炼钢工艺简介.ppt.ppt

宝钢集团新疆八一钢铁有限公司制造管理部2011年7月,炼钢工艺技术简介,更好的钢铁 更好的环境 更好的生活,BetterSteel,BetterLife.,一.氧气顶吹转炉炼钢法的发展,氧气顶吹转炉炼钢是20世纪50年代发展起来的1952年在林茨城建成两座30t氧气顶吹1953年初在多那维茨城又建成两座30t氧气顶吹1954年我国开始氧气顶吹转炉试验工作1964年建成第一座氧气顶吹转炉,1855年亨利贝塞麦发明酸性底吹转炉炼钢法，第一次解决了大规模生产液态钢的问题。贝塞麦炼钢法的出现是现代炼钢法的开始。但由于它是酸性炉衬，不能造碱性渣，因而不能脱磷和脱硫。1878年托马斯发明了间碱性炉衬的转炉炼钢法，解决了高磷生铁炼钢的问题。由于大型空气分离工业的成功，用纯氧炼钢才成为可能，1952年发明的氧气顶吹转炉标志着转炉炼钢新的时代的到来。,氧气顶吹转炉炼钢法的发展,氧气顶吹转炉钢法在我国的发展也比较早，在1955年就开始了小型试验研究工作。1962年进行了工业性试验。在试验取得成功的基础上，我国第一个30吨氧气顶吹转炉炼钢车间于1964年在首钢建成并投入生产。以后又在唐山、上海、杭州、鞍山、攀枝花和本溪等地相继建成了一些大、中、小型氧气顶吹转炉车间。上海宝钢在1985年9月建成并投产了300吨的氧气顶吹转炉车间。1986年氧气顶吹转炉钢产量占全国钢产量的54。,二.转炉的分类,1、空气转炉酸性空气底吹转炉（又称贝塞麦炉）碱性空气底吹转炉（又称托马斯炉）酸性空气侧吹转炉（又称小贝塞麦炉）碱性空气侧吹转炉,转炉的分类,2、氧气转炉,氧气底吹转炉氧气侧吹转炉（原一炼钢）氧气顶吹转炉,转炉的分类,三.氧气顶吹转炉炼钢法的特点,吹炼速度快、生产率高 氧气顶吹转炉由于采用含量在99以上的氧气进行吹炼，反应激烈，脱碳、升温速度很快，冶炼周期很短，一般转炉生产周期在3040分钟，如宝钢300吨转炉平均冶炼周期为36分钟炉，。我们目前在2030分钟，而平炉则要56小时（吹氧）才能炼一炉钢。氧气顶吹转炉炼钢的生产率为平炉的68倍，是一种效率极高的炼钢炉。,氧气顶吹转炉炼钢法的特点,原料适应性好主原料以铁水为主，可以吃80以上的铁水，氧气顶吹转炉对原料的适应性比较强，能吹炼中磷（P0.501.50）生铁和高磷（P1.50）生铁，还能吹炼含钒、钛等特殊成分的生铁。热量来源是铁水的物理热和元素的氧化放热，不需要外来热源。,氧气顶吹转炉炼钢法的特点,品种多、质量好氧气顶吹转炉能冶炼平炉熔炼的全部钢种和电炉熔炼的部分钢种。从钢中含碳量来看，氧气顶吹转炉可以冶炼微碳（C0.015）、低碳、中碳、直到含碳达1.301.50的高碳钢种；以钢中含合金元素来看，从含微量元素的工业纯铁、低合金钢、中合金钢、直到镍铬含量高达30的超低碳不锈钢等，都能冶炼。氧气顶吹转炉钢的质量：气体和夹杂含量一般均低于平炉钢和电炉钢。氧气顶吹转炉钢的深冲性能和延展性好，适宜轧制板、管、丝、带等钢材，而这类钢材往往占钢材总量的5060或更高。,氧气顶吹转炉炼钢法的特点,原料消耗少，热效率高、成本低 氧气顶吹转炉炼钢的金属消耗一般为11001140公斤吨钢，稍高于平炉（但在良好燥作情况下，金属消耗与平炉接近）。但由于顶吹转炉的热源是利用铁水本身的物理热和化学热，热效率高，不需外加热源，因此在燃料和动力消耗方面均较平炉、电炉低。由于氧气顶吹转炉炼钢法具有高的生产率和低的消耗，所以钢的成本也较低。,氧气顶吹转炉炼钢法的特点,利于自动化生产和开展综合利用 氧气顶吹转炉炼钢冶炼时间短，生产率高，其机械化程度较高，有利于实现生产过程的自动化，也有利于开展综合利用，如回收煤气、炉尘（做烧结矿原料）等。,氧气顶吹转炉炼钢法的特点,一、什么叫钢 一般把碳小于2.11的铁碳合金称为钢。二、什么叫炼钢 所谓炼钢就是通过冶炼降低生铁中的碳和去除有害杂质，在根据对钢性能的要求加入适量的合金元素，使其成为具有高的强度、韧性或其他特殊性能的钢。