张丰红

摘 要：该文主要介绍SGRS工艺，SGRS工艺的核心内容及主要优点，结合现阶段酒钢铁水条件，设备特点及SGRS工艺特点，对SGRS工艺在酒钢应用的现状及存在的问题进行分析，倒不出足量前期高效脱磷渣是酒钢SGRS工艺的主要问题，因此对SGRS工艺进行优化，进行了多炉次试验，试验炉次铁水硅含量在0.41%～0.67%之间，铁水磷含量在0.010 9%～0.133%之间，实验前期炉次石灰加入较理论计算稍多，其余炉次基本按照理论计算操作，并通过计算优化冶炼过程操作，基本都能够倒出足量脱磷阶段炉渣，达到降低石灰消耗及转炉总渣量，降低钢铁料消耗的目的，对实际生产具有指导意义。

关键词：SGRS工艺 生产优化 石灰消耗 钢铁料消耗

中图分类号：TF713 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）02（a）-0042-03

钢铁工业作为重要的基础产业，近30年来发展非常迅速，其中尤为中国钢铁工业的崛起令人瞩目。在高度重视可持续发展的今天，钢铁工业在节省资源、能源和减少炉渣、烟尘等固体废弃物排放方面，面临着巨大压力和挑战；氧气转炉每生产一吨钢，大约消耗40～60 kg石灰，12～20 kg轻烧白云石，并产生90～110 kg炉渣；炼钢炉渣经过热闷，滚筒等方法处理后，主要用作路基石料，经济价值很低。

SGRS是Slag Generation Reduced Steelmaking的英文缩写，意为“少渣冶炼”，在酒钢又叫“留渣——双渣”，以下通称SGRS工艺，日本新日铁最早在转炉开发应用了转炉SGRS工艺，降低了40%石灰消耗和30%渣量。自2011年3月开始，迁钢在5座210 t顶底复吹转炉和首秦公司3座100 t顶底复吹转炉上对转炉SGRS工艺开展了试验研究。迁钢和首秦公司采用SGRS工艺产钢比率分别达到了79.1%和81.1%，吨钢石灰消耗分别降低了47.3%和41.1%（迁钢降低至22.0 kg/t，首秦降低至37.2 kg/t），轻烧白云石消耗分别降低了55.2%和56.6%（迁钢降低至8.0 kg/t，首秦降低至8.2 kg/t），转炉炼钢渣量减少30%左右，钢铁料消耗分别降低了6.07 kg/t和6.31kg/t。

因此，SGRS工艺的应用，首先，可以大幅度减少炼钢石灰，白云石等渣料消耗和炼钢渣量，而且，炼钢炉渣含14%～26%FctO，渣量减少可以降低钢铁料消耗。其次，外排炉渣主要为脱磷阶段低碱度渣，不含自由CaO，可以简化炉渣处理。再次，常规转炉出钢后留在炉内钢水随炉渣倒出，采用SGRS工艺终点不倒渣，可以提高钢水收得率。

1 SGRS工艺核心及主要优点

1.1 SGRS工艺核心

（1）改变传统转炉排出高碱度的脱碳炉渣而转向排放低碱度、高P2O5含量的脱磷炉渣，降低炼钢原辅材料的消耗；（2）将上炉终渣（高温下已基本不具备脱磷能力），用于下炉吹炼前期（由于温度低，炉渣重新具备脱磷能力）；（3）充分利用吹炼初期有利于脱磷反应的热力学条件；（4）在温度上升至对脱磷不利之前将炉渣部分倒出，加入渣料造渣进行。

1.2 SGRS的主要优点

（1）大幅度减少炼钢石灰、白云石等渣料消耗和炼钢渣量；（2）炼钢炉渣含14%～23%Tfe，渣量减少可以降低钢铁料消耗；（3）常规转炉出钢后留在炉内钢水随炉渣倒出，SGRS工艺终点不倒渣，可以提高钢水收得率；（4）外排炉渣主要为脱磷阶段低碱度渣，可以简化炉渣处理。

2 SGRS工艺在酒钢应用的现状及存在的问题

图1和表1反应了酒钢SGRS工艺的流程路线和冶炼周期核算。

酒钢从2012年11月开始展开了对SGRS工艺的实验和实践，现如今已取得一定的效果和成绩，制定了比较完善的工艺安全操作规程，尤其在去年铁水条件差的情况下，保证了区域各项指标的顺利完成。并且，通过实践应用，该厂已完全掌握了SGRS工艺中的关键技术要点。

但是，随着近期铁水条件的变化，在执行工艺的过程中出现了前期倒渣倒渣量不足，倒不出，炉内渣量逐炉蓄积、碱度不断增加、倒渣愈加困难的情况，SGRS工艺无法接续、循环中途停止；倒渣不顺增加冶炼时间；炉内渣量波动对吹炼过程控制稳定性造成波动；炉内流动性控制不好，渣中“铁珠”量多的诸多问题随之出现。关于SGRS工艺技术，国际、国内文献少之又少，各种报道也是只报道应用后取得的成果，对各类关键技术和参数很少提及，再加上各个钢厂实际情况不同，现阶段，酒钢工艺执行过程中存在的主要问题是倒不出足量前期高效脱磷渣的问题，因此，我们有必要展开对SGRS工艺中存在的问题进行研究并对工艺进行优化。

