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首钢转炉“留渣-双渣”炼钢工艺技术开发与应用朱国森1李海波1吕延春1南晓东2秦登平3姜仁波2(1. 首钢技术研究院，北京 100043；2. 首钢迁安钢铁责任有限公司，迁安 064404；3. 首秦金属材料有限公司，秦皇岛 066326)摘要首钢总公司开发了转炉“留渣+双渣”炼钢工艺技术，在首钢迁钢公司和首秦公司进行规模生产，取得了显著的经济效益。
在工艺开发和生产过程中，解决了采用“留渣+双渣”炼钢工艺技术的关键难题：脱磷阶段采用低碱度(%CaO)/(%SiO2)=1.3~1.5和低MgO含量(%MgO≤7.5)控制，解决了脱磷阶段结束难以快速足量倒渣的问题，确保了该工艺的顺利循环；采用低枪位、高强度供氧的工艺，加强搅拌，获得了良好的脱磷效果；通过对生产中溅渣操作、倒渣操作、生产组织等进行优化，使该工艺能够满足正常生产，没有影响钢产量。
关键词转炉留渣双渣炼钢Development and Application of “Slag-Remaining +Double-Slag ” BOFSteelmaking Technology in ShougangZhu Guosen1Li Haibo1 Lv Yanchun1 Nan Xiaodong2Qin Dengping3Jiang Renbo2(1. Shougang Research Institute of Technology, Beijing, 100043;2. Shougang Qian’an Iron and Steel Company, Qian’an, 064404;3. Shouqin Metal Material Company Ltd., Qinhuangdao, 066326)Abstract The “Slag-Remaining+Double-Slag” BOF steelmaking technology has been developed in Shougang Corporation Ltd, and has been applied in large scale in Qian’an Steelworks and Shouqin Steelworks. Three key measures have been taken in this new steelmaking process. To make this process going fluently, low basicity (w(CaO)/ w(SiO2)=1.3~1.5 and low MgO content（≤7.5%）slag are used in the dephosphorization stage to melt slag fast and ensure enough amount of deslagging. Hard blow pattern, low oxygen lance position and high O2 flow rate are adopted to strengthen the agitation of the bath in the dephosphorization stage. By speeding up the slag splashing operations, deslagging operation and optimize the matching process, particularly by optimize the control and matching of the steelmaking, output of steel wasn’t decreased.Key words BOF, slag-remaining, double-slag, steelmaking1前言转炉终渣具有碱度高、温度高、FeO含量高的特点，出钢后将部分或全部炉渣留在炉内参与下一炉次的吹炼，有助于转炉吹炼前期快速成渣，促进脱磷的特点，而且能够节约石灰，降低金属铁损失。