,炼钢基本原理,四、炼钢基本原理,三、炼钢的基本任务 钢和铁都是以铁元素为基本成分的铁碳合金。生铁和钢所以在性能上有较大的差异，主要原因是由于含碳量的不同是铁碳合金的组织结构不同而造成的。生铁含碳高，硬而脆，冷热加工性能差；而钢则具有较好的韧性，强度高，热加工性能和焊接性能比生铁好，才能加工成各种类型的钢材而使用。生铁除含有较高的碳外，还含有一定量的其他杂质。,炼钢基本原理,炼钢的基本任务可归纳为：（1）脱碳并将其含量调整到一定范围。碳含量的不同不但是引起生铁和钢性能差异的决定性因素，同样也是控制钢性能的最主要元素。钢中含碳量增加，则硬度、强度、脆性都将提高，而延展性能将下降；反之，含碳量减少，则硬度、强度下降而延展性能提高。所以，炼钢过程必须按钢种规格将碳氧化至一定范围。（2）去除杂质，主要包括：脱磷、脱硫：对绝大多数钢种来说，P、S均为有害杂质。P可引起钢的冷脆，而S则引起钢的热脆，因此，要求在炼钢过程中尽量除之。脱氧：由于在氧化精炼过程中，向熔池输入大量氧以氧化杂质，至使钢液中溶入一定量的氧，它将大大影响钢的质量。因此，需降低钢中的含氧量。一般是向钢液中加入比铁有更大亲氧力的元素来完成（如Al、Si、Mn等合金）。,炼钢基本原理,去除气体和非金属夹杂物：钢中气体主要指溶解在钢中的氢和氮。非金属夹杂物包括氧化物、硫化物、磷化物、氮化物以及它们所形成的复杂化合物。在一般炼钢方法中，主要靠碳-氧反应时产生CO气泡的逸出，所引起的熔池沸腾来降低钢中气体和非金属夹杂物。调整钢液成分和温度。为保证钢的各种物理、化学性能，除控制钢液的碳含量和降低杂质含量外，还应加入适量的合金元素使其含量达到钢种规格范围。,炼钢基本原理,12t转炉冶炼,第一炼钢厂,第一炼钢厂现有两座20吨和两座40吨顶吹转炉，另有两座25吨钢包精炼炉，2台三机三流小方坯连铸机，2台四机四流小方坯连铸机，主要生产的断面：120mm2、150 mm2、200240 mm2连铸坯；平均日产钢水7500吨左右，平均出钢量为23吨和42吨，冶炼的钢种主要有普碳钢、低合金钢、焊条钢、打包丝钢、拉丝钢、中碳钢及一些合金结构钢，同时已具备生产优质工业用钢的能力，40t转炉平均炉龄20859炉，最高25229炉。作业率为86%，4座转炉年产量已具备280万吨钢的生产能力。,工艺状况及装备简介,坯库1,第一炼 钢 厂转 炉 工 艺 流 程 图,连 铸 工 序,修包位,修 炉 区,废钢存放区,混铁炉,渣位,辅料存放区,Ar1,LD3,Ar2,LD1,中包砌包区,中包存放区,备用品存放区,3 4 5 6,1 2,烘烤位,坯库3,坯库2,连铸垮CC0:4 strand 150150 mm2CC1:4 strand 150150 mm2CC2:3 strand 150150 mm2CC3:3 strand 150150 mm2 天车：2部,转炉垮LD：20t2+40t2混铁炉：300t,东,西,CC0,CC1,CC3,铁 水,废 钢,合金及渣料,连 铸 钢 水,连铸坯,输出,LD2,炼钢工序,精炼工序,LD3,Ar2,Ar2,CC2,一、转炉炼钢生产工艺要点 炼钢原材料准备：转炉用原材料分为金属料（铁水、废 钢、生铁块、）、造渣材料（石灰、萤石、白云石、合成 渣等）、氧化剂（氧气、铁矿石等）、增碳剂等。转炉工艺：装入制度（铁水、废钢装入量）、供氧制度（控制氧气流量、供氧强度、氧枪枪位）、造渣制度（炼钢 就是炼渣）、终点控制（控制碳含量、氧含量）、温度制度（控制出钢温度）、脱氧合金化（采用脱氧方式、合金化操 作）。精炼工艺：精炼工序主要是去气去夹杂、脱硫、微合金化 调整温度的作用。,连铸工艺：温度制度（控制中包温度）、拉速制度（根据 温度制定拉速表）、配水制度（根据不同的钢种、断面、拉 速制定出合理的冷却方案）。