首钢京唐“全三脱”炼钢过程铁素物质流调控的应用基础研究
发布时间：2020-12-24 11:14
为了建立“高效率、低成本的洁净钢生产平台”,首钢京唐设计和建设了“全三脱”这一“新一代可循环钢铁制造流程”。但是,首钢京唐“全三脱”工艺流程的实际生产过程中存在很多问题,一直为钢铁冶金界所关注,并亟待解决。本文基于首钢京唐“全三脱”炼钢过程铁水物质流调控现状,应用冶金流程工程学相关理论,对物质流运行的基本参数（时间、温度、物质量）进行了解析和仿真研究。在此基础上,研究了制约“三脱”比例提高的两个关键技术问题:废钢熔化以及转炉辅料成本。本文分析了“全三脱”炼钢过程物质流运行现状,研究表明,“三脱”比例、成本控制、成分控制以及时间和温度的控制,均未达到设计要求,控制水平与同类型钢厂也存在一定的差距,研究解决“全三脱”问题,应该站在整个钢铁制造流程整体优化的角度,以洁净钢生产平台全流程为着眼点,综合调控物质流的基本参数;通过对物质流运行时间进行解析得知,转炉生产率低、空炉等待时间长,脱磷炉、脱碳炉空炉等待时间平均为19.86分钟和15.91分钟,由于生产节奏慢,导致流程连续化程度不高,工序与工序间的运行,有很大一部分时间是在等待;通过对物质流运行温度进行解析得知,超低碳钢和低碳钢出钢钢水温度...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：187 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１传统洁净钢生产流程??
?北京科技大学博士学位论文???２）由于流程存在回硫、低碳脱磷和钢水过氧化等基本问题，造成磷、硫??和钢中夹杂物控制不稳定；??３）由于渣量大，不能形成渣循环，造成生产成本高，生产效率低。??２．１．３洁净钢冶炼新工艺??洁净钢生产新流程以铁水预处理（“全三脱”）作为钢水提纯的重点，转炉??成为洁净钢生产的主体。通过减少渣量和实现炉渣循环降低生产成本。洁净钢??生产新流程的工艺示意图如图２－２所示。??商炉一？？底铁水思？?转於説？？?少液Ｋ＃?册?ｃｃ??图２－２洁净钢生产新流程??洁净钢生产新流程的主要技术特点：??１）采用铁水高效脱硫工艺和废钢处理技术，严格控制转炉回硫；??２）采用转炉脱硅、脱磷工艺，实现高碳脱磷；??３）采用脱碳炉少渣冶炼工艺，避免炉渣污染；??４）高碳出钢，真空下冶炼低碳钢，避免钢水过氧化；??５）减少渣量，脱碳炉渣作为脱磷剂返回脱磷炉。??新流程的主体思路是以“全三脱”冶炼工艺技术为基础，通过对铁水进行??“全三脱”预处理，实现转炉高碳脱磷、少渣脱碳，提高转炉冶炼效率，降低生??产成本，实现洁净钢高效、稳定、低耗和低成本生产［１１］。??２．２?“全三脱”炼钢过程的发展及应用现状??２．２．１?“全三脱，，工艺及其特点??“全三脱”工艺与传统铁水预处理技术有所区别，传统铁水预处理是指铁??水在进入转炉之前，在一定的场所对铁水进行某种处理后达到所要求为目的的??一道工序。铁水预处理一开始是为了在铁水进入转炉之前对铁水中的有害元素??（Ｓ、Ｐ等）进行脱除［１２％。随着技术的进步，人们为了对铁水中的某些元素（如??Ｃｒ、Ｖ、Ｗ、Ｎｂ等）进行综合利用，在铁水进入转炉前对这些
