三煉鋼轉(zhuǎn)爐冶煉低碳鋼脫氧合金化工藝優(yōu)化

1、附件1 一、項(xiàng)目基本情況成果登記號：項(xiàng)目名稱主要完成人主要完成單位（蓋章）聯(lián)系人聯(lián)系方式主要完成協(xié)作單位（蓋章）申報(bào)單位申報(bào)日期申報(bào)單位意見 申報(bào)單位技術(shù)主管領(lǐng)導(dǎo)： 申報(bào)單位（蓋章） 年 月 日 研究起止時(shí)間成果應(yīng)用時(shí)間及地點(diǎn)項(xiàng)目來源公司科技進(jìn)步項(xiàng)目 專利技術(shù) 合理化建議公司課題 其它 二、項(xiàng)目簡介1、項(xiàng)目概況三煉鋼供CSP低碳鋼種主要為SPHC、SPHCZ,均屬于鋁鎮(zhèn)靜鋼，年產(chǎn)在180萬噸左右。原來的低碳鋼脫氧合金化工藝如下：1、使用鋁塊進(jìn)行脫氧、使用中碳錳鐵進(jìn)行合金化。2、具體加入方法在出鋼前加入鋁塊，出鋼1/3后加入中碳錳鐵合金化。近年來隨著煉鋼成本壓力的增加，以及合金降成本的要求，現(xiàn)對

2、低碳鋼脫氧合金化工藝進(jìn)行了優(yōu)化。隨著轉(zhuǎn)爐底吹快換技術(shù)的使用，使轉(zhuǎn)爐底吹系統(tǒng)在整個爐役期都處于良好的狀態(tài)，轉(zhuǎn)爐底吹攪拌效果有了穩(wěn)定的保證。轉(zhuǎn)爐冶煉低碳鋼時(shí)保證了脫碳效果的快速、穩(wěn)定。冶煉低碳鋼鋼水碳控制能力有了較大的提高，杜絕了鋼水碳脫不下去、攪拌效果差導(dǎo)致的鋼水碳含量成分不均勻等現(xiàn)象的出現(xiàn)，為使用碳粉代替部分鋁進(jìn)行預(yù)脫氧工藝以及使用高碳錳鐵代替中碳錳鐵進(jìn)行很進(jìn)化合金化工藝的推行，提供了基礎(chǔ)保障。措施如下：1、出鋼前期使用碳粉進(jìn)行預(yù)脫氧，降低鋁制品的消耗。2、使用低價(jià)的高碳錳鐵代替中碳錳鐵進(jìn)行合金化，高碳錳鐵在出鋼前期首先加入，隨后加入碳粉，利用鋼水中的氧脫除高碳錳鐵中的碳，減少低碳鋼增碳。3、

3、以鋁粒代替鋁塊進(jìn)行脫氧，便宜對鋁制品加入量進(jìn)行控制。在出鋼后期加入鋁粒進(jìn)行深脫氧并對錳進(jìn)行還原。由于鋁制品脫氧劑用量降低。鋼水中氧化鋁夾雜減少，增加鋼水潔凈度。實(shí)施后錳合金消耗噸鋼降低2.25元。鋁制品消耗噸鋼降低3.67元。2、詳細(xì)科學(xué)技術(shù)內(nèi)容1、原正常脫氧工藝在轉(zhuǎn)爐冶煉低碳鋼脫氧合金化工藝未優(yōu)化之前，原來的低碳鋼脫氧合金化工藝使用鋁錠進(jìn)行脫氧。鋁錠均為20公斤一塊，由于沒有相應(yīng)的加入設(shè)備，所以鋁錠在出鋼前由人工加入，。轉(zhuǎn)爐供CSP低碳鋼要求成品碳含量小于0.06%，且在LF爐精煉處理過程中會增0.01%的碳，所以轉(zhuǎn)爐爐后鋼包樣碳含量要求控制到0.045%以下。轉(zhuǎn)爐工序?yàn)榱丝刂瞥鲣摃r(shí)鋼水增碳

