加速构建洁净钢生产体系推动我国向钢铁强国迈进
2002-12-20 00:00 来源： 我的钢铁 作者：mysteel
“双联法”洁净钢生产工艺
“双联法”是一种典型的转炉洁净钢生产工艺流程，指用两座转炉中的一座作为铁水”三脱”预处理炉，另一座作为脱碳升温炉，在预处理炉内加入合成渣和其它常规造渣料，采用顶底复吹工艺进行铁水深脱磷，而在精炼炉内完成脱碳、脱硫精炼任务，并将精炼炉中产生的炉渣经破碎处理后再返回预处理炉作为脱磷剂来使用。该工艺脱磷率85％以上，具有处理成本低，对铁水硅要求不苛刻（［Si］≤0.4％）的特点，适用于对终点磷含量有特殊要求的钢水进行铁水脱磷处理，在宝钢300t转炉冶炼洁净钢的前期脱磷处理时取得脱磷率为 91%、处理时间14min的良好效果，成功地冶炼出总杂质含量：∑P＋S＋T．O＋ H＋N100*10-6的超洁净钢。严格控制铁水Si含量是转炉进行铁水”三脱”预处理，保证脱磷冶金效果的技术关键。随着铁水中Si含量增加，预处理炉的渣量增大，化渣困难，明显恶化脱磷效果，为保证转炉铁水预处理的脱磷效率≥90％，应严格控制入炉前铁水Si≤ 0.25％。另外，控制炉渣碱度 在2．4－2．8之间，可保证良好的脱磷效 果。增强熔池搅拌强度可以促进渣钢反 应、强化脱磷过程。为保证充分脱磷，还 需将预处理炉的终渣FeO含量控制在 10％－15％之间。
国内部分钢厂洁净钢工艺探索
在洁净钢实际生产中以宝钢为代表的国内炼钢企业成功开发出非金属夹杂物控制技术，能有效降低和控制钢水精炼前、中、后期的硫化物、氧化铝、 硅酸盐含量，实现了对帘线钢夹杂物成 分和形态的控制，在宝钢大批量生产洁 净的IF＄中已经达到［C］≤20ppm，［N］20ppm，［O］≤30ppm的水平。珠钢生产洁净钢的经验表明可以采 用50％以上冷态的废钢代替 HBI十生 铁生产低残余元素钢水，使Cu<0.08％、CU＋Ni十 Cr＋MO<0.15％，以 满足深冲板要求；在电炉生产中成功应用终点控制工艺，使电炉钢水［C］、［P］ 和温度在同一时间内命中控制目标（命 中率为96％)也是珠钢洁净钢生产中的重要经验之一。武钢成功开发的深脱碳、深脱硫、 钙处理及氮、氧控制技术的洁净钢冶炼工艺，使钢中有害元素控制量达到国际先进水平，生产出以IF钢为代表的超低碳、低氮、低全氧的冷轧深冲薄板用钢，及以X60、X70为代表的具有良好冲击韧性、冷弯性能和抗腐蚀、抗裂纹性的高品级管线钢，彩电系列用钢、造币钢、精密轴瓦钢带、冷轧磁极钢等均具有良好的内在质量和性能。目前，武钢三个炼钢厂的铁水脱硫比达到70％以上，浅脱硫后：ω（［S］）O.010％，深脱硫后：（［S］）≤0.005％。最低时：ω （［S］）≤0.002％，脱硫率达90％以上。舞钢开发出90吨 UHP EAF、LF／ VD炉外精炼的洁净钢冶炼工艺和致密 浇注工艺，将钢中P、S、N、H、O等夹杂 和气体含量降到150ppm以下，从而使 钢板内在质量达到一级探伤标准。成功 生产出P20、718、DIM O42H等合金模 具钢，形成了优碳模具钢以S45C、S50C、S55C为主，合金模具钢以40Cr、 35CrMo、P20、718、2311、2738、DIM O42H为主的品种系列和厚度8－ 410mm的规格系列以满足市场用户对 钢板实物质量的期望和要求。