转炉留渣双渣操作生产实践吕凯辉(福建三安钢铁有限公司炼钢厂，福建泉州362411)摘要：介绍了福建三安炼钢厂的转炉留渣双渣操作，以及留渣操作中安全问题的解决措施，分析了应用留渣双渣操作工艺的石灰消耗、钢铁料耗、转炉炉龄、氧耗、冶炼周期、脱磷等效果。
通过优化顶底复吹转炉留渣双渣工艺制度，提高转炉前期脱磷效果，在无铁水预处理的设备条件下可以冶炼高铬铁水，满足了对钢的洁净度要求。
关键词：转炉；留渣；双渣；操作；实践0引言留渣双渣操作是将转炉上炉部分或全部的高碱度、高氧化亚铁的渣留在炉中，然后在吹炼第一期结束时倒出来，重新造渣的操作模式[1]。
该工艺具有高的碱度和比较高的∑(FeO)含量，对铁水具有一定的去磷和去硫能力，且本身还含有大量的物理热，将该种炉渣部分地甚至全部留在炉内可以显著加速下一炉初期渣的成渣过程，提高吹炼前期去磷率、节省石灰用量和提高炉子的热效率。
但在留渣双渣操作中，必须特别注意防止兑铁水时产生严重喷溅[2]。
福建三安炼钢厂研究了留渣操作喷溅和预防的机理，摸索出了1套留渣操作方法，取得了显著的经济效益。
1福建三钢的留渣双渣操作三安炼钢厂结合本厂的实际情况(高炉使用“印尼高铬矿”时，铁水铬含量高，由于铬能显著降低磷的活度，铁水中的铬氧化生成大量Cr2O3，使脱磷渣“硬化”，不利于脱磷反应的进行，转炉渣脱磷能力下降)，实行的生产工艺为：“留渣双渣法”加“高拉后吹”的生产冶炼工艺，留渣双渣法工艺对于高磷高硅高铬等铁水的冶炼比较具有实用性，其工艺流程为：溅渣留渣→进废钢铁水→下枪冶炼→起泡沫渣时提枪倒渣下枪→脱碳升温出钢。
该工艺和一般工艺的差异在于倒渣操作在吹炼中途进行，其原理是：在温度为1320～1420℃时，转炉冶炼脱磷脱硅效果较明显；而温度>1550℃时，转炉渣对于脱磷是反效果的，也即会回磷。
所以在脱硅、脱磷操作基本完成后进行倒渣操作，能有效脱磷，不影响冶炼周期，可以降低转炉石灰消耗和钢铁料消耗。
氧气转炉“留渣+双渣〞炼钢工艺技术研究王新华1，朱国森2，李海波2，吕延春2(1.北京科技大学冶金与生态工程学院，北京100083；2.首钢技术研究院，北京100043)摘要：首钢迁钢公司和首秦公司大规模采用了“留渣+双渣〞转炉炼钢新工艺，大幅度减少了炼钢渣量和石灰、白云石消耗。
文章介绍了其中所开发的3项重要技术：①脱磷阶段采用低碱度(w(CaO)/w(SiO2)∶1.3～1.5)和低MgO质量分数(≤7.5%)渣系，形成流动性良好和适度泡沫化炉渣，解决了脱磷阶段结束难以快速足量倒渣和渣中金属铁质量分数高这两大问题；②针对脱磷阶段底吹搅拌弱问题，采用了低枪位和高供氧强度吹炼方法，利用顶吹氧气流加强金属熔池搅拌，获得了良好脱磷效果；③通过加快生产速度，特别是对“炼钢-精炼-连铸〞生产合理组织调配，在转炉冶炼时间增加大约4min情况下，钢产量并没有减少。
关键词：转炉炼钢；少渣；石灰消耗；脱磷；炉渣中国钢铁工业近20年来开展迅速，对国民经济快速增长发挥了重要作用，但在节省资源、能源和减少炉渣等固体废弃物排放等方面，目前面临着巨大的压力和挑战。
以占中国产钢量90%以上氧气转炉炼钢为例，每年生产约6.2亿t粗钢，要产生6000万t以上炉渣，消耗3100万t以上石灰和700万t以上轻烧白云石，而用于生产炼钢石灰和轻烧白云石的石灰石与生白云石矿产均为重要的不可再生资源。
2001年Ogawa等[1]报道了新日铁开发的MURC转炉炼钢新工艺及其在8t转炉的试验情况，该工艺将转炉冶炼分为2个阶段，在第1阶段主要进行脱硅、脱磷，结束后倒出局部炉渣，然后进行第2阶段吹炼，吹炼结束后出钢但将炉渣保持在炉内，下一炉在炉内留渣情况下装入废钢、铁水，然后进行第1和第2阶段吹炼，并以此循环往复。
近年来，新日铁陆续报道了MUCR工艺相关情况[2-10]，新日铁公司的大分、八幡、室兰、君津等钢厂采用了该工艺，产钢占新日铁总产钢量55%左右，转炉炼钢石灰消耗减少40%以上，但对其中许多关键技术，如液态渣固化、脱磷阶段炉渣碱度、供氧参数、脱磷工艺、倒渣控制等根本没有报道。