4、，使用中碳錳鐵進(jìn)行合金化，在出鋼1/3后加入。其缺點(diǎn)如下：1、由于鋁錠體積較大，加入包中不易熔化，出鋼時(shí)漂浮在鋼液面上，常常發(fā)生燒損現(xiàn)象造成浪費(fèi)消耗增加，還造成了鋼水中Al2O3夾雜的增多，對鋼水的澆鑄和鋼材的成品性能產(chǎn)生不利的影響。且有白煙冒出造成環(huán)境污染。2、鋼水鋁含量不均勻，爐后鋼包樣酸容鋁波動大，成分代表性差，給精煉處理造成一定的困難。統(tǒng)計(jì)了6個月的爐后鋼包樣酸容鋁含量其結(jié)果如圖3、為了防止鋼水增碳使用中碳錳鐵進(jìn)行合金化，成本比較高。2、脫氧合金化工藝的改進(jìn)2.1工藝改進(jìn)理論分析：鋼包鋼水碳-氧反應(yīng)機(jī)理碳氧反應(yīng)方程式為：C+O=CO上式反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)：lgkc = lgpcopac .

5、 ao = lgpcopc% . fc . o% .fo = 1160T +2.003式中pco氣相中co的分壓p標(biāo)準(zhǔn)大氣壓ac碳的火度 ao氧的活度.c% 鋼液中碳的質(zhì)量百分?jǐn)?shù) o% 鋼液中氧的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)fc碳的活度系數(shù)fo 氧的活度系數(shù)因?yàn)橐睙掍摲N均為低碳鋼， fc 和 fo 均接近1，由于反應(yīng)主要在鋼液面進(jìn)行，pco近似取標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，則平衡式簡化為：lgkc = lg1c% . o% = 1160T +2.003 （1）轉(zhuǎn)爐出鋼終點(diǎn)時(shí)爐內(nèi)cO反應(yīng)達(dá)到平衡，出鋼過程中鋼水溫度降低氣相中CO分壓降低、在出鋼前期鋼包中鋼水量少，加入定量的碳粉后，在一段時(shí)間內(nèi)碳粉主要集中在鋼水液面部位，使鋼水液

6、面部位參加反應(yīng)的C的濃度處于較高的狀態(tài)。這幾個熱力學(xué)條件均有利于促進(jìn)CO進(jìn)一步反應(yīng)。以及出鋼過程中鋼包底吹氬和鋼流沖擊對鋼水產(chǎn)生強(qiáng)烈攪拌，為促進(jìn)cO進(jìn)一步反應(yīng)提供了良好的動力學(xué)條件，達(dá)到降低鋼中氧含量的目的。經(jīng)統(tǒng)計(jì)轉(zhuǎn)爐冶煉低碳鋼終點(diǎn)碳含量平均為0.035%，終點(diǎn)溫度平均為1640，出完鋼后鋼水平均溫度為1600。在吹煉終點(diǎn)副槍檢測鋼水氧含量，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)鋼水碳含量在0.035%時(shí)對應(yīng)的氧含量平均為780ppm設(shè)吹煉終點(diǎn)平衡狀態(tài)T1 =1913K, wC1= 0.035%, 設(shè)T2 =1873K, wC2= 0.045%,將吹煉終點(diǎn)平衡狀態(tài)帶入式（1）求得w O1= 0.0703%將碳粉預(yù)脫氧后平衡

7、狀態(tài)帶入式（1）求得 w O2= 0.0531%wO1 - wO2 = 0.0703% -0.0531% = 0.0172% 理論上轉(zhuǎn)爐冶煉低碳鋼碳脫氧平均能從鋼水中脫除172ppm的氧噸鋼理論碳粉加入量計(jì)算設(shè)參加反應(yīng)的碳為xC+O=CO 12 16x 0.172 求解得 x = 0.129總碳粉加入量= 0.129 + 0.01 = 0.229 Kg/t。由于出鋼過程中的部分下渣，碳粉在鋼液面和空氣接觸燒損，以及公式中忽略的氣相中co的分壓的影響。在相同的條件下，實(shí)際碳粉的加入量要大于理論的加入量。使用高碳錳鐵代替中碳錳鐵脫氧，高碳錳鐵碳含量為6.7%，三煉鋼轉(zhuǎn)爐出鋼量為110噸，使用高碳錳

