马钢第一钢轧总厂（以下简称一钢轧）120t转炉在冶炼无取向硅钢时，为确保硅钢成品的磁性能满足标准要求，成品碳、硫含量均要求小于0.0050%。为保证碳成分不超标，减少成分超标导致的改判，采用单联工艺流程生产无取向硅钢，即：铁水脱硫扒渣–转炉–吹氩站-RH炉-CSP连铸连轧，本流程特点是RH真空脱碳、微调成分后直接上CSP连铸机，不再经过LF处理，从而避免因LF炉加热致钢水增碳的现象的发生。由于RH炉脱硫效果不佳，因此，单联工艺对转炉冶炼终点硫含量提出了很高要求，转炉能否保证重点出钢硫小于0.0060%，是单联工艺成功与否的关键环节。
2009年以来，一钢轧进行了技术攻关，在铁水深脱硫扒渣、使用低硫废钢及提高散状料质量的基础上，通过转炉烟气分析静态模型计算最佳原料配比，确定适合的装入制度，应用烟气分析动态控制技术确定脱硫参数渣碱度、w（FeO）、渣量、钢水温度和底吹搅拌量等参数，取得了很好的实际效果。
1、生产工艺装备及硅钢终点要求
一钢轧现有3座120t转炉，2座铁水脱硫站，2座LF炉、1座VD炉、1座RH炉，1台圆坯连铸机，1台板坯连铸机，2台薄板坯连铸机。
转炉冶炼硅钢时，要求钢水终点：[C]≤0.04%、[S]≤0.006%、氩前温度≥1630℃、出钢温度在1680℃~1710℃。
2、冶炼工艺控制要点
2.1、铁水深脱硫扒渣
采用铁水“深脱硫”工艺，即要求深脱硫后铁水终点S含量≤0.003%。实际生产中，应用单喷颗粒镁和复合喷吹二种铁水脱硫方式，控制要点一是喷吹前尽量将高炉渣扒除，因为高炉渣中含硫量很高，同时还含有SiO2、Al2O3、TiO2等不利于脱硫的组分；二是喷吹脱硫后要将脱硫渣彻底扒除干净，并要求铁水亮面大于95%以上。本步操作是稳定脱硫最终效果的关键，直接影响到转炉终点出钢硫含量，因为高硫渣兑入转炉将产生回硫效应：（MgS）+[O]=（MgO）+[S]，硫又重新回到钢中，即使少量未扒除的脱硫渣进入转炉，也会导致转炉“回硫”，特别是在转炉冶炼超低硫钢时这种“回硫”更为明显。
2.2、使用低硫废钢及散状料
选用内部自循环低硫优质废钢（硫含量≤0.010%），冷料中不加生铁；提高造渣料质量标准，石灰质量要达到二级以上，白云石S含量≤0.025%；镁球S含量≤0.040%。造渣料应符合标准，以减少造渣料带入硫含量。石灰标准如表1所示。
表1：马钢二级石灰标准
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成分
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CaO
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MgO
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SiO2
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S
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IL
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活性度
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粒度
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||
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40-80mm
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≤40mm
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粒度≤10mm
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|||||||
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含量
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≥90%
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≤2%
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≤2%
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≤0.020%
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≤5%
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达到360ml
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＞85%
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不超过15%
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不超过10%
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2.3、应用烟气分析技术
马钢120t转炉自2004年就采用了烟气分析动态控制炼钢技术，该系统主要由静态模型和动态模型两部分组成：静态控制模型（一次、二次加料计算）的主要任务是依据原料条件，利用模型热平衡计算，寻找最佳原料配比，即：确定合适的装入制度，并根据铁水、废钢以及加入炉内造渣料的信息计算终点钢水温度。根据硅钢的终点要求，确定终渣碱度为3.2~3.8，FeO为15%~26%，终点温度1680~1710℃，终点碳0.02%~0.04%。将铁水成份和温度、废钢、以及所用造渣料石灰、轻烧白云石、镁球等成份输入静态控制模型，计算出确保达到终点要求所需要铁水、废钢配比及散状料加入量。经过300炉硅钢冶炼实践后，确定冶炼硅钢的装入制度为：总装入量143t，其中，深脱硫后铁水：123t，低硫废钢：20t。
转炉动态控制模型（DYNACON）是烟气分析整个系统的核心部分，是对静态模型精度的补偿，根据物料平衡、能量平衡、热力学、动力学等理论，在烟气分析结果基础上建立脱C速度计算模型、温度变化计算模型及其它元素变化计算模型等进行有效监控和指导操作。关键在吹炼末期2分钟，炉内[C]、[O]反应趋于平衡后，通过取样系统和质谱仪连续采集、分析（1.5秒周期）转炉炉口逸出的炉气成分，根据炉气成分的变化，动态控制模型计算脱碳速率，为操作人员提供吹炼结束前2分钟钢中碳含量的变化情况，根据动态模型计算的终点[C]、T并结合转炉烟气变化曲线由模型自行确定吹炼终点脚。烟气成分变化对应的终点C含量的变化如图1所示。
图1：烟气成分变化对应的终点C含量变化
3、钢中硫的来源分析
铁水深脱硫后，铁水深脱硫后w（S）≤0.003%，扒渣后残余渣量150kg，含硫为0.9%，铁水、废钢及转炉造渣料含硫量如表2所示。
表2：钢中硫的来源分布比例
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项目
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质量/kg
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w（S）/%
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含硫质量/kg
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比例/%
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铁水
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123000
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0.003
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3.69
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31.70
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废钢
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20000
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0.010
|
2.00
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17.18
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铁水渣
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150
|
0.9
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1.35
|
11.60
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石灰
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6000
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0.020
|
1.20
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10.31
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白云石
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2500
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0.025
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0.625
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5.37
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镁球
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2250
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0.030
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0.675
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5.80
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其它
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3000
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0.070
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2.100
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18.04
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合计
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11.64
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100
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由表2可见，钢中硫主要来源：铁水、废钢、铁水渣及石灰，占总硫量70.79%，按装入量143t计算，出钢量在132t，若原料中硫含量11.64kg全部进入钢中，钢中硫含量为0.0088%，以转炉正常脱硫率25%~30%考虑，终点出钢硫应在0.0062~0.0066%之间。
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