转炉炼钢少渣冶炼技术的探索实践陈志平;王多刚;虞大俊;左康林【摘要】介绍转炉少渣冶炼、炉渣热循环利用实践.可分两个阶段,脱碳出钢留渣、冶炼中期脱磷倒渣留渣与脱碳出钢留渣同时进行(留渣+双渣).脱碳留渣冶炼,通过出钢后倒渣、调渣过程控制,抑制留渣造成吹炼前期的喷溅.留渣冶炼使吨钢石灰消耗降低28.6％.“留渣+双渣”试验,控制转炉前期炉渣碱度及全铁,选择合适脱磷渣倒炉点及温度,保证前期渣脱磷率和泡沫化,最终前期脱磷率大于60％,排渣率大于50％.“留渣+双渣”技术,吨钢石灰消耗降低46.9％.【期刊名称】《宝钢技术》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】4页(P17-20)【关键词】转炉冶炼;少渣炼钢;炉渣热循环技术;脱磷【作者】陈志平;王多刚;虞大俊;左康林【作者单位】上海梅山钢铁股份有限公司技术中心,江苏南京210039;上海梅山钢铁股份有限公司技术中心,江苏南京210039;上海梅山钢铁股份有限公司炼钢厂,江苏南京210039;上海梅山钢铁股份有限公司炼钢厂,江苏南京210039【正文语种】中文【中图分类】TF723.3高效、低成本、低排放生产是炼钢技术发展主要方向之一［1］。
20世纪90年代，新日铁提出单转炉实现少渣冶炼MURC［2］(MUlti-Refining Converter)技术。
近年来，北京科技大学与首钢开发SGRS(Slag Generation Reduced Steel making)少渣炼钢工艺技术。
以往少渣冶炼技术概念，主要通过铁水预处理“三脱”技术，使有害元素去除负荷前移，减少转炉渣量［3］。
现指的少渣冶炼技术与上述不同，从热力学条件看，脱磷与脱碳存在矛盾。
首钢曹妃甸炼钢流程采取了新的技术，脱磷炉与脱碳炉分离，抓住转炉冶炼的关键任务的特点，原来1座转炉冶炼功能由2座转炉采取串联作业实现［4］，脱磷炉半钢再用于脱碳炉，脱碳炉炉渣用于脱磷炉，实际上是钢水与炉渣在传质转移，体现高效与精细分工。
转炉“留渣+双渣”少渣炼钢工艺实践李伟东;杨明;何海龙;刘鹏飞;乔冠男【摘要】The key technologies on steelmaking based on the slag reserving and duplex slag process in converter in General Steelmaking Plant of Angang Steel Co., Ltd. are introduced, in-cluding slag reserving and slag solidifying technology, slag fluidity controlling and high efficient dephosphorization technology, fast slagging sufficiently and deslagging technology from molten iron, control technology for slag getting dry and content of FeO in final slag and fast operation technolo-gy based on slag reserving and duplex slag process. After these technologies are used the cost is reduced by 12.19 yuan RMB per ton steel.%介绍了鞍钢股份有限公司炼钢总厂转炉“留渣+双渣”工艺的关键技术，包括留渣及炉渣固化技术、炉渣流动性控制及高效脱磷技术、快速足量放渣及渣铁分离技术、炉渣返干控制及终渣FeO控制技术以及“留渣+双渣”快速生产技术，采用这些技术后，吨钢成本降低12.19元。
【期刊名称】《鞍钢技术》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】5页(P41-45)【关键词】转炉;少渣;留渣;双渣;脱磷【作者】李伟东;杨明;何海龙;刘鹏飞;乔冠男【作者单位】鞍钢股份有限公司炼钢总厂，辽宁鞍山114021;鞍钢股份有限公司科技质量部，辽宁鞍山114021;鞍钢股份有限公司炼钢总厂，辽宁鞍山114021;鞍钢股份有限公司炼钢总厂，辽宁鞍山114021;鞍钢股份有限公司炼钢总厂，辽宁鞍山114021【正文语种】中文【中图分类】TF777少渣炼钢是指转炉冶炼总渣量极少化的一种炼钢工艺。