8、鐵配加量為220公斤，若在完全脫氧后加入，會增碳約0.013%。為了避免加入高碳錳鐵導(dǎo)致的增碳問題，在使用高碳錳鐵合金化時(shí)，其在鋼水脫氧前加入，利用鋼水中的氧脫高碳錳鐵中的碳以達(dá)到防止增碳的目的。由于先加高碳錳鐵進(jìn)行脫氧合金化，在出鋼后期使用鋁進(jìn)行深脫氧前，有部分錳被氧化成（MnO）,但由于以下條件防止錳被過度的氧化、在1550以上溫度范圍內(nèi)，碳優(yōu)先于錳和氧反應(yīng)、出鋼時(shí)加入的碳粉以及高碳錳鐵中的碳，為防止錳被過度的氧化提供了碳。在出鋼開始時(shí)碳粉和高碳錳鐵是一次性加入，鋼水中處于富裕狀態(tài)，有效的防止了錳被過度氧化，隨著出鋼量的增加，鋼水中O含量升高，C含量的下降，錳有部分被氧化，當(dāng)出鋼后期向鋼包

9、中加入鋁進(jìn)行終脫氧后，。反應(yīng)式如下Mn + O =（MnO） (1)Al + O = Al2O3(S) (2)2Al + 3(MnO) = 3Mn+ Al2O3(S) （3）由于Al的脫氧能力比的脫氧能力強(qiáng)，強(qiáng)脫氧劑能從弱脫氧元素形成的脫氧產(chǎn)物中奪取氧使之分解。出現(xiàn)了反應(yīng)式（3）。當(dāng)脫氧達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)（1）（2）、（3）同時(shí)達(dá)到平衡。而wAl控制了整個鋼液的氧濃度。實(shí)際當(dāng)中鋁終脫氧后鋼液的酸溶鋁達(dá)到了50-150ppm,而與之平衡的氧在15ppm以下。所以絕大部分（MnO）被鋁還原為Mn。錳在整個脫氧過程中損失很小。脫氧工藝優(yōu)化方案及實(shí)施。1、工藝措施改進(jìn)1、冶煉低碳鋼放棄使用鋁錠脫氧，改用

10、粒度較小的鋁粒脫氧，鋁粒體積小熔化塊快、燒損少。使用合金加料設(shè)備精確稱量加入，可以隨時(shí)控制鋁粒加入量和加入時(shí)機(jī)。2、鋁制品加入量1）低碳鋼鋁制品參考加入量：轉(zhuǎn)爐出鋼終點(diǎn)碳目標(biāo)0.045%，包樣碳按照0.045%配加，鋼水Als控制目標(biāo)50150ppm。 出鋼碳（%）0.046-0.0550.036-0.0450.025-0.0350.025碳粉加入量（kg/爐）0102030鋁粒加入量（kg/爐）100120-140140-1602002、使用價(jià)格相對較低的高碳錳鐵替代中碳錳鐵進(jìn)行合金化。高談錳鐵加入量根據(jù)鋼種要求加入根據(jù)裝入量大小進(jìn)行微調(diào)。低碳鋼種SPHC系列的加入量平均220公斤。4、轉(zhuǎn)爐

11、操作要點(diǎn)：1）一次倒?fàn)t取大樣判斷碳，通過點(diǎn)吹氧量判斷終點(diǎn)碳，決定碳粉和鋁制品加入量；2、轉(zhuǎn)爐低碳鋼出鋼溫度要求1610，目標(biāo)溫度1630-1650。2）格控制脫氧碳粉加入時(shí)機(jī)，出鋼30 s內(nèi)須將用以脫氧的碳粉加完；為防止出現(xiàn)翻包事故，禁止出鋼前加入碳粉，必須見鋼流后，方可加入碳粉，并吹氣攪拌，促進(jìn)反應(yīng)，如果底吹效果不好，采取晃包措施，加強(qiáng)攪拌；出鋼后，高碳錳鐵隨碳粉同時(shí)加入3）出鋼過程中，出現(xiàn)鋼水液面翻騰現(xiàn)象時(shí)向鋼包中加入白灰300kg，用來擊破鋼水中的氣飽，防止鋼液面快速上升。4、鋁粒的加入時(shí)機(jī)，要待鋼包內(nèi)碳一氧反應(yīng)趨于平靜后再加入鋁粒終脫氧，以防碳粉氧化不徹底造成鋼水增碳；鋁粒加入一般在出

