洁净钢低成本制造工艺核心技术

bhvuc

洁净钢低成本制造工艺主要包括减少渣量、降低铁耗、直接利用炼钢废弃物和氧化物熔融还原3项核心技术。

1.日本减少渣量，降低铁耗

减少渣量是降低洁净钢生产成本的重要措施，随着渣量的减少炼钢过程铁耗降低，达到降低冶炼成本的目的。日本通常采用两种工艺减少炼钢渣量：少渣冶炼技术。通常采用高炉低硅冶炼工艺，稳定控制铁水［Si］≤0.4%。为满足脱磷炉脱磷的碱度要求，控制吨钢石灰加入量≤20kg。脱碳炉采用少渣冶炼，吨钢石灰加入量控制在10kg。总计转炉吨钢石灰消耗≤30kg，转炉吨钢渣量波动在60～70kg。2）“零”渣量冶炼工艺。通常采用铁水罐脱硅预处理工艺，将高炉铁水［Si］控制在0.2%以下，则脱磷炉吨钢石灰消耗可以控制在10kg，脱碳炉吨钢石灰消耗10kg，则吨钢石灰总消耗≤20kg。若采用脱碳炉返回渣取代石灰，则整个炼钢过程吨钢石灰总消耗约为10～15kg，总吨钢渣量波动在25～30kg，称为“零”渣量冶炼工艺。如图9所示，“零”渣量工艺和传统工艺相比渣量可从120kg/t降低至60kg/t，减少渣量50%。上述2种工艺的主要差别在于是否进行铁水脱硅预处理。少渣冶炼工艺不需要进行铁水脱硅，工艺流程简单。同时铁水物理热较高，可保证废钢熔化，并可根据铁水、废钢的市场条件灵活调节铁水硅含量，提高入炉废钢比≥18%，在生产组织上具有较大的灵活性。“零”渣量冶炼工艺石灰消耗和转炉渣量大幅度降低，对节能减排提高资源利用率有很大好处。

减少转炉渣量可明显降低炼钢炉渣中的铁氧化损失，同时在脱磷炉内采用低氧化铁造渣工艺，控制渣中FeO≤5%，进一步降低了炼钢铁耗。采用少渣冶炼与传统炼钢工艺相比可减少渣中铁损13kg/t；同时少渣冶炼转炉多采用氧化物熔融还原工艺，可在脱磷炉中还原铁矿石回收金属铁6kg/t，脱碳炉内还原锰矿回收金属锰2kg/t，总计采用少渣冶炼工艺后可比传统转炉降低炼钢铁耗20kg/t。

2.直接利用炼钢废弃物

直接利用炼钢废弃物（如炉渣、粉尘等）制成高效脱磷剂或化渣剂可以大幅度降低超洁净钢生产成本，获得明显的经济效益。

1）脱碳炉渣的返回利用。和歌山厂采用双联工艺，脱碳炉渣全部返回到脱磷炉代替石灰作为造渣剂。控制脱碳炉渣碱度R=4，脱磷炉渣碱度R=2，故每炉添加20kg/t脱碳炉返回渣可节省10kg/t石灰。若控制铁水［Si］≤0.2%，则脱磷炉可完全采用脱碳炉返回渣造渣即可满足脱磷要求，使全部炼钢石灰消耗降低到10kg/t。2）脱碳炉粉尘的直接利用。炼钢生产中通常产生含FeO40%～50%左右的除尘灰20～25kg/t，全部返回到脱磷炉内代替矿石作为固体氧化剂使用，以利于降低炼钢成本。目前和歌山厂炼钢粉尘直接利用率已达到60%。3）利用粉尘研制高效脱磷剂有利于初期渣的熔化，并可适用于铁水［Si］变化大的生产条件，提高炉渣碱度对提高脱磷率和控制回硫有明显好处。

3.氧化物熔融还原

氧化物熔融还原直接合金化可以提高钢水收得率，降低炼钢铁耗。在脱磷炉内采用低FeO脱磷工艺添加部分矿石作为固体氧化剂脱磷，实现铁矿熔融还原。在脱碳炉内添加少量锰矿，一方面可为造渣工艺提供必要SiO2，促进初渣熔化；另一方面锰矿经过熔融还原后可提高终点残锰含量，减少脱氧铁合金消耗。

脱碳炉内锰矿熔融还原直接合金化的工艺措施是：1）脱磷炉内提高脱硅初期的供氧强度随着供氧强度的升高，脱硅过程中锰的烧损大幅度降低，有利于提高铁水锰的收得率。2）开发低FeO脱磷工艺，控制脱磷炉渣FeO≤4%可降低脱磷过程中锰矿烧损，提高铁水锰的收得率。3）脱碳炉实现少渣冶炼和高碳出钢工艺可避免吹炼末期锰的大量烧损。4）在脱碳炉少渣冶炼条件下实现锰矿熔融还原，提高残锰含量（日本钢中残锰可控制到0.9%）。如图11所示，采用造渣控制工艺在锰矿加入量≤8kg/t的条件下可使锰的收得率达到80%～100%，钢中残锰可达到0.7%，具有明显的经济效益。