靳立山

（濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司生產(chǎn)部，山東濟(jì)南250101）

生產(chǎn)技術(shù)

中高錳鐵水冶煉技術(shù)的探討

靳立山

（濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司生產(chǎn)部，山東濟(jì)南250101）

轉(zhuǎn)爐用高錳鐵水冶煉存在金屬噴濺、冶煉終點(diǎn)鋼水余Mn含量偏低、冶煉操作不易控制等問題。通過充分利用終點(diǎn)Mn與渣系堿度、氧化鐵間的關(guān)系特性，優(yōu)化冶煉操作，達(dá)到提高冶煉余Mn含量、穩(wěn)定冶煉操作的目的，終點(diǎn)余Mn含量由0.125%提高到0.196%，提升了鐵水中Mn的利用率，減少了后期合金化操作成本。

高錳鐵水；冶煉技術(shù)；終點(diǎn)余Mn

1 前言

目前，高錳礦價格普遍處于低位，為鋼企降低生產(chǎn)成本提供了良好契機(jī)。高錳鐵水對煉鋼生產(chǎn)中的過程控制和終點(diǎn)控制會產(chǎn)生較大的影響，高M(jìn)n鐵水中的Mn在冶煉過程中會使轉(zhuǎn)爐溢渣、噴濺加劇，若控制不當(dāng)，Mn的利用率將無法保障，從而導(dǎo)致成本損失。供煉鋼用鐵水中的Mn含量一般在0.40%～1.0%之間，其中60%以上鐵水的Mn含量在0.60%以上。經(jīng)統(tǒng)計，在轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)C含量為0.067%時，其余Mn含量為0.125%（平均值）。如何提高鐵水中Mn的利用率，使余Mn盡可能多地留在鋼水中，減少后期合金化成本，是本研究討論的核心。

2 高M(jìn)n鐵水冶煉技術(shù)分析

2.1 Mn在煉鋼過程中的反應(yīng)機(jī)理

在轉(zhuǎn)爐冶煉初期，鐵水中的Mn能夠增快冶煉過程中的成渣速度，其與鋼水中的S、O元素反應(yīng)生成熔點(diǎn)較高且易上浮的MnO和MnS，是良好的脫氧劑和脫硫劑。在冶煉后期，由于鋼水溫度升高，在堿性鋼渣條件下，氧化Mn還原為金屬M(fèi)n，從而殘余在鋼水中。提高鋼水中的余Mn量，可減少合金化錳鐵的使用量，降低合金成本。

轉(zhuǎn)爐冶煉初期，Mn迅速被大量氧化，由于Mn與O的結(jié)合能力低于Si與O的結(jié)合能力，其氧化程度要低于Si，在吹煉前期形成（MnO·SiO2），隨著爐渣中CaO含量的增加，會發(fā)生下列反應(yīng)：

Mn氧化后生成溶于渣的MnO。溶于渣中的（MnO）呈游離狀態(tài)，隨著吹煉后期爐溫升高，（MnO）將被還原，即：

溫度越高，還原出來的Mn量越大，即“余Mn”量高。在堿性和溫度一定時，（MnO）含量越高，還原出來的Mn也越多?？赏ㄟ^渣量的控制或向渣中加入Mn礦達(dá)到提高（MnO）含量的目的［1］。

2.2 轉(zhuǎn)爐冶煉過程中爐渣變化

對冶煉過程中每1/4吹煉時間的爐渣組成進(jìn)行了分析，其過程溫度和部分爐渣組成見表1。

表1 冶煉過程爐渣溫度及組成

對冶煉過程各個時期的爐渣做巖相分析，爐渣巖相組成見圖1。

從圖1可以看出：（CaO）與［TFe］在吹煉后期達(dá)到最大值，有利于［Mn］的還原。

3 中高M(jìn)n鐵水冶煉技術(shù)優(yōu)化

根據(jù)Mn在轉(zhuǎn)爐冶煉過程中氧化和還原機(jī)理，通過優(yōu)化冶煉操作，提高轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)余Mn含量，達(dá)到降低金屬料損失，提高金屬收得率，降低合金化成本的目的。

轉(zhuǎn)爐冶煉過程中Mn的還原主要取決于鋼渣中Mn的分配比，影響Mn分配比的主要因素包括：爐渣中游離（MnO）的含量、終點(diǎn)溫度、熔渣中FeO含量、爐渣渣量等。在轉(zhuǎn)爐冶煉過程中加快Mn的還原和提高鋼渣中Mn的分配系數(shù)主要通過下列措施進(jìn)行實(shí)現(xiàn)：

1）提高爐溫。提高爐溫有利于（MnO）的還原，從而提高余Mn含量。2）提高堿度。爐渣中堿度的提高，使渣中（CaO）含量能夠一直保持在較高的狀態(tài)，可以促使游離（MnO）的含量上升，從而提高鋼水中的余Mn含量。3）降低渣中（FeO）含量。渣中（FeO）含量降低，將促使Mn→MnO的反應(yīng)逆向進(jìn)行，提高鋼水中余Mn含量。4）提高終點(diǎn)C。從轉(zhuǎn)爐吹煉過程Mn的變化趨勢圖中可明顯看出，冶煉高碳鋼時，因終點(diǎn)C含量高，其余Mn含量也明顯偏高。