在超洁净钢即超低氧、硫、氮洁净 钢的理论及工艺研究方面，大冶特钢轴 承钢总氧含量最低达5ppm以下，达到国际先进水平，实验用超低硫钢硫含量最低达3ppm；珠钢150t EAF＋LF生产 低碳钢硫含量最低达10ppm，其热轧薄 板无各向异性；兴澄特钢的GCrl5轴承 钢平均含氧量在7．35 * 10-6，最好达 4.3*10-6的水平；攀钢的SP52超细晶 粒钢性能达到5l0MPa强度级别，成功 应用于东风汽车公司进行汽车冲压零 部件。
对构建洁净钢生产体系的几点看法
我们的钢厂必须立足实际。以解决国内急需的高附加值、关键钢材品种为目标，通过建立规范、完整的洁净钢生产体制，来解决适合企业自身设备特点的洁净钢生产的技术问题。
用系统的观点构建洁净钢生产体系洁净钢生产体系构建是一个系统工程，其范围涵盖转炉（电炉）炼钢、炉外处理、连铸与质量、连铸辅助材料等方方面面。具体来说，它包含了配料工艺优化、炼钢工艺优化、精炼工艺优化、 连铸工艺优化、成分精确控制技术、炼钢和连铸功能性耐火材料、炼钢辅助材料、精炼合成渣（系）、非金属夹杂物控 制、先进完整的检测手段、高素质的员工队伍，甚至包括计算机信息技术的应用等诸多内容。比如计算机控制及自动化已成为现代炼钢的重要标志，炼钢过程的计算机控制对于提高劳动生产率、降低成本，尤其是稳定产品质量有着特别重要的意义。在洁净钢体系的构建中就必须结合设备的生产特点、原料条件、对计算机控制系统的综合分析以及现代炼钢的技术发展，从系统工程的角度应用计算机系统通信连通完成包括预出铁工艺、自动拉碳和快速出钢等技术应用，以解决从吹炼条件确定到吹炼过程控制，直至终点前动态预测和调整，吹至设定目标值的计算机控制，确保生产过程中碳温双高命中率的实际问题，从而保证包括钢水洁净度在内的工艺指标的实现。
有针对性地解决生产中的实际问题用户对钢洁净度的要求越来越高， 如大量优钢要求磷含量低于0．015％， 低温用钢、特种深冲钢、镀锡钢板要求磷含量低于0、010％，一些航空、原子能、耐腐蚀管线用钢要求磷含量低于 0.005％以下。再如，由于钢液在脱氧过程中一旦析出A12O3，精炼过程就无法将它们彻底去除，尤其是那些小于50μm的夹杂物，高碳帘线钢生产过程中氧化夹杂物控制技术的关键是避免钢液脱氧过程中析出A12O3，而且要采取措施通过对脱氧和精炼过程控制，使脱氧过程中析出的氧化夹杂物具有良好的变形能力。夹杂物对钢性能的影响与其数量、尺寸、分布、形状和性质都有直接关系， 钢中夹杂物来源于冶炼过程中由钢液自身形成或由耐火材料及渣带入。要开发洁净钢生产技术就必然要求摸清夹杂物的来源、组成、形态和数量，有针对性地进行防范控制。因此就必然要求开展洁净钢冶金物化机理、采取措施降低和细化夹杂物等方面的工艺研究，甚至寻找新的脱氧方法等以指导洁净钢生产。为进一步提高钢的性能，还必须精确地将其成分（包括微合金钢中的V、 Nb、Ti、N）控制在最佳范围并使纯洁度达到钢种要求，对包括 LF、RH、VD、中间包在内 的护外精炼过程进行长期、系统、深入研究。以开发合适的精炼工艺模型指导洁净钢生产。一句话，要实碗洁净钢生产全过程控制，就必须结合生产实际扎实地开展炼钢生产过程的提纯技术，包 括对C、H、O、S、P和金 属、非金属夹杂物的控制技术研究。
