炼钢厂青年“创享汇”2023年度第九期| 双联钢钢水质量稳定控制集成工艺研究与应用

炼钢群团

炼钢厂青年“创享汇”栏目2023年度第九期 此栏目主要展示炼钢厂团员青年在平凡创新、自主改善、科技创新合理化建议等创新方面好成果、好项目激发团员青年的创新热情为炼钢厂创新创效插上青春翅膀 【改善案例】 《双联钢钢水质量稳定控制集成工艺研究与应用》 改善人 炼钢厂高鹏 问题表述 　　我厂目前双联品种钢的生产实际，仍然存在中间包过热度控制不稳定、脱硫效率低、极限脱硫率低、氮含量控制不稳定以及夹杂物超标的问题，极大地制约了日照公司进一步拓宽市场、开发新钢种的研究，因此在当前工艺的基础上再进一步创新和优化，提高钢水洁净度的研究具备极大的意义。。 原因分析 通过现场观察：发现问题如下：1.钢水温度控制不稳 生产现场生产节奏、钢包包况、等待时间以及脱硫压力等因素对钢水温度影响较大，主要依靠炉长等职工利用经验判断钢水出站温度，存在较大的不稳定性，经常出现中间包最高过热度＞30℃的现象，当中间包过热度高于35℃时连铸机即需要降低拉速，一方面不利于正常的生产顺行，另一方面拉速波动带来的非稳态会导致铸坯质量下降2.钢水脱硫率低 双联品种钢对于钢水中的[S]要求严格，多数要求[S]≤0.0030%，当LF进站[S]含量较高时，受钢水温度、炉渣脱氧效果、底吹以及节奏的影响存在脱硫效率不高、极限脱硫率低的问题，严重制约了品种钢的冶炼和质量控制。3. 钢水氮控制及去除难 钢水中的氮容易在凝固过程中与Ti结合析出，形成氮化钛夹杂物，影响钢水质量。在冶炼过程中，LF加热时若顶渣较薄、加热时间过长等都会促使钢水吸收空气中的氮，增加钢水中的氮含量；RH真空精炼炉对于氮元素的去除率不高，若LF氮含量增加较多，则会使成品氮含量偏高。因此若要控制钢水中的氮含量则需要降低LF增氮、提高RH的脱氮效率和极限脱氮率。4.铝系夹杂物生成多去除难 转炉出钢及LF脱氧多使用铝粒、铝线等对钢水和炉渣脱氧，钢水中生成大量的Al2O3夹杂极难去除严重影响钢材品质. 改进措施 1. 钢水温度动态控制（1）通过现场观察、跟踪，确定了二步3#、4#、5#机的最佳过热度范围并进一步固化成为标准。（2）LF单次加热时间由≯12min调整为≯25min，提高LF的单次加热时间，减少LF的加热次数，LF升温效率更高、温度更均匀，防止LF“欠加热”导致的钢水温度偏低。（3）制定完善了二步3#、4#、5#机生产过程中的标准节奏和标准出站温度。（4）根据钢包包况不同，制定了新包一、大修包等8种类型的钢包温度补偿模型，防止钢包温降大导致的温度偏低。（5）根据等待时间制定完善了等待时间与钢水温降的补偿模型。 2. 钢水硫含量控制技术优化完善（1）开发碳化钙、焦粉预脱氧技术项目开展前，LF多使用铝粒、铝线等对炉渣脱氧，但是会增加钢水中的Al2O3夹杂，同时受化渣情况影响，脱氧存在一定的滞后性。针对铝脱氧带来的问题，攻关团队提出利用焦粉、碳化钙对炉渣进行预脱氧，减少铝系合金的用量，将脱硫节点提前。同时，在冶炼前期向炉内加入碳化钙可以有效活化渣面，提高LF加热过程的埋弧效果，防止加热过程中的二次氧化。（2）开发加热过程深脱硫技术使用焦粉、碳化钙预脱氧后，炉渣氧化性降低，具备脱硫的热力学条件，同时在LF加热过程中，渣、金界面活跃，具备较好的脱硫动力学条件。攻关团队提高了LF一次加热时间和目标温度，进一步提高脱硫反应的热力学条件，同时将钢包底吹氩气流量由原本的10-20m3/h提高至30-40m3/h，进一步增加渣、金之间的反应，将脱硫的节点提前，提高脱硫效率，减少过程大氩气搅拌带来温降，节约电耗。（3）制定完善石灰动态加入标准实际生产过程中，完成脱硫任务加入的石灰量主要依靠炉长经验判断，若加入石灰量偏低则不能完成预定脱硫任务，导致二次脱硫，延长处理时间；若加入石灰量偏高则会出现渣稠、过脱硫，造成成本浪费。