重在高效率、低成本、快节奏

　钢水二次精炼是洁净钢生产中的重要环节。鞍钢在钢水二次精炼方面坚持走自主研发的创新型道路，尤其在最近几年，自主开发集成了多项关键技术，有效地扩大了生产品种，提升了产品质量。

　　钢水真空精炼工艺的技术进步

　　RH脱硫及钢液净化技术。随着超低碳钢生产的需要，RH装置的功能不断发展和完善，从最初的单一进行钢水循环脱气逐步发展成为满足深脱碳、脱气、化学升温、净化钢水、合金化调整等多功能的真空精炼装置，可以稳定生产成品碳含量小于20×10-4%的超低碳钢，极低碳含量达到8×10-4%。随着无取向硅钢对硫含量要求的不断提高，鞍钢开发出RH-TB脱硫新技术，即在RH-TB脱碳、脱氧、合金化后，将钢中铝含量控制在0.25%~0.3%，加入脱硫剂对钢水进行脱硫处理，处理时间为7min~10min，脱硫剂加入量为8kg/t~10kg/t，提升气体流量为0.6m3/h·t~0.7m3/h·t，脱硫率稳定控制在50%~60%。

　　研究人员利用扫描电镜对精炼过程中夹杂物的成分变化进行分析后发现，在Al脱氧后，钢液中的夹杂物主要是A12O3夹杂，加入脱硫剂以后，夹杂物中的MgO、CaO含量逐渐增加，夹杂物逐渐转变为MgOA12O3尖晶石夹杂物和CaO-MgO-A12O3复合夹杂物。RH处理结束后，夹杂物组分正好位于相图中的低熔点区。

　　在RH循环条件下，钢水与脱硫剂可充分作用，同时钢中Al含量较高，被还原出的[Mg]和[Ca]与钢液中的A12O3夹杂发生反应，因此夹杂物中Mg和Ca元素含量逐渐增加，最终生成CaO-MgO-A12O3低熔点复合夹杂物。当钢液中[Mg]含量达到0.0001%以上时就可以生成尖晶石夹杂物，而通过取样分析，加入脱硫剂后，钢水中的[Mg]很容易达到0.0001%以上。同理，随着钢液中的[Ca]增加，[Ca]同样与夹杂物中的A12O3反应，使夹杂物中的CaO逐渐增加。A12O3夹杂转变为低熔点夹杂后，可通过液滴凝并的方式长大，这种长大速度远大于固态夹杂物烧结的长大速度。此外，钢包顶渣对液态夹杂物的吸附能力远大于对固态夹杂物的吸附能力，有利于夹杂物去除。

　　研究人员对加脱硫剂和未加脱硫剂处理的铸坯中夹杂物进行了金相检验及扫描电镜分析，取样位置在铸坯厚度1/4处。检测结果显示，加入脱硫剂后钢中夹杂物的数量和粒径都明显减小。

　　RH喷粉快速脱碳及钢水净化技术。为了满足RH快速脱碳的需要，鞍钢开发了RH-AS技术。所谓RH-AS（ASIDE SPRAY POWDER简称）即对RH上升管的提升气体管路进行优化设计，并采用Ar为载体喷吹碳酸盐粉剂，通过粉剂分解反应在钢液中原位生成大量细小的气泡从而促进脱碳反应的进行，粉剂加入量为0.5kg/t~15kg/t。例如喷吹CaCO3粉剂，粉剂喷入钢水后在高温下分解为CO2气体和CaO质点，CO2参与脱碳反应，而细小的CaO质点弥散分布在钢液中形成渣滴。此渣滴尺寸细小，上浮速度慢，在钢液的循环过程中易与脱氧产物A12O3发生碰撞，从而吸附A12O3生成低熔点的液态非金属夹杂物，更加有利于钢水净化。与常规工艺相比，该技术脱碳速度更快，平均缩短RH处理时间在3min以上。

　　鞍钢采用RH-AS工艺处理过的15罐钢铸坯平均T[O]值为10.02ppm，而对比罐次平均T[O]值为15.23ppm，降低了34.21%。而且采用该工艺处理后，铸坯的最低T[O] 值可以达到8ppm，这对于采用常规工艺生产低碳铝镇静钢来说是很少见的。

　　VD真空精炼工艺。与100吨LF炉相匹配的VD装置，主要完成对钢水的脱氢、脱氮、脱氧、脱硫，促使夹杂物上浮等功能。经VD处理后钢水的脱硫效率可以达到40%左右，极低硫含量在5×10-4%以下。对于中、高碳钢，VD脱氮效率达到60%以上，成品氮含量控制在35×10-4%左右，成品氢含量小于1×10-4%。VD破真空后对钢水进行一段时间的弱吹氩搅拌，保证氧化物夹杂充分上浮，实现钢水全氧含量小于7×10-4%。

