冶金青年学术交流会001
董金刚高工021-********
宝钢一炼钢精炼设备功能比较分析
董金刚
宝钢分公司制造管理部,
上海
201
900
摘 要针对宝钢一炼钢精炼设备种类多数量多的特点比较了各精炼设备的功能及其实现功能的优缺
点
优化和简化了部分钢种的精炼工艺
释放了瓶颈工序RH
的产能
同时减轻了对RH 产能的制约作
用
提出了精炼工艺中几个需要探讨的问题
关键词
精炼
优化
产能
Function Comparative Analysis of Refining Equipment In Baosteel No.1 Steelmaking Plant
DONG Jin-gang
(Baosteel Manufacturing Management Department
201900
Shanghai, China)
Abstract : In allusion to the features of many types of and lots number of refining equipment, the functions of refining machine are compared ,the advantage and disadvantage of implementing refining function are conferred. some steel grades’ refining process are optimized and simplified ,RH production capacity which is the choke point is set free, at the same time ,the restriction to RH production capacity is released, several problems that need discuss in refining process are put forward. Key Words : refine, optimization, production capacity
1 前言
钢水精炼就是利用各精炼设备完成对钢水
成分
质量的控制和钢水温度
时间的调节
为实现这个目标可以利用单一的精炼设备或
单一的精炼工艺
也可利用多种精炼设备或多
种精炼工艺的组合相应有单一和组合的精炼
处理方式
宝钢分公司
以下简称宝钢一炼钢的精炼设备有2台RH 1台LF 2台
CAS 1台
KIP 这些精炼设备除各自具有独特的精炼功能外
相互之间还具有相同或类似的功能
为充分发挥各精炼设备的功能特别是发挥瓶颈精炼工序的功能优化
简化精炼工序流程有必要对一炼钢精炼设备的功能进行比较分
析
2 工艺流程及其主要钢种
从图1看出宝钢一炼钢工艺流程总体上呈现串联结构但工序内部有并联交叉和组合的联结方式是一个复杂的流程结构其复杂性主要体现在钢种流向多精炼路径多
精炼时间长工序交叉多此外浇注钢种多
平面布置复杂铸机间工艺差异大也对生产组织带来相当大的
难度单一精炼处理方式有
RH
CAS
LF 当连浇钢种为单一精炼处理时流程相对简单有利于连铸产能的发
挥组合精炼处理方式有
RH+LF
LF+RH
RH+KIP 当连浇钢种为组合
精炼处理时特别是需要经过LF
处理时精炼的过程时间大大延长不仅使连浇炉数和其它精
炼处理受到限制
同时钢水在钢包停留时间长行车占用时间长
钢包周转变慢钢水温度波动
2
大
并且使生产的柔性和灵活性降低表现在CAST
间隔时间长
异常终浇多生产受设备的
制约作用大
图1 宝钢一炼钢工艺流程图
Fig.1 Process chart of NO.1 steelmaking plant
宝钢一炼钢生产的钢种主要有三个流向厚
板轧机一热轧条钢厂厚板厂的品种主要有船板管线钢结构钢等
条钢厂的品种有钢帘
线弹簧钢钻杆等一热轧流向的品种钢主要有超低碳钢主要是IF 钢管线钢高强度集装箱用钢以及中高碳合金钢这些钢种或者因碳含量氢含量的要求需要RH 处理或者因硫含量合金含量夹杂物控制而需要LF 处理由于品种钢几乎都需要经过RH 处理而受品种结构工艺路径前后工序及生产组织等诸多因素的影响RH 的生产能力不能充分发挥RH 工序成为流程中的瓶颈工序严重制约着连铸品种钢的产能增加
３ 一炼钢精炼设备功能比较
表1为宝钢一炼钢精炼设备功能分布从表1看出RH 的精炼功能最为强大在脱气脱氢和脱碳功能上RH 有独特性LF 在脱氧去夹杂和不污染钢水条件下的升温功能上有优势CAS 具有对成分温度控制和净化钢水的功能由于CAS 精炼周期短CAS 处理钢种能满足连铸长时间多炉连浇KIP 的精炼功能主要体现在脱硫和钙处理上同时由于KIP 与CAS 共用合金料仓KIP 也具有合金化和净化钢水的功能最初KIP 主要和RH 组合使用满足脱硫和钙处理要求后来由于RH 增加了喂丝设备RH 也能进行钙处理随着铁水储运设备脱硫能力的加强及在对极低硫钢水的再脱硫时KIP 不及LF 的脱硫效果好加之KIP 不能对钢水升温以及对CAS 处
3
理的干扰KIP
的使用在逐渐减少目前KIP 仅用作钢水的临时脱硫和CAS
故障时的备用
表1 精炼设备功能分布
Table 1 Function distribution of refining equipment
RH CAS LF KIP
脱碳
∨
×
×
