转炉连铸新技术.pptx

12）脱碳速度加快、终点控制容易、氧效率提高、提高生产率。）脱碳速度加快、终点控制容易、氧效率提高、提高生产率。3）锰的回收率提高，可进行锰矿熔融还原，降低成本。）锰的回收率提高，可进行锰矿熔融还原，降低成本。4）转炉煤气成分稳定，煤气回收控制更加容易，以利实现转）转炉煤气成分稳定，煤气回收控制更加容易，以利实现转 炉负能炼钢、节能、降成本。炉负能炼钢、节能、降成本。5）有利于扩大品种（高碳、高锰钢系列）。）有利于扩大品种（高碳、高锰钢系列）。铁水脱硫工艺技术铁水脱硫工艺技术 铁水脱硫法是指在铁水罐、铁水包、混铁车中进行脱硫。铁水脱硫法是指在铁水罐、铁水包、混铁车中进行脱硫。在高炉、炉外精炼炉和转炉内每脱除在高炉、炉外精炼炉和转炉内每脱除1kg硫的成本分别是硫的成本分别是铁水脱硫法的铁水脱硫法的2.6倍、倍、6.1倍、倍、16.9倍。铁水脱硫法的成本低效倍。铁水脱硫法的成本低效率高。率高。1）铁水脱硫预处理的工艺方法）铁水脱硫预处理的工艺方法2投掷法投掷法将脱硫剂投入铁水中。将脱硫剂投入铁水中。喷吹法喷吹法将脱硫剂喷入铁水中。将脱硫剂喷入铁水中。搅拌法（搅拌法（KR法）法）将通过中空机械搅拌器向铁水内加入脱硫将通过中空机械搅拌器向铁水内加入脱硫剂，搅拌脱硫。剂，搅拌脱硫。32）铁水脱硫剂的选择）铁水脱硫剂的选择元素的脱硫能力由高到低依次为：元素的脱硫能力由高到低依次为：CaC2、NaO2、Mg、BaO、CaO、MnO、MgO。工业中常用的脱硫剂有：工业中常用的脱硫剂有：CaO系、系、CaO+CaC2系、系、CaC2、CaO+Mg系、系、Mg系。几种脱硫剂的特点见表系。几种脱硫剂的特点见表2。4铁水脱磷工艺技术铁水脱磷工艺技术 1）铁水脱磷可在四种容器中进行：混铁车同时脱硫脱磷、）铁水脱磷可在四种容器中进行：混铁车同时脱硫脱磷、铁水罐同时脱硫脱磷、铁水包同时脱硫脱磷、转炉铁水脱磷。铁水罐同时脱硫脱磷、铁水包同时脱硫脱磷、转炉铁水脱磷。2）铁水预处理脱磷反应温度低，热力学条件好，易于脱）铁水预处理脱磷反应温度低，热力学条件好，易于脱磷。铁水中磷。铁水中C、Si含量高，提高了铁水磷的活度，有利于脱磷。含量高，提高了铁水磷的活度，有利于脱磷。由于铁水预处理脱磷具备良好的化学热力学条件，渣钢间由于铁水预处理脱磷具备良好的化学热力学条件，渣钢间磷的分配系数是炼钢脱磷的磷的分配系数是炼钢脱磷的5-10倍，因而渣量小，可以控制较倍，因而渣量小，可以控制较低的渣中低的渣中FeO含量，脱磷成本低。含量，脱磷成本低。3）在氧化条件下，脱磷反应是阳极反应（）在氧化条件下，脱磷反应是阳极反应（PP5+5e），脱硫反应是阴极反应（，脱硫反应是阴极反应（S+2eS2-），），所以铁水间同时脱所以铁水间同时脱磷脱硫是可行的，只是需采用较大脱硫能力的熔剂。磷脱硫是可行的，只是需采用较大脱硫能力的熔剂。5铁水脱硅工艺技术铁水脱硅工艺技术 1）脱硅是脱磷的必要条件。换言之。铁水须先脱硅，然）脱硅是脱磷的必要条件。换言之。铁水须先脱硅，然后再同时脱磷脱硫，脱硅易于减少转炉石灰用量和渣量。后再同时脱磷脱硫，脱硅易于减少转炉石灰用量和渣量。2）铁水脱硅可在高炉的铁水沟连续进行，也可在铁水罐）铁水脱硅可在高炉的铁水沟连续进行，也可在铁水罐脱硅。脱硅。1.2 顶底复合吹炼技术顶底复合吹炼技术顶底复合吹炼法可分为两类顶底复合吹炼法可分为两类 顶吹氧、底吹惰性气体法，全世界广泛采用此法。顶吹氧、底吹惰性气体法，全世界广泛采用此法。顶底复合吹氧法，日本和欧洲多为采用。顶底复合吹氧法，日本和欧洲多为采用。工艺特点工艺特点反应速度快，热效率高，可实现炉内二次燃烧。反应速度快，热效率高，可实现炉内二次燃烧。6 碳氧反应更趋平衡。当吹炼终点碳氧反应更趋平衡。当吹炼终点C=0.04复吹的终点复吹的终点O约为约为900ppm，而进行复吹的炉次则为，而进行复吹的炉次则为550ppm左右，左右，说明钢渣的说明钢渣的氧化性大为降低。吹炼终点残氧化性大为降低。吹炼终点残Mn明显提高，合金收得率明显明显提高，合金收得率明显提高提高%吹炼后期强化熔池搅拌，使钢吹炼后期强化熔池搅拌，使钢-渣反应接近平衡，利于脱磷渣反应接近平衡，利于脱磷脱硫反应的进行。脱硫反应的进行。保持顶吹转炉成渣速度快和底吹转炉吹炼平稳的双重优点。保持顶吹转炉成渣速度快和底吹转炉吹炼平稳的双重优点。冶炼低碳钢（冶炼低碳钢（C=0.01-0.02%）时，避免了钢渣过氧化。）