铁水三脱预处理及KR脱硫技术

NortheasternUniversity铁水铁水““三脱三脱””预处理及预处理及KRKR脱硫技术脱硫技术战东平战东平钢铁冶金研究所钢铁冶金研究所莱钢技术交流报告NortheasternUniversity主要内容◆东北大学及本人工作概括简介◆铁水预处理简介◆铁水“三脱”预处理◆铁水预脱硫——KR脱硫技术◆东北大学在铁水预处理技术方面的开发工作NortheasternUniversity东北大学始建于1923年，是国务院首批批准有权授予学士、硕士和博士学位的大学，是国家首批“211工程”和“985工程”重点建设学校。学校设有研究生院、秦皇岛分校、基础学院、文法学院、材料与冶金学院、信息科学与工程学院、等17个院/部。“十五”以来，承担各类科技项目2100多项，获国家和省部级科技成果奖励124项。东北大学NortheasternUniversity材料与冶金学院•成立于1996年10月•下设：钢铁冶金研究所、有色金属冶金研究所材料研究所、冶金物理化学研究所热能与环境工程、材料成形及控制工程、工程热物理、冶金资源与环境工程研究所•拥有13个博士学位授予权学科•2007年学院科研进款额超过5000万元NortheasternUniversity钢铁冶金研究所东北大学钢铁冶金学科是我国建立最早的钢铁冶金学科，也是获国家首批博士学位授予权、重点学科、博士后流动站和“211工程”和“985工程”重点建设的学科。从组建至今，东北大学钢铁冶金学科主持或承担了几乎全部的我国钢铁冶金领域的重大科学研究与技术开发，取得了丰硕的成果，在国内外均有较大的影响。2006年全国重点学科评估中，钢铁冶金学科获得全国排名第一，其中“人才培养”和“学术声誉”两项指标评分都是100分。NortheasternUniversity•姜周华(学术带头人)•科研组•工程组（设备组）战东平李阳龚伟李花兵董艳伍藏喜民余强张天彪沙骏孙郭仲文国会洁净钢冶炼技术不锈钢夹杂物技术炼钢工艺模型开发高氮不锈钢技术电电渣渣冶连金铸自动控制机械设计工艺技术控检制测模设型备““高品质钢冶炼工艺与技术高品质钢冶炼工艺与技术””课题组课题组NortheasternUniversity个个人人简简历历‹战东平，1976年10月出生，博士，讲师。2000年5月留校任教。2003年3月在东北大学钢铁冶金专业获博士学位。‹承担国家博士后科学基金资助项目1项。参加国家十五攻关项目1项、国家技术创新项目2项、辽宁省科技攻关项目4项，宝钢、梅钢、本钢、抚钢等20多项企业课题的研究工作。‹获得省部级科技进步奖奖励5项，市级科研奖励2项。发表学术论文40余篇。参与编写著作4部。NortheasternUniversity科研体系：洁净钢冶炼工洁净钢冶炼工艺技术、品种艺技术、品种及模型开发及模型开发研究范围研究范围洁净钢冶炼用辅助材料开发洁净钢冶炼用辅助材料开发洁净钢新品种、新工洁净钢新品种、新工艺、新技术开发艺、新技术开发铁水预处理与炉外精炼铁水预处理与炉外精炼工艺技术、模型开发工艺技术、模型开发高品质钢冶炼高品质钢冶炼工艺与技术工艺与技术研究方向研究方向学科方向学科方向““985985””工程冶金材料工程冶金材料科技创新平台冶金学科技创新平台冶金学科子方向科子方向————科研方面特殊钢先进冶金工艺与装特殊钢先进冶金工艺与装备教育部工程研究中心备教育部工程研究中心NortheasternUniversity„工艺理论及技术开发了以开发了以IFIF钢、管线钢、硅钢、轴承钢、重轨钢等为代表的钢、管线钢、硅钢、轴承钢、重轨钢等为代表的电炉流程、转炉流程洁净钢高效冶炼工艺理论及应用技术。电炉流程、转炉流程洁净钢高效冶炼工艺理论及应用技术。应用：在国内在国内1010余家钢铁企业得到推广应用余家钢铁企业得到推广应用。。与宝钢、本钢、首钢、北钢等企业合作，成功开发以与宝钢、本钢、首钢、北钢等企业合作，成功开发以IFIF钢、无取向硅钢、钢、无取向硅钢、X80/X70X80/X70管线钢等为代表的板带材产品。