摘要：针对宝钢一炼钢精炼设备种类多、数量多的特点，比较了各精炼设备的功能及其实现功能的优缺点，优化和简化了部分钢种的精炼工艺，同时减少了对RH产能的制约因素，提高了瓶颈工序RH的产能，提出了精炼工艺中几个需要探讨的问题。

关键词：精炼；优化；生产能力

    钢水精炼可以利用单一的设备或工艺，也可利用多种设备或各种工艺的组合。宝山钢铁股份公司第一炼钢厂(以下简称宝钢一炼钢)的精炼设备有2台RH、1台LF、2台CAS、2台KIP，这些精炼设备除各自具有独特的精炼功能外，也有相同或类似的功能。为充分发挥各精炼设备的功能，特别是发挥瓶颈精炼工序的功能，并优化、简化精炼工序流程，有必要对这些设备的功能进行比较分析。

1工艺流程及其主要钢种

从图1看出，宝钢一炼钢工艺流程主要体现在钢种流向多、精炼路径多、精炼时间长、工序交叉多，此外，浇注钢种多、平面布置复杂、铸机间工艺差异大也给生产组织带来相当大的困难。单一精炼处理方式有RH、CAS、LF，当连浇钢种采用单一精炼处理时，流程相对简单，有利于连铸产能的发挥；组合精炼处理方式有RH+LF、LF+RH、RH+KIP，当连浇钢种采用组合精炼处理时，特别是需要经过LF处理时，精炼的过程时问大幅延长，不仅使连浇炉数和其它精炼处理受到限制，同时钢水在钢包内停留时间长、行车占用时间长、钢包周转变慢、钢水温度波动大，并且使生产的柔性和灵活性降低，表现出生产周期长、异常终浇多、生产受设备的影响大。

    宝钢一炼钢生产的钢种主要有3个流向：厚板轧机、一热轧、条钢厂。厚板厂的品种主要有船板、管线钢、结构钢等，条钢厂的品种有帘线钢、弹簧钢、钻杆钢等，一热轧的品种主要有超低碳钢(主要是IF钢)、管线钢、高强度集装箱用钢以及中、高碳合金钢，这些钢种或者因碳含量、氢含量的要求需要RH处理，或者因硫含量、合金含量、夹杂物控制而需要LF处理，由于品种钢几乎都需要经过RH处理，而受品种结构、工艺路径、前后工序及生产组织等诸多因素的影响，RH的生产能力不能充分发挥，RH工序成为流程中的瓶颈工序，严重制约着连铸品种钢产能的增加。

2精炼设备功能比较

    表1为宝钢一炼钢各种精炼设备的功能状况，从表1看出，RH的精炼功能和效果最好，在脱气(脱氢)和脱碳功能上，RH有独特性；LF在脱氧、去夹杂和不污染钢水条件下的升温功能上有优势；CAS主要是成分、温度控制和净化钢水的功能，由于CAS精炼周期短，CAS处理钢种能满足连铸长时间多炉连浇；KIP的精炼功能主要体现在脱硫和钙处理，同时由于KIP与CAS共用合金料仓，KIP也具有合金化和净化钢水功能，最初KIP主要和RH组合使用，满足脱硫和钙处理要求，后来由于RH增加了喂丝设备，RH也能进行钙处理。随着铁水储运设备脱硫能力的加强，及在对极低硫钢水的再脱硫时KIP不及LF的脱硫效果好，加之KIP不能对钢水升温及其对CAS处理的干扰，KIP的使用在逐渐减少，目前KIP仅用作钢水的临时脱硫和CAS故障时的备用设备。

    从表1可知，有些精炼设备具有相同的精炼功能，但由于实现的方式和方法的不同，在具体选择这些精炼设备时会有不同的考虑。RH、CAS、LF都有升温的功能，但RH和CAS采用化学方法升温，LF采用物理方法升温，化学升温的同时使钢水的夹杂物增多，物理升温则不会带来新的夹杂物，因此LF在对合金化后钢水的升温特别是在挽救连铸低温钢水有优势。LF和KIP都有脱硫功能，但LF采用渣脱硫，脱硫的同时可升温，KIP采用顶部喷粉脱硫，在对极低硫(ω(S)≤30×10^-6)钢脱硫时渣脱硫的效果好，由于脱硫后钢水温度损失，KIP脱硫后需要在其它精炼设备上升温。CAS和KIP采用钢包底吹氩搅拌钢水的方式去夹杂，RH采用真空钢水循环处理的方式去夹杂，LF采用钢包底吹氩和钢包液面加复合渣去夹杂，一般而言，搅拌对去除大的夹杂物有利，钢水循环对去除小的夹杂物有利，在LF处理时加入酸性复合渣，可去除碱性夹杂，即LF可对夹杂物进行选择性控制。