状??铁水“三脱”技术是８０年代初由日本开发并进入工业应用的一项新的冶金??工艺技术［１８］。铁水‘‘三脱”技术是实现少渣炼钢，稳定和简化转炉操作，提高??钢质，扩大品种和提高炼钢经济指标的重要手段。??Ａ．日本不同类型的“三脱”炼钢厂??１９８７年以来，日本许多转炉炼钢厂重视采用转炉铁水预处理脱磷工艺，并??且得到了快速发展［１９＿２３］，由于不同类型炼钢厂的具体条件不同，产品要求也不??同，其转炉脱磷预处理的形式是多样化的［２４］。其中采用转炉脱磷预处理己占到??很大比例，如图２－３为１９８７？２００５年间日本转炉脱磷预处理的发展进程，到２００５??年，采用转炉脱磷处理的约占５３％。??６０％?????５０％?？?ｎ??＿?４０％?－?ｐｉ?！??ｍ??婆?３０Ｓ?■??袅??｜?２０＊?．?丨??Ｗｉ?ｆｉ?ｎ?ｎ?ｎ?ｎ?Ｉ５！?！?－??ｒ＾ｃｏｏ＞〇－＊—ｃ＾ｅｏｘｒｉｏ＜ｊ＞ｒ？ｃｏｏ？〇ｒ－ｃ？ｉｃ〇Ｔ３ｒｉｒ＞??ｃｏｃｏｏｏｏｓｃｒ＞ｃｎｃ？ｃａ〇（ｓ〇＞ａ＞＜？ｏｏｏｏ〇〇〇??￡？ＣＴ＞〇ｒ＞Ｃ？０＞Ｃ？Ｃ？＜３＞０＞Ｃｆｔ〇＞〇＞＜？０〇〇〇〇〇??图２－３?１９８７年以来日本复吹转炉脱磷的比例变化情况??从工艺过程的分析来看，主要有三种类型的［２４－２５］铁水脱磷预处理工艺。??类型１：脱磷预处理过程与脱碳过程分别在两座转炉内进行（见图２－４，例??如和歌山制铁所的ＳＲＰ、名古屋制铁所的ＬＤ－ＯＲＰ等），其特点是：??？转炉周期时间短（脱磷预处理转炉、脱碳转炉同时平行作业）；??？新建炼钢厂采用此法，可以缩小转炉吨位；??？铁水脱磷预处理后，渣－金属完全分离
【参考文献】：
期刊论文
[1]“全三脱”工艺流程中脱碳渣返回脱磷转炉利用[J]. 董文亮,罗磊,田志红,季晨曦,刘延强,潘宏伟. 钢铁. 2017(05)
[2]应用多因素耦合数值计算210t钢包热状态分级[J]. 袁飞,徐安军,贺东风,汪红兵. 哈尔滨工业大学学报. 2016(07)
[3]神经网络七十年:回顾与展望[J]. 焦李成,杨淑媛,刘芳,王士刚,冯志玺. 计算机学报. 2016(08)
[4]首钢京唐KR高效脱硫技术[J]. 赵长亮,田志红,陈虎,王飞,彭国仲. 中国冶金. 2015(04)
[5]新一代钢铁流程运行实践[J]. 杨春政. 钢铁. 2014(07)
[6]复吹转炉单炉新双渣法脱磷工艺研究与应用[J]. 方宇荣,黄标彩,赖兆奕,陈伯瑜,曾兴富. 炼钢. 2014(03)
[7]国内转炉炼钢生产现状及技术应用[J]. 罗丽军,喻中心. 宽厚板. 2014(01)
[8]炼钢厂钢包红包出钢率的影响因素仿真[J]. 蔡峻,汪红兵,徐安军,贺东风,黄帮福. 钢铁研究学报. 2014(01)
[9]高效低成本洁净钢平台生产实践[J]. 杨春政,魏钢,刘建华,宋军涛. 炼钢. 2012(03)
[10]转炉炼钢利用废钢的研究综述[J]. 杨文远,张先贵,杨勇,刘路长,高卫涛. 中国冶金. 2012(02)
博士论文
[1]高炉一转炉区段“界面技术”优化及仿真研究[D]. 谷宗喜.北京科技大学 2018
[2]钢包蓄热式烘烤及周转过程温度模拟和优化研究[D]. 袁飞.北京科技大学 2018
[3]大型转炉脱磷规律与工艺优化研究[D]. 杨利彬.钢铁研究总院 2015
[4]中高磷铁水转炉双联脱磷的应用基础研究[D]. 刁江.重庆大学 2010
硕士论文
[1]基于Extendsim的炼钢—连铸调度建模与优化[D]. 游潇.重庆大学 2017
[2]基于UML与Plant Simulation的钢包周转调度研究[D]. 肖阳.重庆大学 2012
本文编号：2935558
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：187 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１传统洁净钢生产流程??