少渣炼钢一般加入渣料的主要目的是保护炉衬、覆盖钢液、减少金属喷溅，而不再是为了脱P、脱S，因此少渣炼钢的前提条件是铁水必须经过预处理。
目前常用的少渣炼钢工艺有两种，一种是铁水预处理脱硅、脱磷、脱硫的三脱处理，然后转炉冶炼；另一种是转炉双联法冶炼，这两种少渣炼钢工艺均需对铁水预处理或转炉进行较大的设备改造才能够实现，因此在推广上受到一定的限制。
转炉“留渣+双渣”工艺不仅能够降低转炉冶炼渣量和钢铁料消耗，降低生产成本，而且不需要进行设备改造就能实现，同时能够为冶炼低磷钢提供保障，从而扩大低磷钢品种范围，2001年，新日铁开发的MURC转炉双渣工艺工业试验取得成功，但相关关键技术报道较少。
2012年，首钢开发成功SGRS转炉“留渣+双渣”工艺，在首钢迁钢公司和首秦公司推广，也取得了较好的效果。
鞍钢2013年开始开发转炉“留渣+双渣”工艺，通过工业试验，逐步掌握了相关的关键技术，并陆续应用在各吨位转炉上。
本文主要以鞍钢股份有限公司炼钢总厂180 t转炉为例，介绍鞍钢开发的“留渣+双渣”工艺相关的关键技术。
1 转炉“留渣+双渣”工艺简介1.1 新日铁MURC工艺概述MURC工艺流程如图1所示。
该工艺将转炉冶炼分为2个阶段，在第1阶段主要进行脱硅、脱磷，结束后倒出部分炉渣，然后进行第2阶段吹炼，吹炼结束后出钢，但将炉渣保持在炉内，下一炉在炉内留渣情况下装入废钢、铁水，然后进行第1和第2阶段吹炼，并以此循环往复［1］。
图1 MURC工艺流程1.2 首钢SGRS工艺概述SGRS工艺流程见图2。
迁钢公司和首秦公司采用的氧气转炉“留渣+双渣”炼钢工艺主要包括以下环节：（1）转炉冶炼结束出钢后将炉渣留在炉内；（2）采用溅渣护炉将部分炉渣溅至炉衬表面加以固化，再补加一定量的石灰、白云石对炉底液态渣进行固化；（3）炉渣固化情况确认后装入废钢、铁水；（4）进行第1阶段吹炼（脱磷阶段），结束后倒出炉内60%左右炉渣；（5）进行第2阶段（脱碳阶段）吹炼，结束后出钢，但将炉渣留在炉内，进入下炉次冶炼，并以此循环往复［2］。
图2 SGRS工艺流程1.3 转炉“留渣+双渣”炼钢工艺的关键技术从MURC和SGRS两种工艺的对比可以看出，核心均是采用“留渣+双渣”工艺，原理均是利用转炉冶炼前期温度低这一有利于脱磷的反应热力学条件，将上炉终渣（由于温度高已基本不具备脱磷能力）用于下炉吹炼初期（由于温度低，炉渣重新具备脱磷能力）进行脱磷，并在温度上升至对脱磷不利之前，将炉渣部分倒出，然后加入少量渣料造渣进行第2阶段吹炼（可进一步脱磷）［2］。
两者的不同在于SGRS工艺是在MURC工艺基础上，为了保证兑铁安全性，增加了液态渣的固化确认环节。
从目前的公开报道看，首钢针对SGRS工艺在脱磷阶段炉渣流动性控制、氧枪枪位、供氧速率控制以及对炉渣的固化确认技术方面进行了较全面的研究和实践，但对其他关键技术的报道极少，例如脱磷期脱磷率不稳定、过程放渣困难、放渣过程渣铁分离不彻底、脱碳期的炉渣返干严重等技术难题。
2 转炉“留渣+双渣”工艺实践2014年3月以来，鞍钢股份有限公司炼钢总厂在180 t转炉上进行了转炉”留渣+双渣“工艺实践。
2.1 留渣及炉渣固化工艺上炉出钢后，先倒渣，然后根据炉渣情况进行炉渣改质，溅渣护炉，加少量轻烧白云石、加废钢稠渣，然后兑铁。
先倒渣的目的是保持炉内渣量恒定，便于缩短溅渣护炉时间，并固化脱磷期初始条件，稳定脱磷期操作，通过控制倒渣过程转炉倾翻角度控制炉内渣量。
炉渣改质采用含C和MgO的专用溅渣剂进行，根据炉渣状态调整加入量，炉渣过氧化情况下适当提高加入量。
在铁水硅含量较高时，溅渣护炉过程加轻烧白云石稠渣，或在溅渣护炉结束后加入轻烧白云石，通过摇炉处理使轻烧白云石与熔渣充分作用。
此操作不仅能够固化炉渣，还能提高脱磷期炉渣碱度，但须控制加入量，180 t转炉控制加入量不超过2 t，否则影响脱磷期炉渣流动性，从而影响脱磷率。
