馬洪德 孫爭(zhēng)?。?jì)鋼集團(tuán)有限公司煉鋼廠，山東濟(jì)南 250101）

濟(jì)鋼210 t轉(zhuǎn)爐低硅鐵水冶煉攻關(guān)實(shí)踐

馬洪德 孫爭(zhēng)?。?jì)鋼集團(tuán)有限公司煉鋼廠，山東濟(jì)南 250101）

針對(duì)低硅鐵水冶煉具有的前期成渣困難，脫磷效率降低、渣層薄等技術(shù)難題，進(jìn)行轉(zhuǎn)爐低硅冶煉技術(shù)攻關(guān)。采用優(yōu)化吹煉制度，合理的留渣操作、補(bǔ)加SiC提高熱量、優(yōu)化底吹供氣制度等技術(shù)措施,有效地解決了冶煉過(guò)程中化渣困難、脫磷效率低及粘槍嚴(yán)重等技術(shù)難題。取得較好的效果。

轉(zhuǎn)爐 冶煉 鐵水 化渣 脫磷 留渣 優(yōu)化

1 前言

濟(jì)鋼煉鋼廠210 t轉(zhuǎn)爐自2009年12月26日投產(chǎn)以來(lái)，入爐鐵水條件穩(wěn)定，冶煉效果良好。但隨著濟(jì)鋼3 200 m3高爐焦比降低以及礦石和焦炭質(zhì)量的提高,煉鋼廠210 t轉(zhuǎn)爐入爐鐵水硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有明顯降低。目前,煉鋼廠210 t轉(zhuǎn)爐入爐低硅鐵水(Si含量低于0.25%)占鐵水總量的30%～40%。雖然高爐降低鐵水硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可為企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，但低硅鐵水給冶煉帶來(lái)了很多技術(shù)難題，如化渣困難、粘槍、粘煙道、脫磷率低等。為此,煉鋼廠進(jìn)行了工藝研究，通過(guò)一系列攻關(guān)措施，解決了低硅鐵水冶煉的難題。

2 冶煉特點(diǎn)

低硅鐵水往往鐵水硅越低溫度越低，煉鋼廠入爐鐵水溫度在1 200℃～1300℃,裝入制度為220 t鐵水+20 t廢鋼，化學(xué)成分見(jiàn)表1所示。

表1 鐵水化學(xué)成分/%

低硅鐵水冶煉的難點(diǎn)如下。

2.1 前期成渣困難，脫磷效率降低

低硅鐵水，由于鐵水硅含量低，前期鐵水硅氧化后，爐渣中SiO2難于富集，爐渣主要礦相為鎂硅鈣石(3CaO·MgO·SiO2)和高熔點(diǎn)的硅酸二鈣(2CaO·SiO2)[1]。初期渣中較早地出現(xiàn)硅酸二鈣,阻礙了石灰的進(jìn)一步溶化，造成前期成渣困難，同時(shí)脫磷困難，和正常鐵水終點(diǎn)磷含量相比，脫磷效率明顯降低，見(jiàn)圖1。

2.2 渣層薄，易于“返干”

低硅鐵水渣層薄，爐渣總量少，渣中(FeO)相對(duì)低，冶煉中期，隨著石灰不斷溶解，渣中CaO含量不斷上升，而渣中(FeO)含量則因碳氧反應(yīng)逐漸激烈進(jìn)行而逐步降低。因而使?fàn)t渣體系進(jìn)入多相區(qū)，沉淀出C2S、C3S、CaO等不溶解的顆粒，導(dǎo)致?tīng)t渣粘度加大，流動(dòng)性變差,爐渣“返干”[2]。

2.3 氧槍易粘鋼，處理粘鋼占用大量作業(yè)時(shí)間

吹煉前期,因轉(zhuǎn)爐熔池溫度低不易化渣,吹煉過(guò)程中,渣量小，爐渣易返干,渣層不能較好地覆蓋鋼液面,返干帶出的鋼水極易發(fā)生氧槍粘鋼[3]。

2.4 不利于爐襯維護(hù)，兩側(cè)耳軸侵蝕加劇

冶煉前期一定堿度的爐渣難以形成，酸性渣對(duì)轉(zhuǎn)爐爐襯的侵蝕嚴(yán)重，不利于爐襯的維護(hù)。

3 低硅鐵水攻關(guān)措施

3.1 優(yōu)化吹煉制度

由于210 t轉(zhuǎn)爐采用干法除塵技術(shù)，轉(zhuǎn)爐煙氣存在卸爆（卸爆點(diǎn)：CO大于9%、O2大于6%）的特點(diǎn)，轉(zhuǎn)爐冶煉前期需采用高槍位、低流量操作。在此基礎(chǔ)上，為提高前期渣中的FeO含量，槍位應(yīng)該控制在2.2 m～2.4 m，并適當(dāng)延長(zhǎng)高槍位時(shí)間，高槍位時(shí)間控制在4～5 min內(nèi)。在Si、Mn氧化期后,槍位應(yīng)控制在1.7 m～1.8 m,適當(dāng)提高熔池溫度和使?fàn)t內(nèi)物料得到充分的攪拌1～2 min,使渣中FeO充分和石灰的反應(yīng)促進(jìn)石灰溶解，以保證爐渣具有一定的堿度。典型的冶煉槍位控制對(duì)比如圖2。