重视研究和开发“软型洁净钢“工艺如果想减少钢中的夹杂物和气体．实规洁净钢生产，一般是靠大投人来更新设备实现的，这被称 作“硬型洁净钢”工艺。比方说拥有装备齐全的二次精炼设备。如RH－ OB、RH―MFB、CAS、 KIP、LF、RH―KTB、IR-UT、VD。VOD等无疑可以使洁净钢的生产更加得心应手，但这并不适合每一个钢厂。另一种是在原有设 备基础上，通过改善操作和管理水平，来提高钢的内在质量一，从而实现由低成本优势向高质量优势过渡的工艺一“软型洁净钢”工艺。这种工艺一 般采用糖料、优质铁水、 严格工艺制度保证转炉或电炉操作，钢包底吹菌及喂线精炼、连铸全程保护等工艺措施，使钢的熔炼成分［P］、［S］、［O］、［N］等类的夹杂物尽量降 低。比如建立合适的工艺 措施来保证低碳出钢时 使用低碳、微碳合金保证限制碳含量的钢种；强化 脱氧及防止工序环节二次氧化；合理的洁净度评价等。
结语（1）洁净钢生产过程是 一个通过各种设备和工 艺手段不断净化、提纯优化钢的过程。单纯从技术上讲，在真空中炼钢，质量最好，或者反复提纯，重复若干次，洁净度也可以很高，但如考虑成本和市场因素，显然值得商洽。（2）对于一个钢厂来说，洁净钢体系的构建要坚持以市场为导向，以企业为主体，以产品结构调整。提高产品质量、 提高市场竞争力和生产拳头产品为目标，研究开发适合其自身特点的洁净钢生产工艺，并努力提高洁净钢生产和管理水平。(3)广大冶金工作者必将在我国洁净钢生产体系的构建、建设和完善中发挥重要作用。
“双联法”是一种典型的转炉洁净钢生产工艺流程，指用两座转炉中的一座作为铁水”三脱”预处理炉，另一座作为脱碳升温炉，在预处理炉内加入合成渣和其它常规造渣料，采用顶底复吹工艺进行铁水深脱磷，而在精炼炉内完成脱碳、脱硫精炼任务，并将精炼炉中产生的炉渣经破碎处理后再返回预处理炉作为脱磷剂来使用。该工艺脱磷率85％以上，具有处理成本低，对铁水硅要求不苛刻（［Si］≤0.4％）的特点，适用于对终点磷含量有特殊要求的钢水进行铁水脱磷处理，在宝钢300t转炉冶炼洁净钢的前期脱磷处理时取得脱磷率为 91%、处理时间14min的良好效果，成功地冶炼出总杂质含量：∑P＋S＋T．O＋ H＋N100*10-6的超洁净钢。严格控制铁水Si含量是转炉进行铁水”三脱”预处理，保证脱磷冶金效果的技术关键。随着铁水中Si含量增加，预处理炉的渣量增大，化渣困难，明显恶化脱磷效果，为保证转炉铁水预处理的脱磷效率≥90％，应严格控制入炉前铁水Si≤ 0.25％。另外，控制炉渣碱度 在2．4－2．8之间，可保证良好的脱磷效 果。增强熔池搅拌强度可以促进渣钢反 应、强化脱磷过程。为保证充分脱磷，还 需将预处理炉的终渣FeO含量控制在 10％－15％之间。
国内部分钢厂洁净钢工艺探索