?北京科技大学博士学位论文???２）由于流程存在回硫、低碳脱磷和钢水过氧化等基本问题，造成磷、硫??和钢中夹杂物控制不稳定；??３）由于渣量大，不能形成渣循环，造成生产成本高，生产效率低。??２．１．３洁净钢冶炼新工艺??洁净钢生产新流程以铁水预处理（“全三脱”）作为钢水提纯的重点，转炉??成为洁净钢生产的主体。通过减少渣量和实现炉渣循环降低生产成本。洁净钢??生产新流程的工艺示意图如图２－２所示。??商炉一？？底铁水思？?转於説？？?少液Ｋ＃?册?ｃｃ??图２－２洁净钢生产新流程??洁净钢生产新流程的主要技术特点：??１）采用铁水高效脱硫工艺和废钢处理技术，严格控制转炉回硫；??２）采用转炉脱硅、脱磷工艺，实现高碳脱磷；??３）采用脱碳炉少渣冶炼工艺，避免炉渣污染；??４）高碳出钢，真空下冶炼低碳钢，避免钢水过氧化；??５）减少渣量，脱碳炉渣作为脱磷剂返回脱磷炉。??新流程的主体思路是以“全三脱”冶炼工艺技术为基础，通过对铁水进行??“全三脱”预处理，实现转炉高碳脱磷、少渣脱碳，提高转炉冶炼效率，降低生??产成本，实现洁净钢高效、稳定、低耗和低成本生产［１１］。??２．２?“全三脱”炼钢过程的发展及应用现状??２．２．１?“全三脱，，工艺及其特点??“全三脱”工艺与传统铁水预处理技术有所区别，传统铁水预处理是指铁??水在进入转炉之前，在一定的场所对铁水进行某种处理后达到所要求为目的的??一道工序。铁水预处理一开始是为了在铁水进入转炉之前对铁水中的有害元素??（Ｓ、Ｐ等）进行脱除［１２％。随着技术的进步，人们为了对铁水中的某些元素（如??Ｃｒ、Ｖ、Ｗ、Ｎｂ等）进行综合利用，在铁水进入转炉前对这些
状??铁水“三脱”技术是８０年代初由日本开发并进入工业应用的一项新的冶金??工艺技术［１８］。铁水‘‘三脱”技术是实现少渣炼钢，稳定和简化转炉操作，提高??钢质，扩大品种和提高炼钢经济指标的重要手段。??Ａ．日本不同类型的“三脱”炼钢厂??１９８７年以来，日本许多转炉炼钢厂重视采用转炉铁水预处理脱磷工艺，并??且得到了快速发展［１９＿２３］，由于不同类型炼钢厂的具体条件不同，产品要求也不??同，其转炉脱磷预处理的形式是多样化的［２４］。其中采用转炉脱磷预处理己占到??很大比例，如图２－３为１９８７？２００５年间日本转炉脱磷预处理的发展进程，到２００５??年，采用转炉脱磷处理的约占５３％。??６０％?????５０％?？?ｎ??＿?４０％?－?ｐｉ?！??ｍ??婆?３０Ｓ?■??袅??｜?２０＊?．?丨??Ｗｉ?ｆｉ?ｎ?ｎ?ｎ?ｎ?Ｉ５！?！?－??ｒ＾ｃｏｏ＞〇－＊—ｃ＾ｅｏｘｒｉｏ＜ｊ＞ｒ？ｃｏｏ？〇ｒ－ｃ？ｉｃ〇Ｔ３ｒｉｒ＞??ｃｏｃｏｏｏｏｓｃｒ＞ｃｎｃ？ｃａ〇（ｓ〇＞ａ＞＜？