　　钢水的渣精炼及再加热工艺技术

　　鞍钢本部炼钢总厂和鲅鱼圈炼钢部具有100吨钢包炉(LF)6座、180吨钢包炉1座和260吨钢包炉3座，主要完成钢水的加热升温、脱氧、脱硫，促使夹杂物上浮去除和合金成分调整等功能。

　　铸余渣热态循环利用技术。连铸铸余钢渣中的剩余钢水量、钢渣热量和渣中剩余的、未被充分利用的石灰含量均对炼钢生产具有重要作用，铸余钢渣热态循环利用不仅实现铸余钢渣中钢水量和钢渣显热的同时回收，还可以利用热态渣对钢水进行进一步的精炼处理。

　　钢水经LF精炼上机浇铸后的铸余渣具有较高碱度、较低的氧化性和一定的硫容含量，熔渣具有一定的脱硫能力，因此可以将此铸余渣返回LF炉继续使用。在实际的LF精炼过程中，可根据钢种需要，选择只采用铸余渣对钢水进行精炼处理或铸余渣＋精炼渣料处理两种模式，大大降低生产成本。同时，铸余渣热量的回收可以节约电能消耗，利用铸余渣对100t钢水进行处理可节约供电时间2min~3min。但铸余渣回收后，LF精炼炉渣量过大，钢包净空减小，为了避免钢渣外溢须要适当减少底吹气量，导致钢水碳合金化时间延长。

　　为了解决这一问题，鞍钢进一步开展了转炉出钢过程碳脱氧技术的研究，即在转炉出钢过程中先用增碳剂对钢水进行初脱氧，此后加入传统的脱氧合金，降低脱氧成本，而且可以先对钢水进行增碳处理，降低LF炉增碳压力。此举取得了明显的效果，缩短LF炉处理时间7min~19min，同时大大提高转炉出钢过程铝的收得率，降低合金成本3元/吨钢~4元/吨钢。

　　LF高效升温节能降耗技术。鞍钢鲅鱼圈分公司炼钢部260tLF钢包炉的供电档位分为13档，随着电压逐渐降低，电弧逐渐缩短，一方面电弧稳定性逐渐增强，另一方面电力回路损失逐渐加大。这就导致电弧的加热升温速率UT和电能利用率（η）均先随电压（V）降低而增加，达到峰值后再随电压降低而减少，呈现倒V形。

　　鞍钢通过采集LF升温前后过程渣厚、升温时间、档位、Ar搅拌、升温前后钢水温度与电耗等数据，改变LF升温过程供电技术参数，优化了供电曲线与升温制度，吨钢平均节电3千瓦时。

　　另外，针对目前发泡剂加入量大、发泡时间短、稳定性差、成本高等缺点，鞍钢开发了新型LF用发泡剂，其升温热效率要高出原发泡剂40%，大幅提高LF升温效率，降低LF升温电耗，吨钢平均节电5千瓦时。

　　新型发泡剂能够实现完全埋弧，可听到的噪音基本消失，从而减少了电弧的噪音污染，改善了工厂环境，同时能大量减少电弧导致的钢包耐火材料损耗，延长钢包衬的寿命。新型LF发泡剂(100千克/炉)替代原发泡剂(300千克/炉)，在取得相近的发泡效果时，可降低成本3.5元/吨钢。

　　LF高效脱硫技术。为满足超低硫钢生产的需要，鞍钢开发了钢水扒渣技术，对个别转炉出钢挡渣失败的罐次进行钢水扒渣处理，扒渣量为5kg/t～6kg/t，扒渣后加入一定量石灰和专用铝质改性剂对未扒出的顶渣进行改性处理，渣中FeO＋MnO含量由改性前的15%~30%降低到5%以下。通过高效顶渣改质、优化造渣制度和底吹工艺，LF脱硫效率可以达到70%~90%，极低硫钢硫含量可达到5×10-4%以下，为批量生产极低硫钢创造了条件。

　　未来重点仍是高效率、低成本和快节奏

　　作为洁净钢生产中的重要环节，钢水二次精炼应进一步实现高效率、低成本和快节奏。这其中，应重点关注钢包顶渣对钢水洁净度的影响以及精炼时间对钢水温度的影响，缩短精炼处理周期。这一方面须要提高RH的处理功能和水平，使得钢水尽量少采用LF处理；另一方面须对LF的生产技术进行优化，降低生产成本，同时关注精炼过程钢水脱硫对回磷的影响等。

　　展望鞍钢精炼技术未来的发展，应在以下3个方面开展工作：一是精炼过程加入的原材料对钢水洁净度的影响。努力提高石灰、化渣剂等精炼原料的纯净度水平，降低其有害元素S、P的含量，提高各种原料的利用水平，降低生产成本。二是精炼耐材质量波动对钢水洁净度的影响。努力实现耐材质量稳定化，对钢水质量无害化，开展耐材对重点品种质量影响的技术攻关。三是电场、磁场技术在钢水二次精炼中的应用。