攻关团队利用理论计算炉渣的硫容量和硫的分配比，再结合现场实际的生产经验，制定和完善了石灰加入标准，依靠ΔS含量不同，按标准加入石灰，既保证了脱硫一次成功，又有效防止了成本浪费。3.全流程控氮技术（1）制定完善LF渣厚控制标准试验发现，若LF渣层较薄，则LF冶炼过程中就会增氮明显，经过试验，攻关团队确定了合理渣厚，既降低LF加热过程增氮，又能保证顶渣量的经济性和RH冶炼条件。（2）优化LF底吹控制结合前文所述底吹控制要求，在保证脱硫率的基础上降低大氩气搅拌时间，减少LF增氮。（3）调整RH提升气体流量试验证明，RH脱氮率与提升气体环流量存在正相关关系，因此，当增加RH提升气体流量时，可以有效提高RH冶炼过程脱氮率。 4.钢水高效净化技术（1）焦粉、碳化钙预脱氧技术LF冶炼过程使用焦粉、碳化钙进行预脱氧，可以有效减少LF处理过程铝系合金的用量，减少LF处理过程中Al2O3夹杂的产生。（2）RH后加钛铁技术研究表明，过早加入钛铁会导致钢水中产生较多的氮化钛夹杂，影响钢水质量，项目提出在RH开始高真空后五分钟后加入钛铁，可以有效去除钢水中的钛元素夹杂，减少氮化钛的生成。（3）两段式软吹技术根据试验，RH冶炼完毕后采用两段软吹+钙处理技术，一方面第一段软吹可以有效促使钢水中的夹杂物上浮，另一方面可以使不能上浮的夹杂物受到钙元素的变性处理，减少夹杂物的危害性 改善效果 1.技术经济指标（1）开发钢水温度动态控制模型,降低节奏､钢包包况等异常问题对温度控制的干扰,中间包过热度15-30℃合格率由56%提高至72%以上,中间包恒温合格率≥99%｡（2）开发超低硫钢硫含量控制技术,双联钢种硫含量最低可控至1.6ppm,钢材有害元素降低明显｡（3）开发全流程控氮技术,LF增氮率由30%降低至14%,RH脱氮率由20%提高至24%,RH处理完毕的钢水氮含量控至12ppm｡（4）开发钢水高效净化技术,通过复合预脱氧技术､RH物料优化､RH处理完毕后两段式软吹,极大提高钢水洁净度,全氧含量控至10ppm以下,最低控至7ppm｡2.创新创效情况（1）通过LF深脱硫降低MnS夹杂、控制中间包过热度提高铸坯低倍稳定性、延后加Ti降低TiN夹杂，探伤钢种探伤合格率提高，2022年平均探伤合格率99.38%，21年平均99.16%，探伤钢材每月按3.3万吨计算、贡献率50%，吨钢效益139.59元，则创效为：3.3*12*（99.38%-99.16%）*0.5*139.59=6.08万元（2）优化中间包过热度、将脱硫节点提前，LF出站温度降低及节约过程温降约5℃，平均节约加热时间1min/炉，按电耗500Kwh/min、三座LF炉年产量2.5万炉、电价0.68元计算、贡献率80%，则可创效：1*500*2.5*0.68*80%=680万元（3）延长单次加热时间，减少起弧时电量损耗及分钟电耗，至少可节约100Kwh/炉，则创效：100*2.5*0.68=170万元合计创效6.08+680+170=856.08万元 创新点 <ol><li>解决了炼钢厂LF炉加热过程，对于钢水升温时间以及渣况优化的自主优化调节，提高了升温效率。</li><li>根据加热时间按照比例减少加热时间，有效的节约了电耗减少了加热时间。</li></ol> 创新感悟 1.任何问题需要系统思考、全局把控，有问题不可怕，可怕的是习以为常，不加以重视。2.改善项目是需要团队心往一处想，劲往一处使。3.作为一名一线骨干人员，对于现场我们至少要学懂、弄通、做实每项技术工作，才能真正起到带头作用 图文、视频提供｜高鹏、刘卓智、张子豪编辑｜张子豪审核｜辛乐众共青团山东钢铁集团日照有限公司炼钢厂委员会