3.2 留渣操作

低硅鐵水冶煉初期渣中較早地出現(xiàn)高熔點(diǎn)硅酸二鈣，阻礙了石灰的進(jìn)一步溶化，造成前期成渣困難。而在CaO-SiO2-FeO堿性渣系渣中(FeO)是表面活性物質(zhì)，F(xiàn)eO可以改善熔渣對(duì)石灰塊的潤(rùn)濕程度和提高熔渣向石灰塊縫隙中的滲透能力;FeO和CaO同是立方晶格,而且O2-、F3+、Fe2+離子半徑不大,它在石灰晶格中的遷移、擴(kuò)散、置換和生成低熔點(diǎn)相都比較容易，促進(jìn)石灰溶解[4];而現(xiàn)有資料表明，渣中FeO達(dá)30%～36%，C2S殼層即發(fā)生松動(dòng)，在高溫下易于爐渣其它組成結(jié)合成低熔點(diǎn)的化合物而進(jìn)入渣中[2]。

轉(zhuǎn)爐終渣具有堿度高、渣溫高、FeO含量高等優(yōu)點(diǎn),有助于前期石灰熔化成渣和脫磷。根據(jù)低硅鐵水中Si含量高低,決定合理留渣量,一般要求留渣量在5～12 t，鐵水Si含量相對(duì)高時(shí)，留少量爐渣，Si含量低時(shí),則留相對(duì)多的爐渣。采用留渣操作過(guò)程中,因初期渣具有一定的溫度和大量的氧化鐵，則促進(jìn)石灰在冶煉前期溶解成渣;石灰快速溶解和留渣有一定的堿度,故冶煉前期爐渣具有較高的堿度，可有效避免前期酸性渣對(duì)轉(zhuǎn)爐爐襯的侵蝕,促進(jìn)脫磷效率的提高。同時(shí)由于轉(zhuǎn)爐終渣具有很高的堿度，降低了石灰消耗，石灰加入量由51.25kg/t降低到40.78kg/t。

3.3 前期加SiC補(bǔ)充熱量

由于低硅鐵水帶來(lái)的物理熱和化學(xué)熱偏低，因此煉鋼廠采用爐內(nèi)加SiC的方式補(bǔ)充冶煉前期熱量。SiC加入量通過(guò)理論計(jì)算及實(shí)際摸索按式（1）加入比較合理。

式中:W——補(bǔ)加SiC重量,kg;

w(Si)ts——鐵水中硅含量,%;

w(SiC)——碳化硅中硅含量,%;

w(ts)——鐵水裝入量，t；

t——鐵水實(shí)際溫度,℃。

SiC加入量應(yīng)控制合理，避免加入量過(guò)大造成轉(zhuǎn)爐冶煉前期溢出大量低溫渣，不利于冶煉中期的控制。

3.4 優(yōu)化底吹供氣制度

由于低硅鐵水Si、Mn含量低，脫碳反應(yīng)提前，吹煉中期和末期的脫碳速度分別取決于[O]和[C]擴(kuò)散速度,而冶煉低硅鐵水時(shí)的過(guò)程槍位要比正常條件鐵水爐次的高,渣中FeO含量相對(duì)較高。因此，冶煉過(guò)程適當(dāng)提高轉(zhuǎn)爐底吹流量,提高熔池的攪拌強(qiáng)度，可以使渣中FeO的高效地傳到熔池,促進(jìn)熔池中[O]和[C]的擴(kuò)散,從而有利于提高脫碳速度及縮短冶煉時(shí)間。

4 結(jié)論

4.1 低硅鐵水通過(guò)技術(shù)攻關(guān)，采取優(yōu)化吹煉制度，合理的留渣操作、補(bǔ)加SiC提高熱量、優(yōu)化底吹供氣制度,有效地解決了冶煉過(guò)程中成渣、脫磷效率低及粘槍嚴(yán)重等技術(shù)難題。

4.2 低硅鐵水通過(guò)留渣操作，促進(jìn)脫磷效率的提高，降低了石灰消耗，石灰加入量由51.25kg/t降低到40.78kg/t。

4.3 低硅鐵水帶來(lái)的物理熱和化學(xué)熱偏低，根據(jù)鐵水條件不同，通過(guò)計(jì)算確定合理的SiC加入量可有效補(bǔ)充冶煉前期熱量不足的問(wèn)題。

[1]楊文遠(yuǎn),吳文東,王明林.大型轉(zhuǎn)爐低硅鐵水煉鋼研究[J].鋼鐵, 2005，40（8）：22～25.

[2]魏壽昆.冶金過(guò)程熱力學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2010.180-182.

[3]吳文東,彭波,代賓，等.低硅鐵水冶煉工藝實(shí)踐[J].中國(guó)冶金, 2007，17（10）：14～22.

[4]陳晨.轉(zhuǎn)爐煉鋼快速成渣工藝探討[J].武鋼技術(shù),1998，36（7）：9-13.

Technical Breakthrough Practice of Low Silicon Hot Metal Smelting at Jigang 210 t Converter

Ma Hongde,Sun Zhengqu

Technical breakthrough was strived for in order to tackle with the knotty problems of difficult slag forming at early phase,low dephosphorization efficiency and thin slag layer at low silicon hot metal smelting.Technical measures such as optimizing blowing system,rationalizing hot heel operation,increasing heat energy by making further SiC addition and optimizing argon supply system for bottom blowing were taken to effectively solve the problems of difficult slag melting,low dephosphorization efficiency and serious lance pickup during smelting.Good benefit was obtained.

converter,smelting,low silicon hot metal,dephosphorization,hot heel,optimization

（收稿 2011-02-15責(zé)編趙實(shí)鳴）

馬洪德，男，研究生學(xué)歷，濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司煉鋼廠工程師。