12、鋼2/3之后加入。4）出鋼口的維護(hù)：出鋼口要求鋼流圓整，出鋼時(shí)間3.5分鐘。保證碳氧由充分的反應(yīng)時(shí)間。5）吹氬控制：首先保證鋼包底吹系統(tǒng)處于良好的狀態(tài)；良好的吹氬效果是保證鋼水充分反應(yīng)的基礎(chǔ)，加入碳粉后，一定要加強(qiáng)攪拌，促進(jìn)充分反應(yīng)，同時(shí)要求盡量延長吹氬時(shí)間，到加擋渣錐時(shí)可以關(guān)閉。7）對于已知的鋼包不透氣，不采用碳粉預(yù)脫氧工藝。鋼包碳含量比例，鋁粒加入量。精煉酸溶鋁對比五、改進(jìn)前后方案對比：鋼種范圍主要措施改進(jìn)前改進(jìn)后SPHCSPHD等低碳鋼終點(diǎn)碳0.045%0.055%脫氧操作出鋼過程中加入脫氧劑出鋼過程根據(jù)終點(diǎn)碳決定碳粉加入量改進(jìn)前后效果對比：鋼種范圍主要項(xiàng)目改進(jìn)前改進(jìn)后SPHCSPHD等

13、低碳鋼轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳含量0.045%0.055%轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)氧含量8001000ppm700-1000ppm鋼包鋼水碳含量0.045%0.045%出鋼溫度變化1590-16101610-1630從上表可以看出在保證了吹氬站碳含量都能滿足鋼種要求的前提下，其它指標(biāo)都大大好轉(zhuǎn)；六、脫氧劑消耗對比：鋼種項(xiàng)目改進(jìn)前改進(jìn)后SPHCSPHD等低碳鋼脫氧用鋁合金（全部折算為全鋁）消耗kg/t1.631.21差值0.42含鋁脫氧劑降低20%的消耗七、成品質(zhì)量跟蹤：改進(jìn)后的鋼水在薄板坯連鑄澆注順暢，成品帶卷質(zhì)量良好。八、結(jié)論：通過脫氧工藝改進(jìn)充分利用出鋼過程中的動力學(xué)條件和熱力學(xué)條件，使得適當(dāng)留碳低氧出鋼、出鋼過程不加

14、入任何脫氧和合金，在吹氬站喂鋁線脫氧，在精煉調(diào)整合金成分這套方案在低碳鋼SPHC/SPHD等鋼種上試用成功，取得了如下效果：1、 降低了轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)氧含量，使得爐況吃損減輕；2、 減少了終點(diǎn)過度吹損，金屬收的率得以提高；3、 降低了脫氧合金消耗大約20%；4、 用于合金化的合金收的率也相應(yīng)提高；5、 澆注順利、成品質(zhì)量良好。（紙面不敷，請加頁）3、關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)（限400漢字）4、保密要點(diǎn)（限50漢字）5、經(jīng)濟(jì)、社會效益情況表 單位：萬元項(xiàng)目總投資經(jīng)濟(jì)效益總額 欄 目年 份新增產(chǎn)值新增利稅創(chuàng)收外匯增收（節(jié)支）總額累 計(jì)表中所列效益額的計(jì)算依據(jù)及社會效益說明6、專 利 情 況專利申請?zhí)枌＠柺欠袷?/p>