时，避免了钢渣过氧化。复吹转炉的经济效益复吹转炉的经济效益渣中含铁量降低渣中含铁量降低2.55.0%；金属收得率提高金属收得率提高0.51.5%，残，残Mn 提高提高0.02%0.06%；磷含量降低磷含量降低0.002%。7石灰消耗降低石灰消耗降低3-10kg/t,氧气消耗减少氧气消耗减少4NM3/t6NM3/t;提高炉龄提高炉龄,减少耐火材料消耗减少耐火材料消耗,综合经济效益约为综合经济效益约为615元元/吨。吨。1.3 溅渣护炉技术溅渣护炉技术溅渣护炉技术是利用高溅渣护炉技术是利用高MgO 含量的炉渣含量的炉渣,用高压氮气将炉渣喷用高压氮气将炉渣喷吹到转炉炉衬上吹到转炉炉衬上,进而凝固到炉衬上进而凝固到炉衬上,减缓炉衬砖的侵蚀速度减缓炉衬砖的侵蚀速度,从从而提高转炉的炉龄。而提高转炉的炉龄。技术要点技术要点炉内合理的留渣量，通常控制在炉内合理的留渣量，通常控制在80120kg/t 较合适；较合适；炉渣特性控制：炉渣特性控制：终渣终渣MgO8%为宜（特别对镁碳砖转炉）；为宜（特别对镁碳砖转炉）；FeO1218%为宜；为宜；合适的炉渣粘度：易溅起、挂渣均匀。合适的炉渣粘度：易溅起、挂渣均匀。8溅渣操作参数控制溅渣操作参数控制 氮气压力与流量与氧气压力和氮气压力与流量与氧气压力和 流量相接近时，效果较流量相接近时，效果较好。好。枪位高度要根据企业实际摸索，可在枪位高度要根据企业实际摸索，可在12.5m之间变化。之间变化。溅渣时间通常为溅渣时间通常为2.54min，枪位夹角多数企业的实践证明枪位夹角多数企业的实践证明12比较理想。比较理想。溅渣护炉的经济效益溅渣护炉的经济效益提高炉龄提高炉龄34 倍以上；倍以上；提高转炉利用系数提高转炉利用系数24%；降低炉衬砖消耗降低炉衬砖消耗0.21.0kg/t。降低补炉料消耗降低补炉料消耗0.51.0kg/t；减轻工人劳动强度；减轻工人劳动强度；投资回报率高。我国投资回报率高。我国63座转炉测算投资回收期为座转炉测算投资回收期为1.3年。年。溅渣溅渣护炉的综合经济效益大约为护炉的综合经济效益大约为210年年/吨钢。吨钢。9溅渣护炉与复吹转炉的关系溅渣护炉与复吹转炉的关系 对于采用溅渣护炉与复吹冶炼并存的转炉，随着溅渣后对于采用溅渣护炉与复吹冶炼并存的转炉，随着溅渣后炉龄的提高，炉底相应上涨，影响了底吹透气砖的工作。此时，炉龄的提高，炉底相应上涨，影响了底吹透气砖的工作。此时，底吹透气砖的寿命约为底吹透气砖的寿命约为3000 炉，这意味着从炉，这意味着从2000炉以后，复炉以后，复吹效果大大减弱，甚至消失。吹效果大大减弱，甚至消失。而溅渣护炉的炉龄远远大于而溅渣护炉的炉龄远远大于2000炉（现在达炉（现在达2万多炉），这就是一贯注重高纯净钢，普遍万多炉），这就是一贯注重高纯净钢，普遍采用复吹技术的日本不愿意采用溅渣护炉技术的原因。采用复吹技术的日本不愿意采用溅渣护炉技术的原因。目前，炼钢工作者正努力开发底吹喷嘴长寿技术，要点目前，炼钢工作者正努力开发底吹喷嘴长寿技术，要点如下：如下：利用底吹喷嘴前蘑菇头的生长和控制技术，实现喷嘴长寿化；利用底吹喷嘴前蘑菇头的生长和控制技术，实现喷嘴长寿化；炉役前期，利用粘渣、挂渣和溅渣迅速在喷嘴前端生成透气炉役前期，利用粘渣、挂渣和溅渣迅速在喷嘴前端生成透气蘑菇头，避免喷嘴烧损；蘑菇头，避免喷嘴烧损；炉役中后期注意控制蘑菇头高度，防止堵塞；炉役中后期注意控制蘑菇头高度，防止堵塞；对堵塞喷嘴采用复通技术。对堵塞喷嘴采用复通技术。101.4 转炉炼钢自动控制技术转炉炼钢自动控制技术转炉吹炼自动控制分为三个阶段：转炉吹炼自动控制分为三个阶段：静态控制静态控制 依据初始条件、铁水重量、成分、温度、废钢重量、依据初始条件、铁水重量、成分、温度、废钢重量、分类）。要求的终点目标（终点温度，化学成分）以及参分类）。要求的终点目标（终点温度，化学成分）以及参考炉次的参考数据，计算出本炉次的氧耗量，确定各种副原料考炉次的参考数据，计算出本炉次的氧耗量，确定各种副原料的加入量和吹炼过程氧枪的高度。静态控制包括三个模型：氧的加入量和吹炼过程氧枪的高度。静态控制包括三个模型：氧量模型，枪位模型和副原料模型。这样可基本命中终点的含碳量模型，枪位模型和副原料模型。这样可基本命中终点的含碳量和温度目标。量和温度目标。动态控制动态控制当转炉供氧量达到氧耗量的当转炉供氧量达到氧耗量的85%左右时，降低吹氧流量，副枪左右时，降低吹氧流量，副枪开始测温、定碳，并把测得的温度值及碳含量送入过程计算机。