,一、转炉炼钢厂冶炼工艺特点 转炉的顶吹工艺：转炉炼钢厂采用顶吹冶炼工艺，加速了 炉内脱碳反应接近平衡状态，缩短了冶炼周期，同时在节 约氧气、降低消耗、节约合金方面取得良好的效果。音频化渣技术：2000年转炉与上海工业大学合作开发的音 频化渣技术，该项技术能根据炉内反应的声音，分析炉渣 的性质，及时指导氧枪枪位控制，促进化渣,转炉数据静态模拟控制：2001年，转炉与上海阿塞克自动 化公司合作，开发出转炉数据静态模拟控制系统，使小转炉 炼钢局部实现自动化，降低了劳动强度，改善了生产环境，提高了转炉作业率及生产效率。全程底吹氩技术：在出钢时开始吹氩，搅拌钢水，均匀成 份和温度，降低钢水中气体和夹杂物含量，以达到净化钢水 的目的。溅渣护炉：转炉采用溅渣护炉技术，减少补炉次数，提高转 炉有效作业：时间和转炉炉衬寿命，2007年40t转炉平均炉龄达到了20859炉，20t转炉平均炉龄达到了6008炉，取得较好的经济效益，但与先进企业相比仍有较大底差距。,三、一炼钢厂连铸工艺特点 自动配水系统：采用JX-300型集散控制系统（DCS），结合自身连铸机的工艺特点，设计开发出合理的配水曲线，与控制系统结合，实现全程自动配水，保证产品质量。连铸快换中间包：在不中断生产的前提下，迅速更换中间 包，保证连铸生产的连续性，使连铸作业率及连浇炉数大 幅提高，平均连浇炉数大幅度提高。连铸快换水口：快速更换中包上水口，提高中包寿命，降 低耐材成本，现中包寿命最高达25小时（1500吨钢/包）,连铸坯热送：转炉于1998年开始连铸坯热送，目前转炉炼 钢厂的平均热送率已达60%以上，吨钢综合成本降低15元左右。连铸自动浇注技术：本技术采用结晶器液位检测系统和伺 服电机模糊控制技术，通过信号反馈，实现了小方坯连铸的 塞棒自动浇注功能，并具备溢流防止、塞棒自动清洗等功 能，排除了人为对产品质量的影响，降低了劳动强度。,三、一炼钢产品大纲代表品种优质碳素钢：30-45#低碳拉丝用钢：Q215A、Q195、棉打钢、H08A、LS低合金低合金高强度：Q345A等普碳：Q235A、挡板专用钢等低合金类建筑用钢：20MnSi、20MnSiNb、20MnSiV等 轧辊钢：70Mn2Mo,四、一炼钢技术经济指标 一炼钢在今年前几个月与国内部分同类生产厂指标相比，在钢铁料消耗、日历作业率上差别较大.而与全国平均水平相比各项指标均好于同时期的全国平均水平。钢铁料消耗比莱钢高21kg/t，比全国平均低了7.4 kg/t 日历作业率上比南京低15.56%，比全国平均高2.64 氧气消耗比莱钢高.m3/t，比全国平均低3.85m3/t。转炉冶炼周期比安阳多.min,比全国平均低6.9min。炉衬寿命比莱钢略低。具体对比数据见附表。,电炉炼钢,电炉炼钢是利用电能作热源来进行冶炼的。最常用的有电弧炉和感应炉两种。而电弧炉炼钢占电炉炼钢产量的绝大部分，一般所说的电炉即指电弧炉。,电炉炼钢的特点热效率高，一般可达65以上温度高，电弧区温度高达3000度以上，可使钢水加热到1600度以上，满足冶炼不同钢种的需要。在冶炼不同阶段，炉内不不仅能造氧化气氛还能造还原气氛，能使炉渣成分相对稳定，有利于去除钢中有害杂质和非金属夹杂物，回收合金元素，钢的成分容易控制。设备简单，占地少，投资省，建厂快，,电炉炼钢的特点,目前世界上发展的新型电炉主要有超高功率电炉、直流电弧炉、双壳电炉、竖炉电炉等，随着炉外精炼技术的发展，电炉作为初炼炉的功能更加突出，电炉精炼炉的联合操作，使电炉的冶炼周期大大缩短，有生产节奏转炉化的趋势，生产效率液大为提高。,电炉炼钢的特点,电炉原料电炉可全部用废钢作金属原料，可冶炼力学性能和化学成分要求严格的钢。对原料废钢的要求清洁，即废钢中的泥沙等杂质要少，由于这些杂质呈酸性在冶炼过程可降低炉渣碱度影响去P、侵蚀炉衬、增加消耗。废钢中铜、锌、铅、锡、砷等都是有害元素。