在洁净钢实际生产中以宝钢为代表的国内炼钢企业成功开发出非金属夹杂物控制技术，能有效降低和控制钢水精炼前、中、后期的硫化物、氧化铝、 硅酸盐含量，实现了对帘线钢夹杂物成 分和形态的控制，在宝钢大批量生产洁 净的IF＄中已经达到［C］≤20ppm，［N］20ppm，［O］≤30ppm的水平。珠钢生产洁净钢的经验表明可以采 用50％以上冷态的废钢代替 HBI十生 铁生产低残余元素钢水，使Cu<0.08％、CU＋Ni十 Cr＋MO<0.15％，以 满足深冲板要求；在电炉生产中成功应用终点控制工艺，使电炉钢水［C］、［P］ 和温度在同一时间内命中控制目标（命 中率为96％)也是珠钢洁净钢生产中的重要经验之一。武钢成功开发的深脱碳、深脱硫、 钙处理及氮、氧控制技术的洁净钢冶炼工艺，使钢中有害元素控制量达到国际先进水平，生产出以IF钢为代表的超低碳、低氮、低全氧的冷轧深冲薄板用钢，及以X60、X70为代表的具有良好冲击韧性、冷弯性能和抗腐蚀、抗裂纹性的高品级管线钢，彩电系列用钢、造币钢、精密轴瓦钢带、冷轧磁极钢等均具有良好的内在质量和性能。目前，武钢三个炼钢厂的铁水脱硫比达到70％以上，浅脱硫后：ω（［S］）O.010％，深脱硫后：（［S］）≤0.005％。最低时：ω （［S］）≤0.002％，脱硫率达90％以上。舞钢开发出90吨 UHP EAF、LF／ VD炉外精炼的洁净钢冶炼工艺和致密 浇注工艺，将钢中P、S、N、H、O等夹杂 和气体含量降到150ppm以下，从而使 钢板内在质量达到一级探伤标准。成功 生产出P20、718、DIM O42H等合金模 具钢，形成了优碳模具钢以S45C、S50C、S55C为主，合金模具钢以40Cr、 35CrMo、P20、718、2311、2738、DIM O42H为主的品种系列和厚度8－ 410mm的规格系列以满足市场用户对 钢板实物质量的期望和要求。在超洁净钢即超低氧、硫、氮洁净 钢的理论及工艺研究方面，大冶特钢轴 承钢总氧含量最低达5ppm以下，达到国际先进水平，实验用超低硫钢硫含量最低达3ppm；珠钢150t EAF＋LF生产 低碳钢硫含量最低达10ppm，其热轧薄 板无各向异性；兴澄特钢的GCrl5轴承 钢平均含氧量在7．35 * 10-6，最好达 4.3*10-6的水平；攀钢的SP52超细晶 粒钢性能达到5l0MPa强度级别，成功 应用于东风汽车公司进行汽车冲压零 部件。
对构建洁净钢生产体系的几点看法
我们的钢厂必须立足实际。以解决国内急需的高附加值、关键钢材品种为目标，通过建立规范、完整的洁净钢生产体制，来解决适合企业自身设备特点的洁净钢生产的技术问题。
用系统的观点构建洁净钢生产体系洁净钢生产体系构建是一个系统工程，其范围涵盖转炉（电炉）炼钢、炉外处理、连铸与质量、连铸辅助材料等方方面面。具体来说，它包含了配料工艺优化、炼钢工艺优化、精炼工艺优化、 连铸工艺优化、成分精确控制技术、炼钢和连铸功能性耐火材料、炼钢辅助材料、精炼合成渣（系）、非金属夹杂物控 制、先进完整的检测手段、高素质的员工队伍，甚至包括计算机信息技术的应用等诸多内容。比如计算机控制及自动化已成为现代炼钢的重要标志，炼钢过程的计算机控制对于提高劳动生产率、降低成本，尤其是稳定产品质量有着特别重要的意义。在洁净钢体系的构建中就必须结合设备的生产特点、原料条件、对计算机控制系统的综合分析以及现代炼钢的技术发展，从系统工程的角度应用计算机系统通信连通完成包括预出铁工艺、自动拉碳和快速出钢等技术应用，以解决从吹炼条件确定到吹炼过程控制，直至终点前动态预测和调整，吹至设定目标值的计算机控制，确保生产过程中碳温双高命中率的实际问题，从而保证包括钢水洁净度在内的工艺指标的实现。