3 对SGRS工艺优化的研究

能否快速倒出足量脱磷阶段炉渣，主要取决于对倒渣阶段流动性的控制，而倒渣阶段炉渣的流动性控制主要取决于控制炉渣的组成。从该厂实验前期取得的倒渣时期渣样数据分析来看，炉渣碱度基本分在1.5～2.2之间，当快速脱磷阶段在1.5左右及较低FeO条件下具有较高的炉渣流动性，当炉渣碱度上升到1.5之后，炉渣流动性迅速降低，当然，炉渣碱度太低炉渣流动性亦会变差。因此，从该厂实际情况及转炉加料方式来看，前期碱度过高，是倒渣时期制约炉渣流动性及倒渣量的主要因素。

现阶段酒钢铁水条件铁水硅含量一般在0.4%～0.65%

之间，磷含量在0.10%～0.13%之间，铁水温度在1 265 ℃～1 315 ℃之间。因此，对铁水硅含量在0.4%～0.65%之间的SGRS工艺进行优化，对实际生产具有指导意义。以我厂转炉生产普碳低合金钢为例，终渣CaO含量平均为48%，普碳终渣碱度平均为3，入炉铁水48 t，平均出钢量53 t，由于条件限制所留终渣一般在1 t左右（现阶段废钢条件下，铁水硅含量在0.4%～0.65%之间时终渣一般在1 t左右），假设倒渣阶段脱硅反应已全部完成，我们可以通过计算得到铁水硅含量在0.4%～0.65%（主要计算了铁水硅含量在0.4%、0.45%、0.5%、0.55%、0.6%、0.65%时的数据）之间时，前期倒渣量对吨钢石灰（我厂石灰有效CaO约85%，SiO2约3.5%）消耗的影响。

从表2可以看出随着倒渣量的增大，石灰吨钢消耗逐渐下降，而且，随着铁水硅含量的升高，吨钢石灰消耗下降的更快，在倒出50%前期渣的情况下，我们可以根据将终渣碱度配到3.0的要求计算得到需要加入的石灰量如表3（计算的石灰都是倒完前期渣时加入的）。

从表3中可以看出铁水硅含量在0.4%～0.65%之间时，SGRS工艺每炉钢只需加入882～1 549 kg石灰，石灰吨钢消耗减少12.7～18.4 kg，从这里我们可以看出SGRS工艺的巨大优越性，且随着入炉造渣料的减少，吨钢产生的炉渣也将减少，转炉钢铁料消耗也将随之降低。因此，对SGRS工艺进行优化研究，倒出足量的脱磷阶段炉渣，保证SGRS工艺发挥最大优势，意义深远。

为了倒出足量高效脱磷渣，我们必须控制好快速脱磷阶段炉渣物性，快速脱磷阶段炉渣的流动性，不仅和炉渣碱度有关，而且与渣中氧化镁和氧化铁含量有关，由于从前期我们试验的结果来看，制约该厂炉渣物性的主要因素是快速脱磷阶段的炉渣碱度，因此，结合该厂实际情况，终点留渣1 t，铁水硅含量在0.4%～0.65%之间时，可以计算得到在将转炉前期渣碱度配至1.15时头批料所需要加入的石灰（假设铁水硅元素已全部被氧化）。

从表4可以看出在终点留渣量在1 t的情况下，每炉钢头批料加入石灰221～591 kg以上时，就可以获得碱度大于1.15的炉渣物性较好的前期炉渣。此时炉渣粘度较低，炉渣流动性较好，能够倒出足量且“铁珠”少的炉渣，以上在头批料少加石灰时，各种数据条件与一般情况下现阶段该厂实际比较接近，前期倒渣时期炉渣的碱度情况，从实际结果来看，也是基本相符的。因此SGRS工艺执行时，我们头批料可以少加石灰。用白云石来固化炉渣，氧化铁皮平衡前期温度。

实际上，SGRS工艺还与转炉终点留渣量有关，由于该厂设备限制，转炉终点留渣较难控制，留渣量太少，SGRS工艺优势发挥明显，太多影响正常冶炼过程。因此，在实践中，操作者应该将转炉留渣量控制在合理的水平。

4 SGRS工艺优化后的效果

通过以上理论计算和分析，我们在2015年10月26日～12月6日期间进行了多炉次试验，试验炉次铁水硅含量在0.41%～0.67%之间，铁水磷含量在0.010 9%～0.133%之间，实验前期炉次石灰加入较理论计算稍多，其余炉次基本按照理论计算操作，基本都能够倒出足量脱磷阶段炉渣，实验36炉次，其中3炉次终点磷不符合出钢要求。倒炉终点温度在1 608 ℃～1 693 ℃之间，终点磷最低温度至0.008%，最高至0.041%，平均在0.020%左右。磷高炉次基本是由于终点温度较高或者废钢中有降级生铁。该工艺基本能满足生产要求。

5 结论

（1）能否足量倒出前期脱磷阶段炉渣是SGRS工艺能否发挥优势的关键，因此，我们必须控制好前期脱磷阶段炉渣物性，主要是炉渣的碱度；（2）一般铁水条件下，转炉前期倒渣量越大，SGRS工艺降石灰效果越明显；与传统工艺相比，SGRS工艺能大幅降低转炉石灰消耗；（3）硅含量在0.4%～0.65%之间时，SGRS工艺执行时，头批料可以少量加入的石灰，头批料需加入的量在221～591 kg以上，重点留渣量要适中。

参考文献

[1] SGRS工艺在迁钢的应用[R].炼钢，2012：23-32.

[2] 王新华.全国高校少渣炼钢会议[R].2012.

[3] 高泽平.炼钢工艺学[M].北京：冶金工业出版社，2013.