管线钢等为代表的板带材产品。与攀钢、抚钢、本钢、本钢特钢厂等多家企业合作开发了重轨钢、轴承钢、与攀钢、抚钢、本钢、本钢特钢厂等多家企业合作开发了重轨钢、轴承钢、齿轮钢等。齿轮钢等。其中，其中，抚钢轴承钢全氧含量最低达到抚钢轴承钢全氧含量最低达到55ppmppm，，平均平均99ppmppm以下。使攀钢在国内首以下。使攀钢在国内首先实现了先实现了350350km/hkm/h高速轨的批量生产。高速轨的批量生产。本钢本钢X70X70等硫含量小于等硫含量小于2020ppmppm的钢种的钢种LFLF冶炼时间冶炼时间最短达到最短达到3737minmin。。宝钢宝钢X70X70、、X80X80管线钢的硫含量最低为管线钢的硫含量最低为33ppmppm。宝钢无取向电工钢采用。宝钢无取向电工钢采用RHRH脱脱硫后硫后[[S]S]≤≤30ppm30ppm，，最低达到最低达到2222ppmppm。。本钢本钢AHFAHF（（CASCAS--OBOB））处理过程可实现处理过程可实现40%40%的脱硫率，该的脱硫率，该技术属国内首创技术属国内首创。。科研方面前期科研成果：（1）洁净钢高效冶炼工艺理论及技术NortheasternUniversity科研获奖在高效精炼技术开发等方面形成了系统创新理论。该技术的实施为抚钢创造了较大的经济效益，到2004年底，抚钢新增产值10亿元，新增效益3亿多元。本人项目执行负责人作为课题执行负责人，在课题的技术创新和理论创新方面做了大量工作。该项目完成后使本钢洁净钢冶炼技术达到国际先进水平，其中铁水预处理关键技术、IF钢[P]=26ppm的控制水平达到国际领先水平。NortheasternUniversity„工艺模型开发开发了宝钢铁水预脱硫粉剂耗量预报模型、宝钢开发了宝钢铁水预脱硫粉剂耗量预报模型、宝钢RHRH喷粉喷粉脱硫模型、脱硫模型、LFLF终点成分及温度预报模型，本钢、梅钢铁水预终点成分及温度预报模型，本钢、梅钢铁水预处理终点硫含量预报模型等。处理终点硫含量预报模型等。应用：应用：铁水预脱硫粉剂耗量预报模型在宝钢一炼钢双枪铁水预脱硫粉剂耗量预报模型在宝钢一炼钢双枪铁水脱硫站在线运行，运行效果良好。铁水脱硫站在线运行，运行效果良好。科研方面前期科研成果：（2）铁水预处理与炉外精炼工艺模型开发NortheasternUniversity„„通过对通过对洁净钢冶炼用辅助材料洁净钢冶炼用辅助材料进行理论与实验研究进行理论与实验研究，并，并结合冶炼设备、工艺和钢种特点，开发了结合冶炼设备、工艺和钢种特点，开发了一一系列洁净钢冶系列洁净钢冶炼用辅助材料炼用辅助材料。。„„包括：包括：转炉出钢钢包渣改质剂、合成渣、脱硫剂，转炉出钢钢包渣改质剂、合成渣、脱硫剂，LFLF炉高效合成渣、预炉高效合成渣、预熔渣、发泡剂熔渣、发泡剂、脱氧剂、脱氧剂，，RHRH脱硫剂，脱硫剂，CASCAS--OBOB脱硫剂脱硫剂，，低碳低硅钢精炼低碳低硅钢精炼渣系渣系等。等。„„应用：应用：在宝钢、本钢、在宝钢、本钢、抚钢、攀钢、抚钢、攀钢、梅钢等梅钢等2020多家企业多家企业应用，获得了较好的应用，获得了较好的应用应用效果。效果。科研方面前期科研成果：（3）洁净钢冶炼用辅助材料开发NortheasternUniversity科研方面„„洁净钢生产新工艺、新技术开发：（1）《基于高能量密度的含氢等离子电弧的新型《基于高能量密度的含氢等离子电弧的新型LFLF炉冶金行炉冶金行为的基础研究》为的基础研究》，采用，采用中空石墨电极向中空石墨电极向LFLF炉内喷入气体炉内喷入气体。。进展：进展：目前目前在在宝钢宝钢1414tLFtLF上上开展试验开展试验，抑制增碳、增氮效果显，抑制增碳、增氮效果显著，在著，在1010号钢冶炼过程中节电号钢冶炼过程中节电3030％％。。已发明专利申请已发明专利申请44项，实项，实用新型专利用新型专利22项。项。