开始测温、定碳，并把测得的温度值及碳含量送入过程计算机。过程计算机则计算出达到目标温度和目标碳含量所需补吹的氧过程计算机则计算出达到目标温度和目标碳含量所需补吹的氧量及冷却剂加入量，并以副枪测到的实际值作为初值，以后每量及冷却剂加入量，并以副枪测到的实际值作为初值，以后每吹吹4秒的氧气量，启动一次动态计算，预测熔池内温度和目标秒的氧气量，启动一次动态计算，预测熔池内温度和目标碳含量。当温度和碳含量都进入目标范围时，发出停吹命令，碳含量。当温度和碳含量都进入目标范围时，发出停吹命令，终点终点C和温度和温度T的命中率可达的命中率可达80以上。以上。11烟气分析：烟气分析：根据炉气变化情况动态计算脱碳速率和钢水根据炉气变化情况动态计算脱碳速率和钢水C含量，特别在吹炼末期含量，特别在吹炼末期炉内炉内CO反应趋于平衡后，动态计算、校正熔池温度，准确预报吹炼末反应趋于平衡后，动态计算、校正熔池温度，准确预报吹炼末期熔池的碳、温度值，根据动态计算、预报的终点期熔池的碳、温度值，根据动态计算、预报的终点C、T并结合转炉烟气并结合转炉烟气变化曲线确定吹炼终点并自动提枪结束吹炼，实现转炉不倒炉直接出钢自变化曲线确定吹炼终点并自动提枪结束吹炼，实现转炉不倒炉直接出钢自动化炼钢技术。动化炼钢技术。12全自动控制全自动控制在静态、动态控制基础上，通过对炉渣的在线检测，控制喷溅，在静态、动态控制基础上，通过对炉渣的在线检测，控制喷溅，并全面预报终点并全面预报终点C、P、S、T，实现闭环控制。，实现闭环控制。全自动控制效果：全自动控制效果：提高终点碳含量控制精度：低碳钢提高终点碳含量控制精度：低碳钢0.015%,中碳钢中碳钢0.02%，高碳钢高碳钢0.05%，温度，温度10；实现对终点实现对终点S、P、Mn含量的准确预报，精度为含量的准确预报，精度为S 0.009%,P 0.001%,Mn 0.09；后吹率从后吹率从60%下降到下降到32%（中高碳钢）；（中高碳钢）；喷溅率从喷溅率从29%下降到下降到5.4%；停氧到出钢时间从停氧到出钢时间从8.5缩到缩到2.5min；铁收得率提高铁收得率提高0.49%，石灰消耗减少，石灰消耗减少3kg/t；炉龄提高炉龄提高30%。131.5 煤气回收与负能炼钢煤气回收与负能炼钢技术原理技术原理 氧气转炉炼钢的基本化学反应是碳、硅、元素在氧化反应氧气转炉炼钢的基本化学反应是碳、硅、元素在氧化反应中放热。中放热。C+OCO，Si+OSiO2氧化反应生成大量氧化反应生成大量CO燃燃气；燃气温度（物理热）平均为气；燃气温度（物理热）平均为1 5001600，燃气热值，燃气热值（化学潜热）平均为（化学潜热）平均为2 100 KCal/Nm3，煤气波动在，煤气波动在97115 Nm3/t。采用煤气回收装置回收转炉烟气的化学潜热；采用余热锅采用煤气回收装置回收转炉烟气的化学潜热；采用余热锅炉回收烟气的物理显热。当炉气回收的总热量大于炼钢厂生产炉回收烟气的物理显热。当炉气回收的总热量大于炼钢厂生产消耗的总能量时，则实现了消耗的总能量时，则实现了“炼钢厂负能炼钢炼钢厂负能炼钢”。14日本君津钢厂、我国宝钢、武钢三炼钢厂均实现了日本君津钢厂、我国宝钢、武钢三炼钢厂均实现了“炼钢厂负炼钢厂负能炼钢能炼钢”炼钢节能的主要途径炼钢节能的主要途径 降低铁钢比，每降低降低铁钢比，每降低0.1可降低吨钢能耗可降低吨钢能耗7080 kgce/kg。提高连铸比，与模铸相比，连铸可降低能耗提高连铸比，与模铸相比，连铸可降低能耗50%80%，提，提 高成才率高成才率7%8%，降低生产成本，降低生产成本10%30%。回收利用转炉煤气，降低吨钢能耗回收利用转炉煤气，降低吨钢能耗311 kgce。提高连铸坯热送比，一般可将低吨钢能耗提高连铸坯热送比，一般可将低吨钢能耗1.92.1 kgce。15提高转炉作业率，宝钢转炉作业率从提高转炉作业率，宝钢转炉作业率从1995年到年到1998年提高年提高4.96个百分点，工序能耗降低个百分点，工序能耗降低2.97 kgce。降低动力和燃料消耗。降低动力和燃料消耗。162 炉外精炼炉外精炼 炉外精炼是指在电弧炉、转炉之外的钢包内完成对钢水炉外精炼是指在电弧炉、转炉之外的钢包内完成对钢水的精炼提纯任务的精炼提纯任务(AOD炉不是在钢包内进行炉不是在钢包内进行)，故又可将电弧，故又可将电弧炉、转炉成为初炼炉。精炼炉始于电弧炉外的钢包精炼炉炉、转炉成为初炼炉。