× 脱硫 × × ∨ ∨
脱气 ∨ × × ×
脱氧 Ο Ο ∨ Ο 去夹杂
∨ Ο ∨ Ο
合金化 ∨
∨ ∨ ∨ 均匀化
∨ ∨
∨ ∨ 升温 ∨ ∨ ∨ ×
钙处理
∨
×
∨
∨
注∨Ο×分别表示效果好效果一般
没有效果
从表1可知有些精炼设备具有相同的精炼功能但由于实现的方式和方法的不同在具体选择这些精炼设备时会有不同的考虑
RH CAS LF 都有升温的功能但RH 和CAS 采用化学方法升温LF 采用物理方法升温化学升温的同时使钢水的夹杂物增多物理升温则不会带来新的夹杂物
因此LF 在对合金化后钢水的升温特别是在挽救连铸低温钢水上有优势LF 和KIP 都有脱硫功能
但LF
采用渣脱硫脱硫的同时可升温
KIP 采用
顶部喷粉脱硫在对极低
硫如
S ≤30×10-6
钢脱硫时渣脱硫的效果好
由于脱硫
后钢水温度损失KIP 脱硫后需要在其它精炼设备上升温CAS 和KIP 采用钢包底吹氩使钢水搅拌的方式去夹杂RH 采用真空使钢水循环的方式去夹杂LF 采用钢包底吹氩和钢包液面加复合渣去夹杂一般而言搅拌对去除大的夹杂物有利钢水循环对去除小的夹杂物有利在LF 处理时
加入酸性复合渣
可去除碱性夹杂即LF 可对
夹杂物进行选择性控制
钢种精炼工艺的选择是根据钢种的成分
质
量要求和精炼功能的比较来确定的
单一的精炼方式基本上满足工序匹配的时间关系并有利于
流程的进一步优化
多种精炼设备的组合能生产
成分或质量要求特殊的钢种
但在时间的匹配上不利于连铸的连连浇因此为简化工艺流程精炼设备在不断扩展新的功能
如RH
在原来脱气
脱碳基础上
增
加升温和钙处理功能
使原来
RH+KIP 的工艺简化为RH 工艺KIP+RH+KIP 的工艺简化为RH 和LF 的组合目前一炼钢组合精炼方式主要表现在RH 和LF 的组合RH 和LF 方式的组合可生产硫含量极低气体含量低合金含量高
夹杂物要求严格的钢种
４ 精炼工艺优化简化讨论
精炼工艺的优化是指通过对钢种与精炼功能的详细比较分析后重新确定钢种的精炼工艺达到精炼功能和钢种的最优化配置精炼工艺优化方向是LF →RH →CAS 精炼工艺的简化是指在对钢种成分和质量分析的基础上将组合精炼工艺改为单一精炼工艺实现流程匹配的优化精
炼工艺简化方向是RH+LF →LF RH
由于LF 工艺处理时间长与其它精炼装置分侧布置其对
生产的影响较大表现在钢种的连浇性差对RH 处理的制约不利于行车作业等因此这里讨论LF 处理钢种精炼工艺的优化和简化根据宝钢的实际情况具备以下条件之一可选择LF 工艺1
钢中S ≤30×10-6
2钢中合金元素含量和大于2.4%
3钢种对夹杂物有特殊要求选择LF 和RH 组合工艺的条件是除满足LF 工艺要求外还需要有气体含量的要求H ≤2.510-6
根据上述要求对一炼钢生产的钢种进行了精炼工艺的审视
优化和简化了部分钢种的精炼工艺扩大
4
了RH
生产能力减少了LF
处理量
满足LF 工艺条件的超低碳钢如何采用精炼
工艺超低碳钢即使满足LF 工艺的条件也不能经过LF
处理原因是处理这类钢时需要先在RH
通过碳
氧的反应来脱碳在随后的LF 处理时无论脱硫合金化或者去夹杂都需要升温若采用在RH 升温而避免在LF
升温则LF 工序的温
度控制难度很大而LF 在用石墨电极加热时会
使钢水增碳目前这类钢的生产只能通过RH 和
其它精炼装置的组合来实现RH+LF 和LF+RH 精
炼工艺如何选择从生产实绩看这两种方式在RH 的处理时间和在LF 的处理时间都没有明显差异RH+LF 主要是利用RH 的脱碳功能以生产碳含
量较低的钢种因为LF 在合金化和升温过程中会增碳若先采用LF 处理则在RH 处理时不能对钢水脱碳LF+RH
则更有利于对气体含量的控制更适合于对气体含量要求严格的钢种采取的精
炼工艺选择LF
工艺的合金含量如何确定合金含量高时向钢水加入的合金多
钢水温降大若采用RH 或CAS
工艺的化学升温则会造成大量的夹杂物污染钢水延长精炼时间若采用转炉高温出钢则会使冶炼时间延长钢水中氧含量高后续温度难控制因此对高合金钢种采取LF 的精炼工艺
在合金化的同时对钢水升温目前确定的合金含量是一个经验值至于该数据是否需要优化需要从成分温度控制和流程的优化等综合考虑如何进一步继续精炼工艺的优
化和简化工作钢种的成分设计和质量要求决定其生产工艺即设计决定工艺目前精炼工艺的优化和简化工作是在一定的成分和质量条件下进行钢种成分和质量状况的审视是进一步优化和简化精炼工艺的基础为此需要深入分析成分和性能的关系即实物控制
包括成分的控制性能的控制
水平如何
成分可否调整
成分调
整后的精炼工艺如何优化等 ５ 结语
受多种因素的影响一炼钢RH 工序为流程中的瓶颈工序严重制约着连铸品种钢的产能发挥比较了一炼钢各精炼设备的功能及其实现功
能的优缺点对钢种精炼工艺的选择有参考作用精炼工艺优化的目的是实现精炼功能和钢种的最优化配置精炼工艺优化方向是处理时间长的工艺向处理时间短的工艺转化复杂处理工艺
和简单处理工艺转化即LF 向RH
优化RH 向CAS
优化精炼工艺简化的目的是实现流程匹配的优化精炼工艺简化方向是组合精炼工艺向单
一精炼工艺转化即RH 和LF 的组合工艺向LF 或RH
单一工艺转化在此基础上优化和简化了
部分钢种的精炼工艺扩大了RH
产能可减轻组合处理对RH
产能的制约作用提出了精炼工艺中几个需要探讨的问题钢种成分和质量状况
的审视是进一步优化和简化精炼工艺的基础