（2）大线能量焊接用钢技术开发－氧化物冶金技术，在钢中生长纳米级夹杂物，目前可以达到95％的夹杂物3μm，主要夹杂物100nm～1μm。前期科研成果：（4）洁净钢冶炼新工艺、新技术开发NortheasternUniversity论著2004年～2007年教材、著作NortheasternUniversity2004－2007年，参加学术会议10余次，做论文报告7次。到国内50余家钢铁企业做专题学术报告、交流或访问，到企业做特邀报告10余次。学术交流活动NortheasternUniversity1铁水预处理简介NortheasternUniversity铁水预处理：是指铁水兑入炼钢炉之前对其进行脱除杂质元素或从铁水中回收有价值元素的一种铁水处理工艺。铁水预处理分为：◆普通铁水预处理：铁水脱硫、脱硅和脱磷、铁水同时脱硅、脱磷、脱硫（即“三脱”）。◆特殊铁水预处理：针对铁水中的特殊元素进行提纯精炼或资源综合利用而进行的处理过程，如铁水提钒、提铌、提钨等。铁水预处理简介NortheasternUniversity为了提高钢的质量，改善高炉和转炉的生产条件，铁水炉外预处理技术已在世界各国广泛应用。铁水预处理优点：1）铁水炉外脱硫能给高炉减轻负荷，可降低焦比，减少渣量和提高生产率。2）铁水炉外脱磷、脱硫，可使转炉炼钢渣量减少，做到无渣或少渣炼钢，并可缩短冶炼时间，提高生产能力。3）同时，磷硫的去除对于提高转炉钢的质量是极为有利的。NortheasternUniversity2铁水“三脱”预处理NortheasternUniversity铁水“三脱”预处理“三脱”使传统炼钢工艺发生了显著变化，将脱硫、脱磷放在可以提供更好反应条件的铁水预处理阶段进行，转炉的主要功能则向单纯升温和脱碳反应器的方向演变，由此带来生产效率提高，消耗降低，渣量减少，并使高效率、低成本生产洁净钢成为可能。因此，该方法已为许多钢铁企业采用。NortheasternUniversity国外铁水三脱技术的发展•40年代：北美一些钢厂曾用氧化铁皮在高炉出铁口年进行铁水脱硅•70年代：以日本为代表的钢铁企业进行铁水三脱研究，并于80年代初应用于工业生产•1982年5月：日本住友公司鹿岛厂开发的“住友碱精炼法”—SARP法投产（苏打精炼法）•1982年9月：新日铁君津厂开发的最佳精炼法—ORP法投产，以石灰系熔剂进行脱磷脱硫•80年代：以意大利TARANTO钢厂为代表的欧洲钢铁企也进行了铁水三脱试验，但没有推广•80年代：日本住友金属公司和神户钢铁公司分别开发了采用专用转炉脱磷的SRP法和H炉法NortheasternUniversity传统“三脱”工艺住友公司鹿岛厂的SARP工艺新日铁君津厂—ORP法NortheasternUniversity传统“三脱”工艺川崎千叶厂NortheasternUniversity传统“三脱”工艺神户钢铁加古川厂1-脱硫间2－布袋除尘3－脱硫、磷站4－贮粉仓5－烟气冷却6－除尘7－渣间8－渣除尘9－冷却水10－电气室11－来自高炉12－去转炉NortheasternUniversity传统“三脱”工艺川崎水岛厂鱼类罐作为反应设备的缺点：◆以鱼类罐作为反应设备，罐中存在死区，反应动力学条件不好，在相同粉剂消耗下，需要载气量大，且效果不如铁水罐；◆喷吹过程中罐体振动比较严重，改用倾斜喷枪或T型、十字型出口喷枪后有好转；◆用作脱磷设备后，由于渣量过大，罐口结渣铁严重，其盛铁容积明显降低；◆每次倒渣都需倒出相当多的残留铁水，否则倒不净罐内熔渣，影响盛铁量和下次处理效果；◆用苏打做脱磷剂罐称侵蚀严重。NortheasternUniversity新日铁大分厂铁水预处理工艺传统“三脱”工艺NortheasternUniversity神户钢铁公司H炉法“三脱”工艺三脱结果/%厂名脱硅剂、脱磷剂、脱硫剂配方/%粉剂单耗/kg·t-1O2耗/Nm3·t-1[Si]o/[Si]f[P]o/[P]f[S]o/[S]fηP/ηs铁温度或温降/℃工艺特点新