精炼炉始于电弧炉外的钢包精炼炉,20世纪世纪90年代推广于氧气顶吹转炉的钢包精炼炉。年代推广于氧气顶吹转炉的钢包精炼炉。近近20年工业发达国家要求提高钢材的纯净度改善钢材的年工业发达国家要求提高钢材的纯净度改善钢材的性能性能,例如例如:为提高轴承钢的疲劳寿命为提高轴承钢的疲劳寿命,要求控制钢中要求控制钢中TO510-6;为保证深冲钢的深冲性为保证深冲钢的深冲性,要求控制钢中要求控制钢中C+N5010-6;为提高输油管抗为提高输油管抗H2S腐蚀能力腐蚀能力,要求控制钢中要求控制钢中S510-6等。大量生产这些高附加值纯净钢仅依靠电弧炉、等。大量生产这些高附加值纯净钢仅依靠电弧炉、转炉是非常困难的。因此转炉是非常困难的。因此,炉外精炼工艺与装备迅速普及推广。炉外精炼工艺与装备迅速普及推广。在日本、欧洲先进的钢铁生产国家在日本、欧洲先进的钢铁生产国家,炉外精炼比超过炉外精炼比超过90%,其中其中真空精炼比超过真空精炼比超过50%,有些钢厂已达到有些钢厂已达到100%。目前我国的钢铁。目前我国的钢铁企业已基本装备了各种不同类型的精炼炉。企业已基本装备了各种不同类型的精炼炉。172.1 炉外精炼的冶金功能及精炼技术炉外精炼的冶金功能及精炼技术冶金功能冶金功能熔池搅拌功能熔池搅拌功能,均匀钢水成分和温度均匀钢水成分和温度,保证钢材质量均匀。可保证钢材质量均匀。可通过惰性气体、电磁、机械等方法搅拌。通过惰性气体、电磁、机械等方法搅拌。提纯精炼功能提纯精炼功能,通过钢渣反应通过钢渣反应,真空冶炼以及喷射冶金等方法真空冶炼以及喷射冶金等方法,去除钢中去除钢中S、P、C、N、H、O等杂质和夹杂物等杂质和夹杂物,提高钢水纯净提高钢水纯净度。度。钢水升温和控温功能钢水升温和控温功能,精确控制钢水温度。精确控制钢水温度。18合金化功能合金化功能,对钢水实现窄成分控制。对钢水实现窄成分控制。生产调节功能生产调节功能,均衡、衔接炼钢均衡、衔接炼钢连铸的节奏。连铸的节奏。精炼技术精炼技术渣洗精炼：精确控制炉渣成分渣洗精炼：精确控制炉渣成分,通过渣通过渣钢反应实现对钢水钢反应实现对钢水的提纯精炼。主要用于钢水脱氧、脱硫和去除钢中夹杂物。的提纯精炼。主要用于钢水脱氧、脱硫和去除钢中夹杂物。渣洗精炼可分为炉渣改质加入炉渣改质剂（如渣洗精炼可分为炉渣改质加入炉渣改质剂（如CaO-Al系或系或CaO-CaC2-Al系）及合成渣洗。可使钢水系）及合成渣洗。可使钢水S%控制在控制在1010-6以下。以下。真空精炼真空精炼,在真空条件下实现钢水的提纯精炼。通常工作压在真空条件下实现钢水的提纯精炼。通常工作压力力50 Pa,适用于对钢液脱气、脱碳和用碳脱氧等反应过程。适用于对钢液脱气、脱碳和用碳脱氧等反应过程。喷射冶金喷射冶金,通过载气将固体颗粒反应物喷入熔池深处通过载气将固体颗粒反应物喷入熔池深处,造成造成熔池的强烈搅拌并增大反应面积。熔池的强烈搅拌并增大反应面积。19 固体颗粒上浮过程中发生熔化、熔解固体颗粒上浮过程中发生熔化、熔解,完成固完成固液反应液反应,提提高精炼效果。当渣中高精炼效果。当渣中Fe0.5%,炉渣碱度炉渣碱度R8时时,钢钢-渣间硫的分渣间硫的分配比可达配比可达500,脱硫率达脱硫率达80%以上以上,处理终点硫可处理终点硫可90%,真空精炼设备的真空精炼设备的RH、VD等设备作业率应等设备作业率应60%。而。而整个炼钢厂炉外精炼比应整个炼钢厂炉外精炼比应95%,当然应注意钢种适路、生产节当然应注意钢种适路、生产节奏匹配奏匹配,设备维修和生产成本。设备维修和生产成本。2.2.2 炉外精炼设备的配套条件炉外精炼设备的配套条件出钢挡渣工艺出钢挡渣工艺,要求钢包下渣量要求钢包下渣量30 mm厚。厚。出钢时钢包渣改质技术出钢时钢包渣改质技术,要求炉渣改质后包渣碱度要求炉渣改质后包渣碱度R2.5,(FeO+MnO)3%。24钢包全程保护浇注技术钢包全程保护浇注技术,防止钢水二次氧化、吸防止钢水二次氧化、吸N2。钢水保温技术钢水保温技术,大包、中包高温烘烤大包、中包高温烘烤,加盖加保温剂。加盖加保温剂。大包自动开浇大包自动开浇,一次开浇率一次开浇率90%,底吹底吹Ar开吹率开吹率95%。耐火材料、保护渣配套耐火材料、保护渣配套,防止钢水吸防止钢水吸O2,吸吸N2和增碳。和增碳。