圖1 成渣過程渣樣的巖相分析

3.1 用氧制度的優(yōu)化

轉(zhuǎn)爐冶煉的用氧制度主要是指根據(jù)鐵水溫度、鐵水主要成分含量、入爐金屬料等不同，通過控制轉(zhuǎn)爐冶煉過程不同時期的氧氣流量、壓力和槍位等操作，根據(jù)中高M(jìn)n鐵水中Mn含量較高特點(diǎn)，對轉(zhuǎn)爐不同吹煉時期進(jìn)行優(yōu)化。

1）冶煉前期。在中高M(jìn)n鐵水條件下，冶煉前期易產(chǎn)生大量MnO，造成低溫溢渣，帶走大量金屬。通過控制MnO的生成速度，為終點(diǎn)余Mn提高做好準(zhǔn)備。前期主要優(yōu)化措施為適當(dāng)降低吹煉槍位，將前期吹煉槍位在原槍位的基礎(chǔ)上降低50～100mm；降低供氧強(qiáng)度，將氧壓確定為0.90～0.95 MPa；同時，由于降低供氧強(qiáng)度，F(xiàn)eO的生成相對減少，使高M(jìn)n鐵水下前期爐渣嚴(yán)重泡沫化的問題得到解決。

2）冶煉中期。冶煉中期，主要是通過槍位的變化來控制爐渣的稀稠。由于高M(jìn)n鐵水前期控制泡沫渣的均勻生成，在吹煉中期，有充足的游離態(tài)的（MnO），使得槍位控制由原鐵水條件下的恒槍恒壓模式調(diào)整為變槍恒壓模式，且槍位在原槍位的基礎(chǔ)上降低50mm。通過溫度上升的均勻控制，提高了冶煉中期Mn的還原。

3）冶煉后期。為進(jìn)一步提高終點(diǎn)余Mn含量，主要是控制后期爐渣中的FeO含量、終點(diǎn)C含量，進(jìn)而提高鋼水中的余Mn量。主要操作是通過早“拉碳”的方式，來提高對終點(diǎn)溫度、終點(diǎn)C的命中率。槍位控制以提高終點(diǎn)“拉碳時間”為目的，較原操作模式早30 s（轉(zhuǎn)爐的平均吹煉時間在12min左右）進(jìn)行降槍“拉碳”操作，同時“拉碳時間”由原來的30 s提高到60 s。

3.2 加料制度的優(yōu)化

為進(jìn)一步提高中高M(jìn)n鐵水條件下的轉(zhuǎn)爐過程控制水平，減少因鐵水Mn高造成的溢渣、噴濺現(xiàn)象和提高轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)余Mn含量，對轉(zhuǎn)爐冶煉過程中的加料工藝進(jìn)行了優(yōu)化。主要為冶金石灰、礦石加入時機(jī)的調(diào)整和石灰石的使用

1）冶金石灰加入工藝的調(diào)整。在原工藝條件下，石灰的使用主要分兩個階段加入。因原條件下為保證前期化渣效果，在開吹過程中放入總用量3/4左右的石灰，進(jìn)行前期化渣，剩余部分石灰在前期來渣后分次加入，以確保爐渣有適當(dāng)流動性（爐渣堿度適當(dāng)）。使用中高M(jìn)n鐵水后，由于MnO，對化渣起到積極作用，其原因在于Mn2+與Fe2+離子半徑相近，具有穿透致密層的能力［2］，前期成渣速度加快，導(dǎo)致爐渣堿度降低及鋼水溫度上升加快，不利于后期操作。因此，調(diào)整為開吹過程加入絕大部分石灰（約4/5），剩余石灰根據(jù)爐渣情況適時加入，不再嚴(yán)格區(qū)分石灰加入的兩階段操作。

2）礦石加入工藝的優(yōu)化。轉(zhuǎn)爐冶煉使用礦石的目的是控制轉(zhuǎn)爐過程溫度并通過還原礦石中的FeO來提高金屬收得率，通過控制渣中FeO含量來控制爐渣流動性。由于中高M(jìn)n鐵水在冶煉前期爐渣流動性較好，按原來的操作方案將導(dǎo)致前期溢渣嚴(yán)重，因此通過不斷實(shí)踐，明確了前期礦石的加入量控制在8～15 kg/t之間。為保證冶煉后期爐渣中Mn還原的條件，避免因加入礦石渣中FeO含量過高導(dǎo)致后期Mn的氧化還原條件限制，應(yīng)在終點(diǎn)前90 s內(nèi)嚴(yán)禁加入礦石。

