回收效,果,果,2.4 负,能,能 炼 钢,当炉气回收的,总,总热量转炉,生,生产消耗的能,量,量时（如动力,电,电、钢包烘烤,燃,燃料、氧气等,）,），,实现了转炉工,序,序“负能炼,钢,钢”。,当炉气回收的,总,总热量炼钢,厂,厂生产消耗的,总,总能量时（包,括,括炼钢、精炼,、,、连铸等工序,的,的能量消耗，,实现了炼钢厂,的,的“负,能,能炼钢”。,我国宝钢、武,钢,钢已实现了转,炉,炉工序“,负,负能炼钢”，,而,而宝钢已实现,了,了炼钢厂“,负,负能炼钢,”,”,。,2.5炼钢厂,节,节能的技术措,施,施,降低铁钢比。,每,每降低0.1,铁钢比，可,降,降低吨钢能耗7085kg标准煤；,提高连铸比。,和,和模铸相比，,连,连铸可降低能,耗,耗5080,，提高成材,率,率718,，,，折合标准煤63162kg/t；,回收利用转炉,煤,煤气，可降低,吨,吨钢能耗311kg标准,煤,煤；,提高连铸坯热,送,送比，可降低,吨,吨钢能耗1.92.1kg标准煤；,提高转炉作业,率,率，可降低工,序,序能耗3kg,标,标准煤。,2.6 转炉,长,长寿技术,炉龄是转炉炼,钢,钢的重要技术,指,指标，提高炉,龄,龄不仅降低了,生,生产成本而且,提,提高了转炉的,生,生产效率。,九十年代，美,国,国开发成功转,炉,炉溅渣护炉技,术,术，创造了25000炉的,世,世界最高炉龄,纪,纪录。,溅渣护炉在中,国,国推广也取得,显,显著的经济效,益,益：炉龄普遍,提,提高34倍,，,，最高炉龄已,达,达到20,000炉，吨钢,炉,炉衬耐火材料,消,消耗降低0.21.0kg，补炉料消,耗,耗减少0.5,1.0kg/t，转炉利,用,用系数提高2,3。,国内钢厂采用,溅,溅渣护炉工艺,后,后的平均经济,效,效益为4.0,元,元/t，每年,全,全国可获经济,效,效益l.8亿,元,元。,溅渣护炉的基,本,本原理,是利用高速氮,气,气把成分调整,后,后的剩余炉渣,喷,喷溅在炉衬表,面,面形成溅渣层,。,。,溅渣层固化了,镁,镁碳砖表层的,脱,脱碳层，抑制,了,了炉衬表层的,氧,氧化，并减轻,了,了高温炉渣对,砖,砖表面的冲刷,侵,侵蚀。,溅渣护炉示意,图,图,溅渣护炉技术,今,今后研究工作,的,的重点,开发和完善复,吹,吹转炉溅渣护,炉,炉工艺,提高底吹喷嘴,寿,寿命的核心技,术,术是控制喷咀,前,前端生成透气,蘑,蘑菇头，避免,喷,喷咀烧损；,在,炉,炉,役,役,中,中,后,后,期,期,，,，,应,应,严,严,格,格,控,控,制,制,蘑,蘑,菇,菇,头,头,生,生,长,长,高,高,度,度,，,，,防,防,止,止,喷,喷,咀,咀,堵,堵,塞,塞,。,。,开,发,发,炉,炉,体,体,冷,冷,却,却,工,工,艺,艺,进,进,一,一,步,步,提,提,高,高,炉,炉,衬,衬,寿,寿,命,命,溅,渣,渣,后,后,，,，,炉,炉,龄,龄,升,升,高,高,炉,炉,衬,衬,减,减,薄,薄,，,，,会,会,使,使,炉,炉,壳,壳,变,变,形,形,更,更,为,为,严,严,重,重,，,，,开,开,发,发,炉,炉,壳,壳,冷,冷,却,却,技,技,术,术,，,，,抑,抑,制,制,炉,炉,壳,壳,变,变,形,形,，,，,使,使,炉,炉,壳,壳,寿,寿,命,命,提,提,高,高,到,到10,15,年,年,。,。,优,化,化,溅,溅,渣,渣,工,工,艺,艺,，,，,研,研,究,究,溅,溅,渣,渣,层,层,与,与,炉,炉,衬,衬,砖,砖,的,的,结,结,合,合,机,机,理,理,。,。,进,一,一,步,步,提,提,高,高,转,转,炉,炉,炉,炉,龄,龄,，,，,使,使,其,其,能,能,与,与,轧,轧,钢,钢,加,加,热,热,炉,炉,、,、,制,制,氧,氧,机,机,等,等,设,设,备,备,同,同,步,步,运,运,行,行,，,，,同,同,步,步,检,检,修,修,，,，,以,以,获,获,得,得,更,更,好,好,的,的,经,经,济,济,效,效,益,益,。,。,研,究,究,开,开,发,发,长,长,寿,寿,命,命,水,水,冷,冷,烟,烟,罩,罩,、,、,烟,烟,道,道,等,等,辅,辅,属,属,设,设,备,备,，,，,实,实,现,现,转,转,炉,炉,整,整,体,体,设,设,备,备,长,长,寿,寿,化,化,。,。,2.7,全,全,自,自,动,动,转,转,炉,炉,吹,吹,炼,炼,技,技,术,术,转,炉,炉,吹,吹,炼,炼,过,过,程,程,控,控,制,制,是,是,实,实,现,现,转,转,炉,炉,正,正,常,常,冶,冶,炼,炼,的,的,关,关,键,键,。,。,转炉吹炼的技术,特,特点：,脱碳速度快，,准,准确控制吹炼终,点,点比较困难：,热效率高，升,温,温速度快；,容易发生炉渣,或,或金属喷溅；,吹,炼后期脱碳速度,减,减慢，金属炉,渣,渣之间远离平衡,，,，容易造成钢渣,过,过氧化,。,转炉自动化控制,的,的具体要求,（1）能实现远,程,程预报，根据目,标,标钢种要求和铁,水,水条件，能确定,基,基本命中终点的,吹,吹炼工艺方案；,（2）能精确命,中,中吹炼终点，通,常,常采用动态校正,方,方法，修正计算,误,误差，保证终点,控,控制精度和命中,率,率：,（3）具备容错,性,性，可消除各种,系,系统误差，随机,误,误差和检测误差,；,；,（4）响应迅速,，,，系统安全可靠,。,。,转炉自动控制发,展,展的三个阶段,动态控制采用的,两,两种方法,副枪动态控制技,术,术,在吹炼接近终点,时,时（供O,2,量85左右）,，,，插入副枪测定,熔,熔池C和温,度,度，校正静态模,型,型的计算误差并,计,计算达到终点所,需,需的供O,2,量或冷却剂加入,量,量。,炉气分析动态控,制,