2.3 洁净钢精炼洁净钢精炼2.3.1 低氧钢精炼低氧钢精炼1）硬线钢丝、钢轨、轴承钢、弹簧钢等中、高碳合金钢、优）硬线钢丝、钢轨、轴承钢、弹簧钢等中、高碳合金钢、优质钢质钢,对钢中夹杂物有严格的要求对钢中夹杂物有严格的要求,为保证钢材质量为保证钢材质量,必须采用低必须采用低氧钢精炼工艺氧钢精炼工艺,要求要求:严格控制钢中总氧含量严格控制钢中总氧含量TO2510-6,对轴承钢为提高钢材对轴承钢为提高钢材的疲劳寿命的疲劳寿命,要求要求TO1010-6。严格控制夹杂物形态严格控制夹杂物形态,避免出现脆性避免出现脆性Al2O3夹杂物。如夹杂物。如,硬线硬线钢要求控制钢中钢要求控制钢中Al2O325%,为此需控制钢水含为此需控制钢水含Al量量410-6,即采用无铝脱氧工艺。即采用无铝脱氧工艺。25严格控制夹杂物的粒度严格控制夹杂物的粒度,避免大型夹杂物出现。避免大型夹杂物出现。2）低氧钢精炼工艺）低氧钢精炼工艺精确控制炼钢终点，实现高碳出钢，防止钢水过氧化。精确控制炼钢终点，实现高碳出钢，防止钢水过氧化。严格控制出钢下渣量严格控制出钢下渣量,碱度碱度R3.5,渣中渣中Al2O3为为25%30%,(FeO+MnO)1.0%(最好最好0.5%),实现炉渣对钢水的扩散实现炉渣对钢水的扩散脱氧脱氧,同时完成脱硫任务。同时完成脱硫任务。白渣精炼后白渣精炼后,喂入喂入Si-Ca线。线。冶炼轴承钢等超低氧钢冶炼轴承钢等超低氧钢(TO1010-6)时时,LF炉白渣精炼后炉白渣精炼后应采用应采用VD炉真空脱气炉真空脱气,脱硫之后加脱硫之后加Al深脱氧深脱氧,喂喂Si-Ca线变性处线变性处理。？理。？连铸钢水过热度连铸钢水过热度20,波动在波动在10,防止中心疏松和成分防止中心疏松和成分偏析。偏析。连铸全程保护浇注连铸全程保护浇注,使用低粘度保温性能好的速溶保护渣使用低粘度保温性能好的速溶保护渣,控控制液面高度制液面高度,防止卷渣。防止卷渣。262.4 超低硫钢冶炼工艺超低硫钢冶炼工艺针对超低硫钢针对超低硫钢(S1010-6)的冶炼的冶炼,可采用以下可采用以下3种方法进行钢种方法进行钢水深脱硫：水深脱硫：钢包喷粉脱硫法钢包喷粉脱硫法(IP工艺工艺);LF搅拌脱硫法搅拌脱硫法(LF工艺工艺);真空喷粉工艺真空喷粉工艺(RH-PB、RH-Injection等等)。由于钢包喷粉工艺处理温降大由于钢包喷粉工艺处理温降大,钢水易裸露氧化钢水易裸露氧化,使脱硫使脱硫效果低于效果低于LF工艺和真空喷粉工艺。目前已基本被后二者所工艺和真空喷粉工艺。目前已基本被后二者所取代。取代。采用采用LF生产超低硫钢的基本工艺是：生产超低硫钢的基本工艺是：白渣操作白渣操作,控制渣中控制渣中(FeO+MnO)1.0%;控制炉渣指数控制炉渣指数=0.30.4控制渣量为控制渣量为20 kg/t左右左右;27控制处理前钢水含硫量控制处理前钢水含硫量S5010-6采用真空喷粉工艺生产超低硫钢的基本工艺为：采用真空喷粉工艺生产超低硫钢的基本工艺为：采用采用CaO-CaF2系脱硫粉剂；系脱硫粉剂；喷粉消耗量为喷粉消耗量为45 kg/t;控制初始钢水含硫量小于控制初始钢水含硫量小于5010-6。大工业生产超低硫钢大工业生产超低硫钢(%S1010-6),应包括铁水脱硫、应包括铁水脱硫、转炉精炼和钢水精炼三个基本工序。转炉精炼和钢水精炼三个基本工序。在超低硫钢生产过程中在超低硫钢生产过程中,转炉精炼至关重要。由于入炉转炉精炼至关重要。由于入炉铁水硫含量极低铁水硫含量极低,转炉一般为增硫过程。因此必须要求采用转炉一般为增硫过程。因此必须要求采用低硫清洁废钢低硫清洁废钢,并适当增大铁水比。终点操作要防止钢水过并适当增大铁水比。终点操作要防止钢水过氧化氧化,并采用挡渣出钢工艺。并采用挡渣出钢工艺。28在出钢过程中采用在出钢过程中采用Al或或CaC2粉剂配加石灰还原钢包渣中的粉剂配加石灰还原钢包渣中的FeO和和MnO,实现白渣出钢对脱硫和控制钢水含氧量都有极大实现白渣出钢对脱硫和控制钢水含氧量都有极大的意义。的意义。293 连铸连铸 连铸新技术主要体现在：连铸机的高生产率连铸新技术主要体现在：连铸机的高生产率(作业率、拉作业率、拉速、设备可靠速、设备可靠)和连铸坯的质量和连铸坯的质量(铸坯洁净度、铸坯表面缺陷、铸坯洁净度、铸坯表面缺陷、铸坯内部缺陷铸坯内部缺陷)。3.1 提高连铸机生产率提高连铸机生产率1）提高连铸机作业率）提高连铸机作业率 目前在钢铁工业发达国家目前在钢铁工业发达国家,现代化大型板坯连铸机的作业率现代化大型板坯连铸机的作业率已达已达90%以上以上,方坯连铸机的作业率也在方坯连铸机的作业率也在90%以上以上,有的甚至达有的甚至达到了到了95%。