本文回顾了首钢总公司迁顺产线、京唐产线、首秦产线近五年来的炼钢技术创新进展。在过去的五年里，首钢优化了KR铁水脱硫工艺，理顺了“KR 转炉 RH 连铸”流程生产低硫钢工艺，围绕转炉进行高效低成本脱磷、控制增氮的工艺研究；开发了SGRS工艺及倒角结晶器技术，进行了高拉速连铸工艺研究，实现了SPHC钢种的拉速从1.7m/min提高到2.5m/min，浇铸IF钢的拉速从1.5m/min上升到2.0m/min；开发了厚板坯防窄面鼓肚技术，保证了400mm厚连铸坯的质量控制。

首钢钢铁业搬迁调整后进入转型发展新阶段，从以棒、线材为主的产品结构逐渐过渡为以薄板、中厚板为主要产品的产品结构。目前已经形成以迁顺产线、京唐产线、首秦产线为主要板材生产基地的钢铁综合企业，其中迁顺产线与京唐产线以薄板为代表，首秦公司以中厚板为代表。为了提高产品竞争力，提高产品质量，首钢炼钢系统在迁顺、京唐、首秦三地产线进行了系列技术开发，实现了首钢炼钢系统的技术创新。

1KR法生产技术创新

从2006年迁钢公司建设第一台KR至今，首钢已经投产运行了7座KR，分别设置在京唐产线与迁钢二炼钢。由于京唐采用“一包到底”工艺，KR脱硫前铁水温度平均在1380℃以上，为铁水脱硫提供了良好的热力学条件，但是由于高温直接影响KR搅拌头的寿命，为此，对搅拌头的材质进行了优化。采用 Al₂O₃-SiO₂材质的搅拌头，同时加入配料提高其抗热震性能，并对搅拌头的尺寸进行了优化，增加了搅拌头尺寸与铁包尺寸的比例，由于搅拌区域的增加，降低了搅拌速度，搅拌头寿命可以达到350炉次以上。不仅避免了高温下高速旋转对搅拌头寿命的影响，同时由于高温铁水和搅拌面积的增加，实现在8min以内，铁水硫含量能够稳定控制在平均0.0009%。同时，在KR处理结束时，采用侧吹氮气的方式，实现了快速彻底扒渣，扒渣时间能够控制在2min以内，扒渣亮面控制在90%以上。

由于KR工艺的开发优化，结合出钢预精炼工艺，即通过出钢大渣量、强搅拌达到精炼效果，实现脱硫、降氧功能，在京唐和迁钢二炼钢开发了超低硫钢的低成本生产技术，实现了“KR（侧吹扒渣） 转炉精料 出钢预精炼 RH CC”工艺生产硫含量≤0.0030%钢种的技术，经过KR处理后，铁水硫含量能够控制在平均0.0010%，经过高效扒渣和转炉精料，终点硫含量控制在平均0.0031%，出钢采用预精炼技术，将硫含量稳定控制在0.0030%以下。

2 “全三脱”工艺技术

与传统工艺相比，采用“全三脱”工艺存在脱磷结束出钢热量损失，因此，在脱磷转炉需要尽可能的降低半钢磷含量，同时需要保证较高的碳含量，以保证脱碳炉足够的热量。因此，在脱磷转炉生产过程中，开发了以降低枪位、提高供氧强度、提高底吹强度为核心的高效脱磷保碳工艺，脱磷转炉终点磷含量≤0.030%，同时，碳含量稳定控制在3.0%以上，由于搅拌强度增加，脱磷转炉的终渣FeO含量80%左右控制在15%以下。强搅拌条件下，炉渣TFe含量降低的炉次脱磷率较高，在脱磷结束时，炉渣FeO含量平均控制在12%，降低了钢铁料消耗。

为了保证脱磷效果，脱磷转炉终点的温度需要控制在1360℃以下，如果在脱磷阶段采用的炉渣碱度过高，炉渣难以充分熔化，需要控制炉渣的碱度在1.8-2.2之间。为此，开发了脱碳炉渣在脱磷炉回吃的工艺，脱碳炉渣通过回收筛选后加入脱磷炉不仅可以作为冷却剂使用， 同时可替代部分白灰， 减少辅料消耗， 还可促进成渣加快脱磷，脱磷炉石灰消耗平均降低2.5kg/t。