铜和锡留在钢内在轧制或锻制时产生热裂，铅的密度大沉到炉底裂缝中就会造成漏钢事故。锌蒸发成氧化锌会降低炉盖寿命。密闭容器和爆炸物会引起爆炸事故，成为安全隐患。,电炉炼钢的特点,第二炼钢厂,第二炼钢厂简介,第二炼钢厂现有公称容量为70t直流电弧炉一座，120吨顶底复吹转炉三 座。70t直流电弧炉配备有一座75t LF钢包精炼炉及一台四机四流合金钢方坯连铸机，可浇注断面为：140140 mm、150150 mm。120吨顶底复吹转炉目前配备有一台120吨KASOB精炼炉一座，一台真空循环脱气炉（RH），配四台1600板坯连铸机可浇注断面为：220、250（9001600）mm,70t电炉工艺流程图,70t超高功率直流电弧炉,生铁,废钢,半成品钢水,铁水,LF精炼炉,四机四流合金钢方坯连铸机,冷堆,铸坯热送小型厂,AB跨,配料间,BC跨,CD跨,70t电炉为超高功率直流电弧炉，采用单臂单电极和底电极结构，75吨精炼炉1座，4机4流的合金钢方坯连铸机1台，其核心技术及设备主要从德国德马克公司和日本引进，电弧炉和精炼炉生产过程全程计算机监控，采用国外先进的碳氧枪喷吹、冶炼后燃烧、精炼炉惰性气体密封式冶炼等关键技术，极大的缩短冶炼周期，具有国际90年代先进水平。(传统电炉工艺与现在的区别）,70t装备简介,一、70t电炉炼钢生产工艺要点 炼钢原材料准备：电炉用原材料分为金属料（铁水、废 钢、生铁块、）、造渣材料（石灰、萤石、白云石、合成 渣等）、氧化剂（氧气、铁矿石等）、增碳剂等。电炉工艺：装入制度（铁水、废钢装入量）、供氧制度（控制氧气流量、供氧强度、氧枪枪位）、供电制度（熔化 阶段、熔清阶段供电强度）、造渣制度、终点控制、温度制 度（控制出钢温度）、脱氧合金化（采用脱氧方式、合金化 操作）。精炼工艺：精炼工序主要由去气去夹杂、脱硫、微合金化 调整温度的作用。,连铸工艺：温度制度（控制中包温度）、拉速制度（根据 温度制定拉速表）、配水制度（根据不同的钢种、断面、拉 速制定出合理的冷却方案）。,一、70t电炉炼钢工艺技术及设备特点 超高功率直流电弧炉技术：超高功率直流电弧炉代表了电 炉技术发展方向，与交流电弧炉相比，直流电弧炉可降低电 极消耗3050%，电网容量可降低一倍。全液压驱动技术：电炉倾动、电极升降、炉盖旋转、炉盖 升降、炉盖锁定、炉体倾动锁定、炉门升降等动作，全采用 DEMAG公司可靠的液压传动技术。全水冷炉壁、炉盖技术：全水冷炉壁、炉盖是当今超高功 率电炉所要求的先进技术，对降低耐材消耗、提高产能水平 起到主要作用。,偏心炉底出钢技术（EBT）：偏心底出钢技术属DEMAG公司 专利，是当今电弧炉技术发展的一次飞跃。该项技术的应用 是降低电炉出钢温度和提高电炉钢水质量的有效途径。电炉动态控制二次燃烧技术：二次燃烧技术是代表电炉最 新技术发展方向之一。是电炉的技改项目之一。自耗式碳氧枪造泡沫渣技术：该技术为德国BSE公司专利技 术和产品，该技术是实现电炉生产高效化的有效手段。续流二极管加移相直流供电技术：为法国ALSTOM/CEGELEC 公司专利，采用该技术省去SVC（动态无功补偿）系统和变 压器有载调压分接开关，大大降低了投资。,惰性气体保护包盖钢包炉精炼工艺：为德国DEMAG公司专利 技术，该技术的应用可提高钢质量，提高合金回收率。全液压操作的单电极臂（MONO-ARM）技术：该技术为德国 DEMAG公司专利技术，该技术的应用大大降低了投资。钢包炉电极升降技术：该技术为德国ET公司专利技术。具 有电极调节平稳、适应性强等特点。出钢和精炼全程吹氩应用技术：该技术的应用为提高钢质 量提供了良好条件。带称重可升降蝶式大包回转台：可满足连浇快速更换大包 和使用大包保护浇注，防止钢水二次氧化。,抛物线线型结晶器：采用抛物线型结晶器铜管是连铸实现高效化的重要应用技术之一，是提高产品实物质量、拉速、增加产能水平的有效途径。