提高连铸机作业率的措施提高连铸机作业率的措施:提高连浇炉数。国外钢厂板坯连浇炉数在提高连浇炉数。国外钢厂板坯连浇炉数在1 500炉以上炉以上,方坯方坯在在1 000炉以上。炉以上。提高结晶器的使用寿命。在日本结晶器寿命由提高结晶器的使用寿命。在日本结晶器寿命由200300炉提炉提高到高到1 0003 000炉。炉。30结晶器下部钢板采用多层电镀、先镀结晶器下部钢板采用多层电镀、先镀Ni再镀磷化物和再镀磷化物和Cr,并改并改变镀层范围和厚度。变镀层范围和厚度。改变结晶器冷却槽的形状和间隔改变结晶器冷却槽的形状和间隔,铜板表面弯月面附近温度可铜板表面弯月面附近温度可降到降到100左右左右,寿命大大提高。寿命大大提高。将板坯连铸结晶器厚度改为将板坯连铸结晶器厚度改为33 mm40 mm冷却水缝宽为冷却水缝宽为5 mm,冷却水流速达冷却水流速达9 m/s以上以上,防止粘接性漏钢。防止粘接性漏钢。漏钢预报技术漏钢预报技术,将多个热电偶埋设在铜板内将多个热电偶埋设在铜板内,使之形成网络布使之形成网络布置置,根据各个热电偶测得的温度变化进行预报根据各个热电偶测得的温度变化进行预报,拉漏率在拉漏率在0.4%以以下。下。异钢种接浇技术。在结晶器内插金属连接件并放入隔层材料异钢种接浇技术。在结晶器内插金属连接件并放入隔层材料,防止钢液成分混合。缩短连铸辅助作业时间防止钢液成分混合。缩短连铸辅助作业时间,提高金属收得率。提高金属收得率。钢包、中间包和浇注水口的快速更换技术钢包、中间包和浇注水口的快速更换技术,各国尤其对快速更各国尤其对快速更换中间包浸入式水口已获成功换中间包浸入式水口已获成功,更换时间更换时间12 min,最快的仅使最快的仅使钢流断流钢流断流3 s。31中间包热态循环使用技术中间包热态循环使用技术,日本达日本达450次。次。防止浸入式水口堵塞防止浸入式水口堵塞,塞棒和浸入式水口吹塞棒和浸入式水口吹Ar,中包设挡渣墙中包设挡渣墙和陶瓷过滤器和陶瓷过滤器,中包加中包加Ca处理等处理等,可保多炉连浇。可保多炉连浇。提高辊子使用寿命提高辊子使用寿命,如在锻造辊上焊接耐磨性如在锻造辊上焊接耐磨性CrB型材料型材料,或或使用衬套式复合辊。在板坯机上可使弯弧部分的辊子寿命达使用衬套式复合辊。在板坯机上可使弯弧部分的辊子寿命达到到6 0009 000炉炉,水平部分辊子寿命达水平部分辊子寿命达1.2万万2.8万炉。万炉。缩短非浇注时间缩短非浇注时间,如如:上装引锭杆上装引锭杆;铸机采用整体快速更换铸机采用整体快速更换;采采用各种自动检测装置用各种自动检测装置,提高自动化控制水平提高自动化控制水平,加强铸机设备维加强铸机设备维护。护。2）提高连铸机拉速技术）提高连铸机拉速技术 现代化小方坯连铸机拉速已达现代化小方坯连铸机拉速已达4.05.0 m/min(130 mm130 mm),板坯连铸机拉速已达板坯连铸机拉速已达2.5 m/min（220mm）。）。当连铸机作业率超过了当连铸机作业率超过了80%以上时以上时,再提高连铸机产量就必再提高连铸机产量就必须提高拉速。提高拉速的关键在于确保结晶器均匀的坯壳厚度、须提高拉速。提高拉速的关键在于确保结晶器均匀的坯壳厚度、液相穴的长度和铸坯的冷却强度。因此液相穴的长度和铸坯的冷却强度。因此,采用以下新技术。采用以下新技术。32结晶器锥度的改进结晶器锥度的改进 方坯连铸机多采用抛物线锥度、三锥度方坯连铸机多采用抛物线锥度、三锥度,在弯月面处最在弯月面处最大大,为为2.3%/m,冷却水流速提高到冷却水流速提高到12 m/s,提高了散热能力。结提高了散热能力。结晶器的几何形状适应了其收缩变化过程。因此，抑制了裂纹晶器的几何形状适应了其收缩变化过程。因此，抑制了裂纹和漏钢及菱度缺陷和漏钢及菱度缺陷,拉速提高。拉速提高。板坯结晶器以增加铜板厚度板坯结晶器以增加铜板厚度,冷却水水缝变窄为冷却水水缝变窄为5 mm,冷冷却水流速提高到却水流速提高到9 m/s,寿命和拉速均提高。寿命和拉速均提高。结晶器液面波动控制技术结晶器液面波动控制技术 目前目前,通过同位素法通过同位素法(Co60或或Se137)、热电偶法、电磁涡流、热电偶法、电磁涡流法、浮子法、红外线法等法、浮子法、红外线法等,常用的是同位素法和电磁涡流法。常用的是同位素法和电磁涡流法。可将液面波动控制在可将液面波动控制在3 mm以内以内,最好的已经达到最好的已经达到1 mm。