2.2 炉渣流动性控制及高效脱磷工艺脱磷期炉渣中含有一定的P2O5，同时为了快速倒出足够的脱磷渣，碱度不易过高，这些因素对脱磷不利，经过工业实践逐步形成了如下控制工艺。
脱磷期碱度控制在1.2～1.6。
主要依靠兑铁前加入轻烧白云石调整，如果铁水硅含量过高，轻烧白云石加入量超过2 t，则采用部分或全部活性石灰替代，控制渣料加入量不过高有利于脱磷期快速形成利于倒渣的泡沫渣。
脱磷期吹氧开始后，尽量不加入轻烧白云石和白灰等造渣料。
脱磷期供氧和枪位操作如图3所示。
图3 转炉“留渣+双渣”工艺冶炼操作曲线1—副原料；2—枪位；3—供氧强度其中顶吹供氧强度、底吹气体搅拌强度均按上限控制，目的是加强熔池的搅拌，促进渣铁界面磷的传输，提高渣中磷的分配比。
枪位操作按低-高控制，前期低枪位快速脱硅，快速提高温度达到快速成渣，放渣前高枪位操作，配合矿石加入，提高渣中FeO，从而乳化炉渣，便于放渣操作的顺利进行。
采用该技术后，在铁水磷含量平均0.075%前提下，放渣时刻磷含量一般控制在0.025%～0.040%。
脱磷期脱磷率的分布如图4所示，由图4可以看出，脱磷率最高约达65%。
图4 转炉“留渣+双渣”脱磷阶段脱磷率的分布2.3 快速足量放渣及渣铁分离工艺脱磷期吹炼4～6 min，选择炉渣活跃时倒炉放渣，抬枪后，首先采用氮气吹扫渣面，促进渣铁分离，吹扫时间控制在1～3 min，吹扫枪位控制在4～6 m，待渣成块甩出后开始倒渣。
倒渣要求一步即将炉体倾动至75°～80°，然后缓慢摇炉至近乎水平位置开始放渣。
要求炉渣尽可能多放，控制炉内残渣量小于1/4。
为能够快速足量倒渣，倾翻档位控制要保证80°以内时2 档以上速度（1 min/周）不停顿，80°以上按1档速度（2 min/周）控制，每次停顿时间控制在3～5 s，直至炉渣放净。
采用氮气吹扫后，放渣时刻炉渣中TFe含量显著降低，渣中TFe含量平均为22.12%，基本达到冶炼终渣的TFe水平；而未采用氮气吹扫炉次，渣中TFe含量达到了41.36%。
因此，放渣时刻不采用氮气吹扫对钢铁料消耗的影响较大。
2.4 炉渣返干控制及终渣FeO控制工艺足量放渣导致脱碳期硅含量极低，易发生炉渣返干现象。
由于出钢结束要先进行倒渣，因此要控制终渣FeO含量不过高，从而降低铁耗。
脱碳期操作如图3所示。
枪位按高-低控制，供氧强度按低-高控制，前期高枪位、相对低的供氧强度，提高渣中FeO含量，防止炉渣返干，后期低枪位、高供氧强度促进脱碳，降低终渣FeO含量，降低铁耗［3］。
造渣料采用分批加入方式，在吹炼开始即加入铁矿石等含铁化渣剂以提高渣中FeO含量，防止炉渣返干，根据化渣情况可加入2～3批。
控制每批加入量不过大，但须在高枪位控制阶段加完。
第一批加入：活性白灰40%、轻烧白云石40%、铁矿石30%；第二批加入：活性白灰30%、轻烧白云石30%、铁矿石40%；第三批加入：活性白灰30%、轻烧白云石30%、铁矿石30%。
冶炼终点前及时降枪，控制拉碳时间大于3 min，降低终渣FeO含量或采用底吹后搅工艺降低终渣FeO 含量。
实践认为，为了保护炉衬、覆盖钢液、减少金属喷溅几率，脱碳期渣料加入总量应不低于40 kg/t钢，且控制终渣MgO含量在8%～12%。
2.5 “留渣+双渣”快速生产工艺“留渣+双渣”工艺与常规炼钢工艺相比，增加了放渣操作时间，为了不降低产能，不影响“转炉—精炼—连铸”工序周期匹配，必须加快“留渣+双渣”工艺过程，对此采取了以下主要措施：（1）出钢结束先倒渣，减少炉内渣量，同时对炉渣改质，从而缩短溅渣时间；（2）放渣时控制氮气吹扫时间在1.5 min以内，采用放渣一步到位，缩短放渣时间；（3）控制脱碳期软吹时间在4 min以内，提高冶炼总过程的供氧强度，缩短吹氧时间。
3 转炉“留渣+双渣”工艺对经济技术指标的影响2014年3月份以来，鞍钢股份有限公司炼钢总厂全面推广应用“留渣+双渣”工艺，其中3～7月实施比率达到了18.6%，熔剂消耗、钢铁料消耗显著降低，取得了显著的经济效益。
以三工区180 t转炉为例，阐述该工艺实施后对经济技术指标的影响。
3.1 熔剂消耗据测算，炼钢炉渣温度从1 680℃降低至1 350℃时，脱磷反应平衡常数可大幅度增加6个数量级以上［2］。