结晶器液位自动检测：此技术代表着连铸的装备和生产控制水平，对提高铸坯质量、减轻工人劳动强度有着举足轻重的作用。结晶器和凝固末端电磁搅拌技术：可提高方坯表面质量降低铸坯偏析。二冷气雾冷却技术：小方坯采用二冷气雾冷却技术主要是提高铸坯质量，满足普钢和优特钢的浇铸需求。连铸坯热装热送技术：这是短流程高效生产线最实用、最先进的技术，降低了设备投资，并增加了生产的灵活性。,三、70t电炉产品大纲代表品种优质碳素钢系列：4570钢、77Mn、82B焊丝用钢：ER50-6 ER70S-3 H10Mn2 H08MnSi弹簧钢系列：65Mn、60Si2Mn、60Si2CrA、50CrVA、SUP9等抽油杆钢系列：20CrMoA、20Ni2MoA、35CrMoA等低合金高强度钢：Q345A等普碳系列：Q235A、挡板专用钢等低合金类建筑用钢：20MnSi、20MnSiTi、20MnSiV等 齿轮用钢：20CrMnTi,四、70t电炉技术经济指标 电炉在2007年与国内部分同类生产厂指标相比，钢铁料消耗、综合电耗、日历作业率有一定差距；与全国平均水平相比除综合电耗外各项指标均好于同时期的全国平均水平。钢铁料消耗比舞钢高37.29kg/t，比全国平均低29.69 kg/t 日历作业率比安阳低2.56%，比全国平均高13.17 冶炼周期比舞阳较高0.02h,比全国平均低0.12h。石墨电极消耗比最好的苏钢较高了0.32 kg/t，比全国平 均低0.41 kg/t 具体对比数据见附表。,LF精炼炉,LF精炼炉通常与超高功率电弧炉配套，将电弧炉冶炼的还原期转移到钢包中进行，大大提高了电炉生产能力。LF精炼炉具有电弧加热和吹氩搅拌的功能，为脱氧、脱硫、合金化等创造了优越条件。同时起着电炉和连铸之间必不可少的桥梁作用。,三、炉外精炼设备简介,120t转炉工艺状况及装备简介,3座120吨顶底复吹转炉.配4台1600板坯连铸机。第一座120吨顶底复吹转炉及配套设备已于2007年10月投产；第二座120吨顶底复吹转炉及配套设备2008年7月投产；第三座120吨顶底复吹转炉及配套设备2008年年底投产；配套2台LF精炼炉,一套双工位RH-OB精炼,一套CAS-OB精炼,一、120t转炉生产工艺流程图,铁水（鱼雷罐）,预处理,120t顶底复吹转炉,精炼,板坯连铸,热轧,CAS-OB,LF,RH,二、120t转炉产品大纲,普碳钢:SAE1006、Q235B SS400。冷轧软板：SPHC、SPHD、SPHE、汽车板DC03。花纹板H-Q195、H-Q235B。低合金结构钢St52-3、Q345B/C/D/E、Q460C。汽车结构用钢SAPH400、SAPH440、B510L、B330CL、B380CL、B550L、QStE380TM、S420M/Q420B。管线钢X52、X60、X65、X70、X80和石油套管钢J55。锯片钢50Mn2V、65Mn,连铸,连续铸钢连续铸钢与普通模铸不同，它不是将高温钢水浇注到一个个钢锭模内，而是将高温钢水连续不断的浇到一个或几个用强制水冷带有活底的铜模内（结晶器），钢水在结晶器内凝固成有一定厚度的坯壳后，连续不断的从水冷结晶器被拉出来，在二次冷却区继续喷水冷却，带有液芯的铸坯，一边走一边凝固直到完全凝固为止。这种把高温钢水直接浇注成钢坯的新工艺即叫连续铸钢。,拉矫机,结晶器,火焰切割,冷却系统,连铸工艺流程,一、连铸机分类,按连铸机种类分：立式、弧形、直弧、立弯、水平按品种分：方坯、板坯、异形坯、圆坯、矩形坯按流数分：单流、双流、多流、组合铸机按板厚分：常规（110-300mm)、近终形（100-50mm)、薄带（10mm）（结晶器不同）,二、连铸设备,连铸设备包括：大包回转台、中间包、结 晶器、结晶器振动系统、二次冷却区、拉矫机、火焰切割、去毛刺机、出坯辊、移（推）钢机、冷床、控制系统,四、板坯连铸机主要参数,宝钢集团新疆八一钢铁有限公司炼钢厂洁净钢的生产,宝钢集团新疆八一钢铁有限公司2011.05.10,更好的钢铁 更好的环境 更好的生活,BetterSteel,BetterLife.,前言宝钢洁净钢技术开发历程洁净钢控制水平八钢炼钢非金属夹杂物控制现状研究内容预期达到的技术指标试验时间安排及成果目标项目经费概算项目参加单位及课题组,提 纲,洁净钢既非一个或一类钢种，亦无国家标准，而是客户对钢厂提出产品要求后，各国钢铁厂在工艺、装备不断改进下，逐步提高洁净度的各类钢。