15、權(quán)授權(quán)起止時(shí)間專利簡要內(nèi)容序號姓名性別出生年月技術(shù)職稱文化程度工作單位聯(lián)系電話對項(xiàng)目創(chuàng)造性貢獻(xiàn)123456789101112131415 三、主要完成人員名單 （特等獎15人、一等獎9人、二等獎7人、三等獎5人）其它申報(bào)材料1、項(xiàng)目承包合同書；2、檢驗(yàn)試驗(yàn)報(bào)告；3、 主要設(shè)計(jì)圖紙；4、 本項(xiàng)目以往的獲獎及有關(guān)驗(yàn)收、鑒定、評審情況。填寫說明1、項(xiàng)目名稱：要準(zhǔn)確、簡明、具體，并反映出項(xiàng)目所屬的技術(shù)領(lǐng)域和特征，字?jǐn)?shù)（含符號）不得超過30個漢字。2、主要完成人：按完成人對該項(xiàng)目創(chuàng)造性貢獻(xiàn)大小的順序填寫，其中對獲特等獎的成果發(fā)主研人115名榮譽(yù)證書，獲一等獎的成果發(fā)主研人19名榮譽(yù)證書，獲二等獎的成果發(fā)

16、主研人17名榮譽(yù)證書，獲三等獎的成果發(fā)主研人15名榮譽(yù)證書。3、主要完成單位：指對該項(xiàng)目的完成做出創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的主要單位。4、主要完成協(xié)作單位：與主要完成單位協(xié)作完成項(xiàng)目的主要協(xié)作方，要求協(xié)作方蓋章。5、申報(bào)單位：科技成果申報(bào)單位。6、申報(bào)日期：提交成果申報(bào)書的日期。7、申報(bào)單位意見：申報(bào)單位對項(xiàng)目明確作出客觀的評價(jià)，并由該單位主管廠（處）級領(lǐng)導(dǎo)簽字后，加蓋單位公章。8、研究起止時(shí)間：起始時(shí)間指項(xiàng)目下達(dá)或開始研制時(shí)間。完成時(shí)間指論文公開發(fā)表、項(xiàng)目通過驗(yàn)收、鑒定或投產(chǎn)的時(shí)間。9、成果應(yīng)用時(shí)間及地點(diǎn)：指成果正式投產(chǎn)時(shí)間或技術(shù)措施正式應(yīng)用于實(shí)踐的時(shí)間及地點(diǎn)。10、項(xiàng)目來源：選擇適當(dāng)?shù)念悇e在內(nèi)打“”。1

17、1、項(xiàng)目概況：填寫項(xiàng)目所屬技術(shù)領(lǐng)域、立項(xiàng)背景、主要內(nèi)容、特點(diǎn)及應(yīng)用推廣情況。12、詳細(xì)科學(xué)技術(shù)內(nèi)容：是考核評價(jià)該項(xiàng)目是否符合授獎條件的主要依據(jù)，應(yīng)詳述該項(xiàng)目實(shí)質(zhì)性的技術(shù)內(nèi)容，包括總體思路、技術(shù)方案和實(shí)施效果。13、關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)：是申報(bào)項(xiàng)目的核心部分及評獎的必要條件，也是審查項(xiàng)目、處理爭議的關(guān)鍵依據(jù)。寫明本項(xiàng)目在原來的基礎(chǔ)上有實(shí)質(zhì)性創(chuàng)新的內(nèi)容，應(yīng)簡明、準(zhǔn)確、完整。14、保密要點(diǎn)：指明申報(bào)項(xiàng)目需要保密的技術(shù)內(nèi)容。15、經(jīng)濟(jì)、社會效益情況：逐年填寫項(xiàng)目實(shí)施后的增值、增利及創(chuàng)收情況。要求內(nèi)容真實(shí)客觀。對項(xiàng)目實(shí)施后所產(chǎn)生的直接或間接經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行說明，要求列出計(jì)算公式，并注明公式中各項(xiàng)數(shù)據(jù)的意義、單位及數(shù)據(jù)來源。社會效益情況應(yīng)扼要地說明項(xiàng)目在推進(jìn)科技進(jìn)步、提高生產(chǎn)管理水平、保護(hù)資源環(huán)境等方面所起的作用。16、專利情況：簡要寫明該項(xiàng)目申請專利情況。17、主要完成人員名單：根據(jù)完成人員對項(xiàng)目貢獻(xiàn)大小按順序填寫人員情況。18、其它材料：將所列有關(guān)內(nèi)容以書面形式附項(xiàng)目申報(bào)表后，其中本項(xiàng)目以往的獲獎及有關(guān)驗(yàn)收、鑒定、評審情況應(yīng)將有關(guān)驗(yàn)收、鑒定及