对于“全三脱“工艺的脱碳炉吹炼，由于其渣量少，吹炼过程钢水金属喷溅、返干更难于控制，渣量对钢水面的覆盖会产生一定的裸露，钢中氮含量会高于常规炉次。为此开发了脱碳转炉留渣操作，同时脱碳转炉使用全程底吹氩模式，转炉出钢后钢水氮含量稳定控制在0.0015%以下。

3SGRS工艺技术

为了降低转炉炼钢生产成本，减轻转炉生产环保压力，从2010年首钢总公司开发了“留渣 双渣”氧气转炉炼钢新工艺（SGRS），在迁钢公司5座210t转炉和首秦公司3座100t转炉炼钢生产中应用。

该工艺的核心是在脱磷阶段实现高效脱磷，使铁水中的磷尽量进入炉渣，并且在脱磷结束时倒出高P₂O₅含量的炉渣。如果不能快速足量倒出脱磷炉渣，不仅不能起到排除高P₂O₅炉渣实现脱磷效果，而且也会导致转炉冶炼过程炉渣量增加并逐炉蓄积，最终导致循环生产失败。为了保证快速足量倒渣，必须保证炉渣的黏度降低，为此，需采用低碱度炉渣，炉渣碱度控制在1.3-1.5，同时配合快速摇炉操作，倒渣量达到60%以上，实现了SGRS工艺的顺行，但是与传统工艺脱磷阶段采用大量石灰脱磷相比，采用SGRS工艺在脱磷前，炉渣已经含有1.5%以上的P₂O₅（上炉留渣的原因），同时，由于不得不采用低碱度炉渣以保证顺利倒渣，因此脱磷条件恶化。为此，打破了传统工艺必须采用高碱度炉渣脱磷的理念，在脱磷阶段采用低枪位（较传统工艺降低100-200mm）、高供氧强度（＞3.0）创造良好的脱磷动力学条件，实现了低碱度炉渣脱磷，脱磷结束时，脱磷率达到65%以上。采用SGRS工艺后，转炉炼钢石灰、轻烧白云石消耗与炉渣排放量分别降低45%、35%及31%以上。

4非金属夹杂物控制技术

在以管线钢、高强钢、车轮钢为代表的热轧钢种的生产和使用过程中，B类夹杂物是影响钢材质量的一个重要指标，直接影响钢的超声波检测、抗撕裂性能甚至焊接性能。而随着用户使用要求的提高，对B类夹杂物多采用“≤2.0级”的控制标准，甚至要求“≤1.0级”标准。

由于夹杂物的粒径与数量与钙处理有直接的关系，在传统生产过程中，一般通过在连铸前静置或软吹，使夹杂物尽量上浮来降低铸坯中夹杂物的数量和粒径。但是，由于受生产组织和温降的影响，夹杂物没有足够的时间上浮排除。

生产中为避免B类夹杂物超标，对B类夹杂物的控制措施进行了优化：由以往侧重在钙处理后钢液中去除低熔点CaO-Al₂O₃夹杂物，转变为强调在钙处理前钢液中去除CaO-Al₂O₃、CaO-MgOAl₂O₃夹杂物，尤其是较大尺寸夹杂物。具体措施包括：

1）在精炼过程中采用高碱度、高还原性炉渣精炼，加强搅拌，加快夹杂物转变；

2）结合钢液中的铝和硫含量，采用动态钙处理技术；

3）延长真空处理时间，使夹杂物能够尽量上浮。

采用该技术后，夹杂物有更多的机会上浮，钢液中的夹杂物逐渐转变为以CaS-CaO为主要成分的夹杂物，夹杂物的粒径降低数量减少，夹杂物B类夹杂物“≤2.0级”的比例控制在2%以下。