洁净钢主要包括两方面的内容，一是钢中杂质元素和有害元素含量要非常低，二是要严格控制钢中夹杂物的数量和形态、组织、尺寸分布等，以满足不同的使用条件。满足个性化要求的洁净钢技术。,一、前 言,一、前 言,部分产品洁净度要求,1995年8月，在铁水预处理-转炉吹炼-RH真空精炼-板坯连铸工艺流程成功冶炼了三炉纯净钢，铸坯中的TO+N+P+S+H总量达到了100ppm以下，最好水平达到了80ppm以下，拉开了宝钢纯净钢工艺开发的序幕。1996年初首次立项开展纯净钢工艺技术的研究和开发。经过三年多的努力，以IF钢、管线钢作为对象钢种，开发了批量生产C 25ppm,N 20ppm,TO 30ppm的纯净IF钢生产技术以及批量生产S20ppm,P90ppm,TO25ppm,N35ppm,H2ppm的纯净管线钢生产技术，成为宝钢纯净钢生产工艺技术水平提升的良好开端。,二、宝钢洁净钢技术开发历程,宝钢洁净钢生产的主要工艺流程,二、宝钢洁净钢技术开发历程,2001年初，针对抗HIC管线钢和超深冲IF钢的要求，继续立项开展高纯净钢生产工艺的研究。这个时期，宝钢的装备和技术水平也得到了提升，为进一步提高宝钢纯净钢水平创造了良好的条件。在宝钢形成批量生产高纯净钢的工艺技术。至2003年底，批量生产的管线钢成品中的P、S、TO、N、H分别达到了56ppm、8.9ppm、15.1ppm、29.5ppm、1.53ppm的平均值；批量生产的IF钢成品中的C、N、TO分别达到了15.9ppm、14.9ppm、18.9ppm的平均值，其铸坯表面夹杂(渣)类缺陷明显下降。宝钢纯净钢的生产又上了一个台阶。,二、宝钢洁净钢技术开发历程,2004年，宝钢自主开发了转炉脱磷脱碳的双联法工艺（BRP工艺），进一步提高了宝钢纯净钢的水平。宝钢通过BRP工艺,成功冶炼了4炉超纯净抗HIC的管线钢,钢中五大杂质元素P、S、TO、N、H含量总和平均达到了85.5ppm，最低达到了71ppm，创造了宝钢生产纯净钢的新纪录。宝钢在纯净钢生产工艺技术的开发，全面提升了宝钢的炼钢水平，在国内处于领先水平，也大大缩短与国外最先进水平的差距。此后，宝钢纯净钢生产工艺在各炼钢产线都得到较好的应用。结合不同品种的开发，宝钢纯净钢技术得到进一步拓展。,二、宝钢洁净钢技术开发历程,2004年宝钢超纯净钢试验钢中杂质元素的控制情况,二、宝钢洁净钢技术开发历程,宝钢电炉钢中残余元素的控制、非金属夹杂物的控制以及钢中氧、硫、磷、氮的含量达到了较高水平，尤其是钢中氮含量可以达到30ppm以下。成功开发了帘线钢夹杂物无害化控制技术。夹杂物无害化冶炼技术已成功应用于弹簧钢、高疲劳钢丝绳等钢种的生产，为宝钢长材技术的进步发挥了作用。开发了极低碳IF钢，成品碳含量均控制在13ppm以下，具备了碳含量在10ppm以下的极低碳IF钢的批量生产工艺技术，使得EDDQ和SEDDQ级的IF的低温退火工艺得到顺利实施。宝钢在极低碳钢的生产方面达到了国际最先进的水平。,二、宝钢洁净钢技术开发历程,本世纪以来，宝钢的纯净钢逐步从纯净钢向洁净钢拓展。在硅钢、镀锡板用钢、轴承钢、不锈钢等钢种上开展了不同要求的洁净钢工艺开发，均取得了良好的效果。无取向硅钢中硫含量可以控制在10ppm以下，钛含量控制在20ppm以下；镀锡板用钢中的夹杂物总量可以控制在15ppm以下，满足了易拉罐减薄化的要求；奥氏体不锈钢中夹杂物总量可以达到30ppm以下，为不锈钢质量的改善奠定了基础。