结晶器振动技术结晶器振动技术33高拉速要求结晶器振动装置负滑脱时间稍短些高拉速要求结晶器振动装置负滑脱时间稍短些,以控制振痕深以控制振痕深度度;正滑脱时间稍长些正滑脱时间稍长些,以增加保护渣消耗量。传统的正弦振动以增加保护渣消耗量。传统的正弦振动形式已难以奏效形式已难以奏效,而非正弦振动就显示出了优势。非正弦振动而非正弦振动就显示出了优势。非正弦振动的最大特点是上升速度小的最大特点是上升速度小,而移动时间长而移动时间长,下降速度大而移动时下降速度大而移动时间短。间短。结晶器保护渣技术结晶器保护渣技术高效连铸结晶器保护渣应具有低粘度、低结晶温度、低软化及高效连铸结晶器保护渣应具有低粘度、低结晶温度、低软化及熔融温度熔融温度,合适的碱度及较快的熔化速度。日本学者提出合适的碱度及较快的熔化速度。日本学者提出,不宜不宜经常加经常加CaF2和和Na2O等助熔剂来降低其粘度和熔融温度等助熔剂来降低其粘度和熔融温度,否则会否则会引起尖晶石等高熔点物质析出引起尖晶石等高熔点物质析出,破坏熔渣的玻璃性破坏熔渣的玻璃性,使润滑条件使润滑条件恶化。可适当加入恶化。可适当加入Li2O、MgO、BaO、K2O等助熔剂等助熔剂,对降低对降低保护渣粘度和软化温度保护渣粘度和软化温度,抑制晶体析出、增大保护渣消耗量具有抑制晶体析出、增大保护渣消耗量具有一定作用。一定作用。34铸坯强化冷却铸坯强化冷却铸坯二次冷却的冷却水比水量达铸坯二次冷却的冷却水比水量达2.5 l/kg3.0 l/kg,并广泛采用并广泛采用计算机动态控制的铸坯冷却技术。计算机动态控制的铸坯冷却技术。铸坯矫直技术铸坯矫直技术目前多采用带液芯的多点矫直、连续矫直以及压缩浇注技术。目前多采用带液芯的多点矫直、连续矫直以及压缩浇注技术。3.2 提高连铸坯洁净度技术提高连铸坯洁净度技术 连铸过程中生产洁净钢连铸过程中生产洁净钢,一方面是去除液体钢中氧化物夹一方面是去除液体钢中氧化物夹杂杂,进一步净化进入结晶器的钢水进一步净化进入结晶器的钢水,另一方面是防止钢水的再另一方面是防止钢水的再污染。污染。对于液体钢中夹杂物去除主要决定于夹杂物形成、夹杂对于液体钢中夹杂物去除主要决定于夹杂物形成、夹杂物传输到钢物传输到钢渣界面和渣相吸附夹杂物。渣界面和渣相吸附夹杂物。对于防止连铸过程钢水再污染对于防止连铸过程钢水再污染,主要决定于主要决定于:钢水二次氧化钢水二次氧化;35钢水与环境、钢水与空气、钢水与耐材相互作用钢水与环境、钢水与空气、钢水与耐材相互作用;钢液流动与液面稳定性钢液流动与液面稳定性(渣渣-钢界面紊流、涡流钢界面紊流、涡流);渣钢浮化卷渣。渣钢浮化卷渣。1）生产洁净钢主要控制技术）生产洁净钢主要控制技术保护浇注技术保护浇注技术 常用的钢水密封保护如常用的钢水密封保护如:中间包密封、钢包中间包密封、钢包中间包采用中间包采用注流长水口注流长水口+吹氩保护吹氩保护,中间包中间包结晶器采用浸入式水口结晶器采用浸入式水口,保护保护浇注以及小方坯中包浇注以及小方坯中包结晶器采用氩气保护。结晶器采用氩气保护。中间包冶金中间包冶金 增加钢水在中间包平均停留时间增加钢水在中间包平均停留时间,使夹杂物有充分时间上使夹杂物有充分时间上浮。中间包向大容量浮。中间包向大容量,深熔池方向发展深熔池方向发展,中包容量可达中包容量可达80 t,深深2 m。改变钢水在中包内的流动路径和方向改变钢水在中包内的流动路径和方向,消除死区消除死区,活跃熔池活跃熔池,缩短夹杂物上浮距离。缩短夹杂物上浮距离。36中间包覆盖渣中间包覆盖渣常用的覆盖剂有常用的覆盖剂有:碳化稻壳碳化稻壳,中性渣中性渣(CaO/SiO2=0.9-1.0)可形成可形成液态渣但不保温。碱性渣液态渣但不保温。碱性渣(CaO+MgO/SiO23)易结壳。根据易结壳。根据需要需要,也可采用碳化稻壳也可采用碳化稻壳+中性渣或碱性渣。注意随着中性渣或碱性渣。注意随着SiO2含含量的增加量的增加,钢水钢水TO会增加。会增加。防止下渣和卷渣防止下渣和卷渣在长水口装设下渣探测器在长水口装设下渣探测器,发现下渣及时关闭发现下渣及时关闭;在中包内砌挡在中包内砌挡渣墙及采用渣墙及采用H型中包等。型中包等。结晶器钢水流动控制技术结晶器钢水流动控制技术,如在板坯结晶器中采用电磁制动如在板坯结晶器中采用电磁制动(EMBr)技术及电磁流动技术及电磁流动(FC)结晶器。结晶器。