有针对性地解决生产中的实际问题用户对钢洁净度的要求越来越高， 如大量优钢要求磷含量低于0．015％， 低温用钢、特种深冲钢、镀锡钢板要求磷含量低于0、010％，一些航空、原子能、耐腐蚀管线用钢要求磷含量低于 0.005％以下。再如，由于钢液在脱氧过程中一旦析出A12O3，精炼过程就无法将它们彻底去除，尤其是那些小于50μm的夹杂物，高碳帘线钢生产过程中氧化夹杂物控制技术的关键是避免钢液脱氧过程中析出A12O3，而且要采取措施通过对脱氧和精炼过程控制，使脱氧过程中析出的氧化夹杂物具有良好的变形能力。夹杂物对钢性能的影响与其数量、尺寸、分布、形状和性质都有直接关系， 钢中夹杂物来源于冶炼过程中由钢液自身形成或由耐火材料及渣带入。要开发洁净钢生产技术就必然要求摸清夹杂物的来源、组成、形态和数量，有针对性地进行防范控制。因此就必然要求开展洁净钢冶金物化机理、采取措施降低和细化夹杂物等方面的工艺研究，甚至寻找新的脱氧方法等以指导洁净钢生产。为进一步提高钢的性能，还必须精确地将其成分（包括微合金钢中的V、 Nb、Ti、N）控制在最佳范围并使纯洁度达到钢种要求，对包括 LF、RH、VD、中间包在内 的护外精炼过程进行长期、系统、深入研究。以开发合适的精炼工艺模型指导洁净钢生产。一句话，要实碗洁净钢生产全过程控制，就必须结合生产实际扎实地开展炼钢生产过程的提纯技术，包 括对C、H、O、S、P和金 属、非金属夹杂物的控制技术研究。
重视研究和开发“软型洁净钢“工艺如果想减少钢中的夹杂物和气体．实规洁净钢生产，一般是靠大投人来更新设备实现的，这被称 作“硬型洁净钢”工艺。比方说拥有装备齐全的二次精炼设备。如RH－ OB、RH―MFB、CAS、 KIP、LF、RH―KTB、IR-UT、VD。VOD等无疑可以使洁净钢的生产更加得心应手，但这并不适合每一个钢厂。另一种是在原有设 备基础上，通过改善操作和管理水平，来提高钢的内在质量一，从而实现由低成本优势向高质量优势过渡的工艺一“软型洁净钢”工艺。这种工艺一 般采用糖料、优质铁水、 严格工艺制度保证转炉或电炉操作，钢包底吹菌及喂线精炼、连铸全程保护等工艺措施，使钢的熔炼成分［P］、［S］、［O］、［N］等类的夹杂物尽量降 低。比如建立合适的工艺 措施来保证低碳出钢时 使用低碳、微碳合金保证限制碳含量的钢种；强化 脱氧及防止工序环节二次氧化；合理的洁净度评价等。
结语（1）洁净钢生产过程是 一个通过各种设备和工 艺手段不断净化、提纯优化钢的过程。单纯从技术上讲，在真空中炼钢，质量最好，或者反复提纯，重复若干次，洁净度也可以很高，但如考虑成本和市场因素，显然值得商洽。（2）对于一个钢厂来说，洁净钢体系的构建要坚持以市场为导向，以企业为主体，以产品结构调整。提高产品质量、 提高市场竞争力和生产拳头产品为目标，研究开发适合其自身特点的洁净钢生产工艺，并努力提高洁净钢生产和管理水平。(3)广大冶金工作者必将在我国洁净钢生产体系的构建、建设和完善中发挥重要作用。