,二、宝钢洁净钢技术开发历程,轴承钢中钛含量控制在13ppm以下，钢中A、B、C、D类以及Ds类夹杂物控制都达到了很高的水平。目前的研究热点-氧化物冶金工艺的开发也对钢的洁净度有严格要求，在此前提下利用钢中夹杂物来达到控制钢的组织和性能的目的，宝钢目前在此方面也取得了一定的进展。,超低碳IF钢碳含量控制水平,三、洁净钢控制水平,极低碳IF钢中碳含量的分布情况,超低碳IF钢碳含量控制水平,三、洁净钢控制水平,铁水：铁水脱硫后达到1030ppm转炉：出钢为50ppm左右LF：小于20ppm，最低小于10ppmRH:小于20ppm，最低小于10ppm.,三、洁净钢控制水平,硫控制水平,脱硫剂加入量和RH环流时间对钢水脱硫的影响关系,三、洁净钢控制水平,四种脱磷方法铁水de-Si,de-S,de-P+BOF(30 kg/t);铁水de-S+BOF(100 kg/t);铁水de-Si,de-S,de-P+BOF(100 kg/t);铁水在转炉内de-P；转炉内de-C(70 kg/t),磷控制水平,三、洁净钢控制水平,磷控制水平,三、洁净钢控制水平,三、洁净钢控制水平,采用BRP技术与常规技术生产的X70管线钢和帘线钢的成品磷含量对比,氮控制水平,三、洁净钢控制水平,渣量和终点 N的关系,氮控制水平,三、洁净钢控制水平,矿石和转炉终点 N关系,二种出钢方式的比较,氮控制水平,三、洁净钢控制水平,氧控制水平,三、洁净钢控制水平,IF钢：25 ppm（全氧）管线钢：25 ppm高碳钢（帘线钢）：15 ppm，镀锡板用钢：15ppm以下硅钢：15ppm以下,RH真空钙处理工艺时钢中夹杂物分布情况,三、洁净钢控制水平,极低碳IF钢中夹杂物总量的分布情况,三、洁净钢控制水平,管线钢冶炼各工序钢中TO的变化,三、洁净钢控制水平,传统工艺与双渣脱氧工艺钢包渣的处理效果对比,三、洁净钢控制水平,夹杂物细化和球化的效果,三、洁净钢控制水平,高品质轴承钢中夹杂物控制情况,三、洁净钢控制水平,脱硫：LF处理 10 ppm以下；RH系列 10 ppm以下；LF-VD处理 5 ppm以下脱氧：IF钢 25 ppm（全氧），高碳钢 15 ppm，镀锡板用钢15ppm以下脱氮：IF钢 20 ppm，电炉帘线钢 30 ppm以下脱碳：极低碳IF钢 10 ppm以下脱磷：BRP工艺50ppm以下脱氢：2 ppm以下精炼比：100%,宝钢洁净钢控制水平,三、洁净钢控制水平,四.八钢炼钢非金属夹杂物控制现状,2.1八钢第二炼钢厂装备状况及工艺流程 八钢二炼钢主要装备有2套120吨铁水预脱硫处理站，平均处理周期38 min；3座120t顶底复吹转炉,平均出钢量为115 t,最大出钢量120 t,平均冶炼周期为40 min；1座70t超高功率直流电弧炉；2座120 t LF钢包精炼炉,1座70tLF钢包精炼炉，处理周期为4555 min,升温速度可达45/min；1套双工位RH-OB真空精炼炉；四台板坯连铸机，连铸板坯厚度220mm,宽度9001800mm，1台四机四流R8m小方坯连铸机。,四.八钢炼钢非金属夹杂物控制现状,（1）冶炼高质量管线钢工艺路线,图1 生产高质量管线钢（X65、X70、J55以及风电用钢）的流程,（2）冶炼冷轧用钢工艺路线,四.八钢炼钢非金属夹杂物控制现状,图2 生产冷轧用钢（SPHD、SPHC）的流程,四.八钢炼钢非金属夹杂物控制现状,（3）冶炼超低碳深冲薄板的工艺路线,图3 冶炼冷轧用钢（DC03、DC04、IF）的流程,（4）冶炼弹簧钢、齿轮钢、硬线钢工艺路线,图4 70t电炉生产品种钢工艺路线,四.八钢炼钢非金属夹杂物控制现状,脱硫：LF处理 50 ppm以下；RH系列 80ppm以下；脱氧：高碳钢 35 ppm；管线钢30 ppm；脱氮：SPHD钢 60 ppm，电炉硬线钢 80 ppm以下；脱氢：2.5 ppm以下；,八钢洁净钢控制水平,四.