3）冷卻劑—石灰石的使用。中高M(jìn)n鐵水條件下，轉(zhuǎn)爐冶煉前期由于Mn的大量氧化，爐內(nèi)熱量聚集，鋼水溫度上升及成渣速率加快。為防止溫度上升過快影響前期脫磷效果以及成渣過快使?fàn)t渣嚴(yán)重泡沫化引起的溢渣、噴濺，采取在冶煉前期適當(dāng)時機(jī)加入部分小顆粒石灰石作為冷卻劑，以控制冶煉前期鋼水溫度及溢渣等現(xiàn)象。小顆粒石灰石的加入也提高了爐渣的堿度，為提高自由態(tài)（MnO）的濃度提供了良好條件。

3.3 優(yōu)化效果

1）轉(zhuǎn)爐過程溢渣和噴濺等現(xiàn)象得到明顯控制。轉(zhuǎn)爐用鐵水Mn含量自2011年4月份開始逐步上升，對操作工藝逐步采取一系列優(yōu)化措施后，轉(zhuǎn)爐冶煉過程中的溢渣、噴濺等得到控制，鋼鐵料消耗出現(xiàn)了明顯的下降趨勢（見圖2）。

圖2 不同時期鋼鐵料消耗趨勢

2）轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)余Mn含量得到明顯提高。2012年前8個月，對常規(guī)鋼種Q235B和HRB400鋼終點(diǎn)余Mn連續(xù)進(jìn)行抽檢和跟蹤，期間的平均余Mn見表2。根據(jù)采集的終點(diǎn)余Mn數(shù)據(jù)，繪制終點(diǎn)余Mn變化趨勢圖見圖3。從圖3看出，自對中高M(jìn)n鐵水冶煉技術(shù)采取優(yōu)化措施以來，2012年3—5月份終點(diǎn)余Mn含量穩(wěn)步提升，余Mn含量自6月份有了明顯的提升，終點(diǎn)余Mn含量由1、2月份平均0.125%提高到6—8月份的0.196%。

表2 2012年1—8月份鋼種終點(diǎn)余Mn情況

圖3 常規(guī)鋼種冶煉終點(diǎn)余Mn含量

4 結(jié)語

通過對中高M(jìn)n鐵水冶煉技術(shù)的分析，重點(diǎn)對中高M(jìn)n鐵水冶煉過程中轉(zhuǎn)爐用氧技術(shù)和布料工藝進(jìn)行優(yōu)化，轉(zhuǎn)爐過程溢渣和噴濺等現(xiàn)象得到明顯控制，鋼鐵料消耗逐步降低，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)余Mn含量得到明顯提高，平均提高0.071%，提升了鐵水中Mn的利用率，減少后期合金化操作成本。通過穩(wěn)定轉(zhuǎn)爐操作、提高職工操作水平，使得轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)C含量及一次命中率提高，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)C由原來的平均0.067%提高到0.083%，終點(diǎn)C含量平均提高1.6個百分點(diǎn)，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)C含量一次命中率提高10%。

［1］曲英.煉鋼學(xué)原理［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1980.

［2］黃希祜.鋼鐵冶金原理［M］.2版.北京：冶金工業(yè)出版社，1990.

Abstract:Themicrostructure of low yieldtensile ratio steel requires for dual-phase which is difficultto control.Though giving full role of pre-leveler with heavy reduction and adjusting Muplic cooling parameters,plate shape is greatly improved;steel properties and yieldtensile ratio are better by optimizingthetempering process and controllingthe ratio of hard-soft phase.The low yield ratio of oil storagetank steelthat uses online quenching+offlinetempering process is belowto 0.90,andthe performance conformity ratio ismorethan 90%.

Key words:oil storagetank steel;low yieldtensile ratio;online quenching;offlinetempering;dual-phasemicrostructure

Study on Smelting Technology of Mediumand High Mn Molten Iron

JIN Lishan
（The Production Department of Jinan Iron and Steel Group Corporation,Jinan 250101,China）

Some problems included hotmetal splash,low residual Mn content at smelting end point,difficult control of smelting operation and etc,were existed in BOF smelting used of high Mnmolten iron as rawmaterial.Through fully usingthe relationship characteristics of end point Mn with basicity in slag and iron oxide,optimizing smelting operation,the aim of enhancing residual Mn content in smelting and stabilizing smelting operation was achieved.The residual Mn content at end point was raised from 0.125%to 0.196%,andthe utilization factor of Mn inmolten iron was increased andthe alloying cost inthe late was reduced.

highmanganesemolten iron;smeltingtechnology;end point Mn

表2 不同規(guī)格的12MnNiVR性能統(tǒng)計情況

Optimization on Production Processof Oil StorageTank Steel with Low Yield TensileRatio

ZHANG Yingjie
（The Heavy Plate Plant of Jinan Iron and Steel Group Co.,Ltd.,Jinan 250101,China）

TF703

B

1004-4620（2014）02-0011-03

2014-01-14

靳立山，男，1971年生，2010年畢業(yè)于江蘇大學(xué)，工商管理碩士?，F(xiàn)為濟(jì)鋼生產(chǎn)部工程師，從事計劃管理工作。