3.3 防止连铸坯缺陷防止连铸坯缺陷,提高铸坯质量技术提高铸坯质量技术1）防止连铸坯表面缺陷技术）防止连铸坯表面缺陷技术 铸坯表面缺陷主要表现为铸坯表面缺陷主要表现为:表面夹渣、表面纵、横裂纹、表面夹渣、表面纵、横裂纹、角裂、星状裂纹。采取办法角裂、星状裂纹。采取办法:结晶器液面控制结晶器液面控制(同前同前)。37结晶器振动结晶器振动,为减小钢坯振痕深度为减小钢坯振痕深度,可采用高频率可采用高频率(最高可达最高可达400次次/min)和小振幅和小振幅(23mm)的液压驱动振动装置。使频率和振的液压驱动振动装置。使频率和振幅在线可调幅在线可调,可以保持正弦振动可以保持正弦振动,也可实现非正弦振动。也可实现非正弦振动。结晶器坯壳生长的均匀性结晶器坯壳生长的均匀性结晶器内初生坯壳不均匀结晶器内初生坯壳不均匀,会导致铸坯表面纵裂或凹陷会导致铸坯表面纵裂或凹陷,严重时严重时会造成拉漏。坯壳生长的均匀性决定于钢的化学成分。合适的会造成拉漏。坯壳生长的均匀性决定于钢的化学成分。合适的结晶器设计、结晶器锥度、保护渣及液面稳定性。结晶器设计、结晶器锥度、保护渣及液面稳定性。结晶器内钢液流动控制结晶器内钢液流动控制钢水在结晶器内运动决定于浸入式水口倾角大小和插入深度。钢水在结晶器内运动决定于浸入式水口倾角大小和插入深度。根据模型试验根据模型试验,认为板坯结晶器的水口倾角为认为板坯结晶器的水口倾角为1525,插入深插入深度度12525 mm可得到良好的表面质量。可得到良好的表面质量。2）铸坯裂纹控制）铸坯裂纹控制38 据统计据统计,铸坯各种缺陷中裂纹约占铸坯各种缺陷中裂纹约占50%,裂纹分为表面裂裂纹分为表面裂纹和内部裂纹。内部裂纹有中间裂纹纹和内部裂纹。内部裂纹有中间裂纹,矫直裂纹、皮下裂纹、矫直裂纹、皮下裂纹、中线裂纹和角部裂纹。铸坯内裂纹并伴有偏析线中线裂纹和角部裂纹。铸坯内裂纹并伴有偏析线,即使轧制能即使轧制能焊合焊合,还有微观化学成分的不均匀性留在产品上还有微观化学成分的不均匀性留在产品上,使力学性能使力学性能降低。降低。要减少铸坯产生裂纹要减少铸坯产生裂纹,采取以下措施采取以下措施:弧形连铸机采用多点矫直或连续矫直技术弧形连铸机采用多点矫直或连续矫直技术;对弧准确对弧准确,防止坯壳变形防止坯壳变形,可采用辊缝仪测量、调整可采用辊缝仪测量、调整,使支使支承辊间隙误差承辊间隙误差1 mm,在线对弧误差在线对弧误差25易出现柱状晶发达易出现柱状晶发达,甚至形成穿晶甚至形成穿晶(凝固桥凝固桥)结构结构,而且中而且中心偏析严重。过热度心偏析严重。过热度15时易冻水口时易冻水口,难操作。生产中一般难操作。生产中一般控制中包钢水过热度为控制中包钢水过热度为30,但应设法降低结晶器的钢水过热但应设法降低结晶器的钢水过热度。度。即把包有固体铁粉或其它元素的包芯线从中包塞杆喂入即把包有固体铁粉或其它元素的包芯线从中包塞杆喂入结晶器结晶器,控制钢水过热度和铸坯的初生凝固结构。控制钢水过热度和铸坯的初生凝固结构。采取强化加速凝固工艺采取强化加速凝固工艺(FAST法法)40热交换水口热交换水口,在中包和结晶器之间的浸入式水口上安装在中包和结晶器之间的浸入式水口上安装水冷热水冷热交换器交换器,使结晶器中钢水过热度为使结晶器中钢水过热度为5,接近液相线凝固温度接近液相线凝固温度,等等轴晶区明显增加轴晶区明显增加,中心偏析明显减少中心偏析明显减少,在板坯在板坯,大方坯不锈钢和高大方坯不锈钢和高碳钢都取得显著效果。碳钢都取得显著效果。减少偏析元素含量减少偏析元素含量,如把如把S降到降到0.01%以下。以下。轻压下技术轻压下技术,在凝固末端采用带液芯的轻压下在凝固末端采用带液芯的轻压下,压下率为压下率为0.751.0 mm/m时时,其中心偏析可减少其中心偏析可减少1/21/3。电磁搅拌技术。电磁搅拌技术。结晶器搅拌结晶器搅拌(M-EMS),改善铸坯表面质量和皮下质量、提改善铸坯表面质量和皮下质量、提高洁净度、促进等轴晶发展、细化、消除中心偏析。高洁净度、促进等轴晶发展、细化、消除中心偏析。二冷区搅拌二冷区搅拌(S-EMS),打碎树枝晶打碎树枝晶,抑制柱状晶抑制柱状晶,扩大中心等扩大中心等轴晶区。轴晶区。凝固末端搅拌凝固末端搅拌(F-EMS),减少中心疏松和缩孔减少中心疏松和缩孔根据钢种和产品质量要求根据钢种和产品质量要求,可采用单独搅拌或联合搅拌。可采用单独搅拌或联合搅拌。41凝固末端强冷凝固末端强冷,效果不亚于轻压下。效果不亚于轻压下。4 纯净钢冶炼技术纯净钢冶炼技术提高钢的纯净度，生产更高质量的钢材是近二