5倒角结晶器技术开发

首钢公司针对角横裂控制，进行了倒角结晶器技术开发。根据弯月面附近热流密度较大，坯壳较薄时，铸坯的热收缩量加大，相应地应采用较大锥度；随着凝固进行，铸坯坯壳变厚，结晶器内部产生气隙，相应地应采用较小锥度特点开发了变锥度结晶器；为了使角部冷却比较均匀，在倒角处采用子母槽或打孔方案冷却模式。

采用倒角结晶器技术后，倒角结晶器生产的铸坯角部冷却强度减弱，角部温度明显升高。倒角结晶器矫直区入口比普通结晶器入口温度高64℃，倒角结晶器矫直区出口比普通结晶器出口温度高56℃。

配合倒角结晶器的应用，开发了针对倒角结晶器的拉速控制措施、调整结晶器镀层厚度、结晶器配水优化，倒角结晶器在线调宽及插铁板技术、倒角结晶器长寿命技术等一系列技术。

通过采用倒角结晶器技术生产，铸坯角横裂纹发生率及板卷边部缺陷率明显降低，以迁钢公司为例，普通结晶器生产铸坯角横裂发生率为4.14%，采用倒角结晶器角横裂降低到0.3%以下，普通结晶器生产的板卷边部翘皮发生率为4.69%，采用倒角结晶器板卷边部翘皮发生率降低到0.4%左右，倒角结晶器生产板坯对国内钢铁企业起到了重要示范引领作用，倒角结晶器技术开发带动了一系列其他技术的发展。

6高拉速连铸技术

高速连铸技术目的是实现高效、优质、低成本的生产，尤其是针对超低碳钢的生产，由于超低碳钢的HOOK较深，在浇铸过程中，夹杂物容易被HOOK捕捉，造成铸坯表层2-5mm处夹杂物聚集，在轧

制后夹杂物容易暴露在冷轧卷的表面，影响表面质量。而采用高拉速连铸不仅实现连铸高效生产，也是降低HOOK影响的最有效手段。目前，国外先进厂家大断面板坯连铸机的拉速已达到2-2.5m/min的水平，与国外高拉速连铸机相比，国内板坯连铸机的拉速相对偏低。为此，首钢京唐公司进行了高拉速技术攻关：

1）针对不同的拉速采用不同的保护渣，当拉速大于等于1.8 m/min时，采用较高黏度保护渣；

2）优化FC结晶器的工作参数，采用FC结晶器后，液面波动能够稳定控制在±2mm以内；

3）当拉速提高至≥2.0 m/min时，板坯窄面鼓肚明显，采用提拉速不变结晶器窄面锥度、增大结晶器宽面与窄面冷却水量和足辊水量的三个措施，增大了出结晶器后的坯壳厚度，从而增加坯壳强度，降低了鼓肚引起的液面波动，采用以上技术后，结晶器液面波动能够稳定控制在±4mm。SPHC钢种最高拉速从1.7m/min提高到了2.5m/min，浇铸IF钢汽车板的拉速从1.5m/min提高到2.0m/min。

7 400mm特厚板坯连铸技术

首秦公司400mm厚连铸机为国内第一台最大铸坯厚度可达400mm的连铸机，在投产初期，首秦400mm铸坯面临的最突出的三大问题是：窄面鼓肚、铸坯中心偏析严重、表面横裂纹发生频繁。

针对铸坯窄面鼓肚问题，开发了厚板坯防窄面鼓肚技术，对足辊区的足辊数量、排布方式、喷淋冷却做了重新设计：采用小径足辊并增加足辊数量，辊间采用密排布置方式，同时辊间相应增加了冷却水喷淋系统，经过改造彻底解决了400mm厚铸坯窄面鼓肚问题；针对中心偏析严重问题，优化了动态轻压下技术，优化后压下位置为Fs=0.6-0.95，并增加了固相区0.5mm压下量，优化后400mm厚铸坯的中心偏析程度由C类1.5级提高到70%以上C类0.5级；针对铸坯表面横裂纹的问题，全新开发了厚板坯特有的半干法浇铸工艺，二冷比水量从0.65L/kg降为0.3L/kg，新工艺的应用使铸坯表面横裂纹发生率由初期的10.5%降低为1.3%，表面质量大幅度提高。（李海波陈斌 季晨曦 刘洋 高攀）