ｏｏｏｏ〇〇〇??￡？ＣＴ＞〇ｒ＞Ｃ？０＞Ｃ？Ｃ？＜３＞０＞Ｃｆｔ〇＞〇＞＜？０〇〇〇〇〇??图２－３?１９８７年以来日本复吹转炉脱磷的比例变化情况??从工艺过程的分析来看，主要有三种类型的［２４－２５］铁水脱磷预处理工艺。??类型１：脱磷预处理过程与脱碳过程分别在两座转炉内进行（见图２－４，例??如和歌山制铁所的ＳＲＰ、名古屋制铁所的ＬＤ－ＯＲＰ等），其特点是：??？转炉周期时间短（脱磷预处理转炉、脱碳转炉同时平行作业）；??？新建炼钢厂采用此法，可以缩小转炉吨位；??？铁水脱磷预处理后，渣－金属完全分离
【参考文献】：
期刊论文
[1]“全三脱”工艺流程中脱碳渣返回脱磷转炉利用[J]. 董文亮,罗磊,田志红,季晨曦,刘延强,潘宏伟. 钢铁. 2017(05)
[2]应用多因素耦合数值计算210t钢包热状态分级[J]. 袁飞,徐安军,贺东风,汪红兵. 哈尔滨工业大学学报. 2016(07)
[3]神经网络七十年:回顾与展望[J]. 焦李成,杨淑媛,刘芳,王士刚,冯志玺. 计算机学报. 2016(08)
[4]首钢京唐KR高效脱硫技术[J]. 赵长亮,田志红,陈虎,王飞,彭国仲. 中国冶金. 2015(04)
[5]新一代钢铁流程运行实践[J]. 杨春政. 钢铁. 2014(07)
[6]复吹转炉单炉新双渣法脱磷工艺研究与应用[J]. 方宇荣,黄标彩,赖兆奕,陈伯瑜,曾兴富. 炼钢. 2014(03)
[7]国内转炉炼钢生产现状及技术应用[J]. 罗丽军,喻中心. 宽厚板. 2014(01)
[8]炼钢厂钢包红包出钢率的影响因素仿真[J]. 蔡峻,汪红兵,徐安军,贺东风,黄帮福. 钢铁研究学报. 2014(01)
[9]高效低成本洁净钢平台生产实践[J]. 杨春政,魏钢,刘建华,宋军涛. 炼钢. 2012(03)
[10]转炉炼钢利用废钢的研究综述[J]. 杨文远,张先贵,杨勇,刘路长,高卫涛. 中国冶金. 2012(02)
博士论文
[1]高炉一转炉区段“界面技术”优化及仿真研究[D]. 谷宗喜.北京科技大学 2018
[2]钢包蓄热式烘烤及周转过程温度模拟和优化研究[D]. 袁飞.北京科技大学 2018
[3]大型转炉脱磷规律与工艺优化研究[D]. 杨利彬.钢铁研究总院 2015
[4]中高磷铁水转炉双联脱磷的应用基础研究[D]. 刁江.重庆大学 2010
硕士论文
[1]基于Extendsim的炼钢—连铸调度建模与优化[D]. 游潇.重庆大学 2017
[2]基于UML与Plant Simulation的钢包周转调度研究[D]. 肖阳.重庆大学 2012
本文编号：2935558
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