    钢种精炼工艺的选择是根据钢种的成分、质量要求和精炼功能的比较来确定的。单一的精炼方式基本上满足工序匹配的时间要求并有利于流程的进一步优化；多种精炼设备的组合能生产成分或质量要求特殊的钢种，但在时间的匹配上不利于连铸的多炉连浇，因此为简化工艺流程，精炼设备在不断扩展新的功能，如RH在原来脱气、脱碳基础上增加升温和钙处理功能，使原来RH+KIP的工艺简化为RH工艺，KIP+RH+KIP的工艺简化为RH和LF的组合。目前宝钢一炼钢组合精炼方式主要表现在RH与LF的组合，这种组合方式可生产硫含量极低、气体含量低、合金含量高、夹杂物要求严格的钢种。

3精炼工艺优化讨论

        精炼工艺的优化是指通过对钢种与精炼功能的详细比较分析后重新确定钢种的精炼工艺，达到使钢种采用最优化的精炼功能，精炼工艺优化方向是LF—RH一CAS；精炼工艺的简化是指在对钢种成分和质量分析的基础上将组合精炼工艺改为单一精炼工艺，实现流程匹配的优化，精炼工艺简化方向是RH+LF→LF(RH)。由于LF工艺处理时间长、与其它精炼装置分侧布置，其对生产的影响较大，表现在钢种的连浇性差、对RH处理的制约、不利于行车作业等，因此这里讨论LF处理钢种精炼工艺的优化和简化。根据宝钢的实际情况，满足以下条件之一可选择LF工艺：(1)钢中ω(S)≤30×10^-6 ；(2)钢中合金元素质量分数之和大于2．4％；(3)钢种对夹杂物有特殊要求。选择LF和RH组合工艺的条件是除满足LF工艺要求外，还需要有气体含量的要求(ω(H)≤2．5×10^-6)。根据上述要求对宝钢一炼钢生产的钢种进行了精炼工艺的分析，优化或简化，提高了RH生产能力，减少了LF处理量。

      超低碳钢虽然符合采用LF工艺的条件，但不采用LF处理，原因是处理这类钢时需要先通过RH脱碳，在随后的LF处理时无论脱硫、合金化或者去夹杂都需要升温，若采用在RH升温而避免在LF升温，则LF工序的温度控制难度很大。另一方面，LF在用石墨电极加热时会使钢水增碳，因此这类钢的生产只能通过RH与其它精炼装置的组合来实现。

     对RH+LF和LF+RH精炼工艺的选择，从生产实际看，这两种方式在RH的处理时间和在LF的处理时间都没有明显差异，RH+LF主要是利用RH的脱碳功能以生产碳含量较低的钢种，因为LF在合金化和升温过程中会增碳，若先采用LF处理则在RH处理时不能再对钢水进行脱碳操作；LF+RH则更有利于对气体含量的控制，更适合于对气体含量要求严格的钢种。

    钢种合金元素含量高时，向钢水加入的合金多，钢水温降大，若采用RH或CAS工艺的化学升温，则会造成大量的夹杂物，污染钢水、延长精炼时间，若采用高温出钢，则会出现冶炼时间延长、钢水中氧含量高、后续温度难控制等问题，因此对高合金钢种采取LF精炼工艺，在合金化的同时对钢水升温，目前确定的合金含量是一个经验值，至于该数据是否需要优化，还需要从成分、温度控制和流程的优化等综合考虑。

    如何进一步继续精炼工艺的优化和简化?我们知道，钢种的成分设计和质量要求决定其生产工艺，目前精炼工艺的优化和简化是在一定的钢种成分和产品质量条件下进行的，钢种成分和质量状况是进一步优化和简化精炼工艺的基础，为此需要深入分析钢种成分和性能的关系，即实物控制(包括成分的控制、性能的控制)水平如何、钢种成分可否调整、成分调整后的精炼工艺如何优化等。

4  结语

    因受多种因素的影响，RH工序是目前宝钢一炼钢生产流程中的瓶颈工序，严重制约着连铸品种钢产能的提高；比较了一炼钢各精炼设备的功能及其实现功能的优缺点，对钢种精炼工艺的选择有参考作用；精炼工艺优化的目的是实现精炼功能和钢种的最优化配合，精炼工艺优化方向是处理时间长的工艺向处理时间短的工艺转化，复杂处理工艺向简单处理工艺转化，即LF向RH优化，RH向CAS优化。精炼工艺简化的目的是实现流程匹配的优化，精炼工艺简化方向是组合精炼工艺向单一精炼工艺转化，即RH+LF的组合工艺向LF或RH单一工艺转化。在此基础上优化和简化了部分钢种的精炼工艺，扩大了RH产能，可减小组合处理对RH产能的影响；提出了精炼工艺中几个需要探讨的问题，钢种成分和质量状况是进一步优化和简化精炼工艺的基础。