八钢炼钢非金属夹杂物控制现状,八钢在极短的时间内完成了从生产普通建材到生产板材的转型，虽然取得了长足进步。但钢水质量不稳定，非金属夹杂含量高始终是影响高质量管线钢、冷轧薄板用钢等钢种的一大难题。由于夹杂含量高导致的探伤、冲击功不合时有发生，甚至引起了多起质量异议和用户抱怨。经金相分析，夹杂以B类和D类为主，B类粗系大于2.0级的占抽检总量的35%以上，最长的可达到毫米级；有时还出现大颗粒A类和C类夹杂。扫描电镜分析结果表明夹杂以Al、Ca的氧化物为主，并并含有少量的Mn、Si、Ti、Mg氧化物，成分非常复杂，虽在炼钢技术人员的努力下，经多次试验改进，取得了一定效果，但和国内同类产品比较，还有很大的差距。因此需要和宝钢研究院合作完成本课题。,四.八钢炼钢非金属夹杂物控制现状,五.研究内容,（1）采用图1所示的生产流程生产高质量管线钢的夹杂物过程控制研究。采用图1所示的生产流程，通过工业试验及取样分析，系统研究在转炉（电炉）、LF、RH、连铸各个工序非金属夹杂的变化规律，在此基础上对八钢X70管线钢、J55石油套管用钢和硬线钢等夹杂物的过程控制进行评价，进而制定相应的解决措施进行工业生产验证。（2）采用图4所示的生产流程生产冷轧用钢的非金属夹杂物过程控制研究采用图4所示的生产流程，通过工业试验及取样分析，系统研究在转炉、RH（CAS）、连铸各个工序非金属夹杂的变化规律，在此基础上对八钢SPHD、DC03、DC04等冷轧用钢夹杂物的过程控制进行评价，进而制定相应的解决措施进行工业生产验证。,（3）连铸中间包内钢液流动的数学物理模拟研究 钢中的夹杂物,尤其是大颗粒夹杂物是引起产品缺陷的主要原因。连铸中间包作为钢水凝固前的最后反应器，是提高产量和质量的重要一环。在连铸中间包应该尽可能使钢中非金属夹杂物上浮去除，并且避免钢水的二次氧化，才能满足纯净钢的质量要求。另外，对于连铸高拉速或钢包开浇、换包时，均使钢水通钢量加大，这样在中间包内冲击区产生湍流现象更为严重。中间包内急剧的湍流，一方面会破坏渣层将钢渣卷入到钢液内，另一方面使钢液暴露于空气中被二次氧化。此外，开浇时钢液飞溅严重，也会加剧钢液二次氧化，成为大包开浇初期钢中夹杂物偏高的原因之一。,五.研究内容,采用多孔导流挡墙和中间包过滤器。采用中间包加热，热周转操作，惰性气氛喷吹，预熔型中间包渣，活性钙内壁，中间包喂丝，CF中间包等。,改变中间包形状和加大中间包容积可以达到延长钢液的停留时间，提高夹杂物去除率的目的；安装挡渣墙，控制钢液的流动，实现夹杂物有效碰撞、长大和上浮。,五.研究内容,中间包设计对夹杂物去除的影响,中间包，由两部分组成的，钢包注流流入的区域和出口区。中间包出口区域熔池的深度应足够，防止过渡操作期间因旋涡引起的卷渣。已证明在中间包安装带孔的隔板，挡坝和堰是很有用（B/D/W）。B/D/W 的目的在于延长钢液在中间包内的停留时间，减少中间包内钢液的死区比例。B/D/W的位置和尺寸的改变取决于局部条件。,五.研究内容,结晶器内单、双循环流型,单循环流型将导致SEN附近润滑不良及气泡和夹杂物在板坯边缘优先积累，并显著增加“铅笔管状”缺陷的出现频率和严重程度。,五.研究内容,高拉速，窄板坯宽度，低氩气流量和深的SEN能促使双循环的形成。单循环导致许多缺陷，反之，一个均衡的双循环流股是改善板坯和薄板卷质量的关键。流股短暂不稳定（钢包/中间包/SEN/拉速/宽度的改变）会降低钢的质量。,五.研究内容,非金属夹杂研究方法 采用CARL ZEISS JENA公司的JENAVERT 显微镜金相图像分析系统，对钢中的非金属夹杂物数量、大小、尺寸、形貌以及分布等进行检测。根据接侧结果分析钢中夹杂物的来源，制定改进措施。,五.研究内容,更好的钢铁 更好的环境 更好的生活,Better Steel,Better Life,2011.5.10,谢谢大家！,