孟義春（首鋼長(zhǎng)治鋼鐵有限公司煉鋼廠，山西長(zhǎng)治046031）

轉(zhuǎn)爐少渣冶煉工藝的實(shí)踐

孟義春
（首鋼長(zhǎng)治鋼鐵有限公司煉鋼廠，山西長(zhǎng)治046031）

[摘要]為解決氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐渣料、鋼鐵料消耗高，終點(diǎn)控制不穩(wěn)定等問(wèn)題，開發(fā)出一種轉(zhuǎn)爐少渣冶煉工藝技術(shù)。生產(chǎn)實(shí)踐表明，該工藝與常規(guī)單渣冶煉工藝相比，降低了生產(chǎn)成本，提高了脫磷效率，改善了鋼水的純凈度，為生產(chǎn)超純凈鋼奠定了基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]少渣冶煉；單渣冶煉；消耗；工藝；實(shí)踐

1　引言

目前國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)面臨巨大的競(jìng)爭(zhēng)壓力，如何降低生產(chǎn)成本，提高煉鋼效益是每個(gè)鋼鐵企業(yè)追求的目標(biāo)。首鋼總公司經(jīng)過(guò)研究，成功開發(fā)出了少渣冶煉工藝技術(shù)，該工藝因渣量少，氧的利用效率高，吹煉終點(diǎn)鋼水中氧含量低，余錳高，合金元素收得率較高，從而降低了生產(chǎn)成本；另外，少渣煉鋼工藝終點(diǎn)命中率高，改善了鋼水的純凈度，為生產(chǎn)超純凈鋼創(chuàng)造了條件[1]。

首鋼長(zhǎng)鋼公司現(xiàn)有3座80 t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐，均采用常規(guī)單渣冶煉工藝，存在渣料消耗高、鋼鐵料消耗高、終點(diǎn)控制不穩(wěn)定等問(wèn)題。為了有效解決這些問(wèn)題，進(jìn)行少渣冶煉工業(yè)試驗(yàn)，并取得成功，目前該工藝已在我公司進(jìn)行推廣應(yīng)用。

2　冶煉條件

我廠鐵水均由煉鐵廠供給，由于鐵水供應(yīng)不均衡,鐵水成分變化頻繁,尤其Si含量的波動(dòng),直接導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐渣量變化大,終點(diǎn)命中率低,限制生產(chǎn)節(jié)奏。入爐廢鋼按生鐵塊與廢鋼比為1:1搭配。鐵水條件及轉(zhuǎn)爐終渣成分如表1、表2所示。

表1　鐵水成分及裝入量

表2　終渣成分

3　工藝路線

上一爐出完鋼全留爐渣寅濺渣固化爐渣寅加廢鋼確認(rèn)固化效果寅轉(zhuǎn)爐兌鐵寅轉(zhuǎn)爐脫磷寅倒出部分脫磷渣寅轉(zhuǎn)爐脫碳寅出鋼寅留渣寅濺渣固化爐渣寅加廢鋼確認(rèn)固化效果寅轉(zhuǎn)爐兌鐵進(jìn)行下一爐冶煉。工藝路線見(jiàn)圖1。

圖1　工藝路線圖

少渣冶煉工藝的特點(diǎn)是：將轉(zhuǎn)爐吹煉分為脫磷期和脫碳煉鋼兩個(gè)階段；在脫磷處理結(jié)束后，倒?fàn)t將部分高磷爐渣倒出，然后進(jìn)行第二階段的脫碳吹煉；脫碳吹煉結(jié)束后出鋼，濺渣后爐渣保留在爐內(nèi)，供下爐脫磷處理用，總渣量按8 t控制；為了防止下爐兌鐵水時(shí)發(fā)生噴濺，濺渣后加500 kg白云石，然后再加廢鋼前后搖爐，確保爐渣固化，要求煉鋼工確認(rèn)爐渣完全固化（無(wú)液態(tài)渣）后再安排兌鐵水。

4　工藝技術(shù)

4.1爐渣固化

由于上一爐留渣量較大且液態(tài)爐渣中FetO含量較高（TFe逸15%），不固化爐渣直接兌鐵容易發(fā)生噴濺傷人事故；另外，常規(guī)濺渣護(hù)爐工藝，固化時(shí)間超過(guò)6 min，影響冶煉周期。為達(dá)到快速固化爐渣目的，采取以下措施：

（1）出鋼結(jié)束后立即開始濺渣護(hù)爐操作，將部分爐渣濺至爐襯表面直接固化；

（2）由于吹入大量氮?dú)?，爐底液態(tài)渣溫度快速下降，大量高熔點(diǎn)相由液態(tài)渣中析出（3CaO·SiO2、2CaO·SiO2等），形成固態(tài)高熔點(diǎn)析出相與殘余“RO”液相共存的爐渣體系；

（3）濺渣結(jié)束后向爐內(nèi)加入少量石灰，如爐渣MgO低于目標(biāo)值，也可添加少量輕燒白云石，提高殘余液渣CaO、MgO含量而使其快速固化；

（4）加入石灰、白云石后，前后傾動(dòng)轉(zhuǎn)爐使加入的石灰、白云石與殘余液態(tài)渣快速混合；

（5）固化確認(rèn)后，加入廢鋼前后傾動(dòng)轉(zhuǎn)爐使廢鋼進(jìn)一步冷卻殘余液態(tài)渣，再次確認(rèn)固化效果，直至完全固化。4.2高效脫磷

轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程，發(fā)生在鋼渣間的脫磷反應(yīng)式見(jiàn)式（1），爐渣成分變化對(duì)渣鋼間磷分配系數(shù)的影響見(jiàn)式（2）。

由式（1）和式（2）可知，如何使鐵水磷與爐渣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，穩(wěn)定生產(chǎn)磷酸鈣是脫磷效率的關(guān)鍵。根據(jù)熱力學(xué)條件，影響脫磷效果的因素主要有渣量、堿度、渣中（FeO）含量及溫度。根據(jù)動(dòng)力學(xué)條件，在渣鐵界面上，脫磷過(guò)程化學(xué)反應(yīng)速率很大，過(guò)程主要受渣鐵間的傳質(zhì)速率所控制[2]。

根據(jù)脫磷反應(yīng)機(jī)理可知，控制高效脫磷的關(guān)鍵是采用低槍位、高供氧強(qiáng)度吹煉，通過(guò)加強(qiáng)頂吹氧氣流對(duì)熔池?cái)嚢?，促進(jìn)熔池內(nèi)部[P]向渣鐵界面?zhèn)鬏?；增加鐵礦石加入量和加入批次，在加強(qiáng)熔池?cái)嚢璧耐瑫r(shí)，使渣中含足夠FetO含量。

4.3快速倒渣

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程渣系及造渣實(shí)踐進(jìn)行了大量研究[3-5],冶煉前期石灰在渣化過(guò)程中表面形成致密高熔點(diǎn)的2CaO·SiO2，阻礙石灰的進(jìn)一步渣化。若渣中有足夠的FetO，可使2CaO·SiO2解體，其成分點(diǎn)移至液相區(qū)，有利于石灰渣化脫磷。爐渣流動(dòng)性的控制決定了是否能快速倒出足量脫磷爐渣，為此必須做到：爐渣充分熔化，不含未溶石灰顆粒以及方鎂石（MgO）、2CaO·SiO2等高熔點(diǎn)析出相；控制爐渣組成使其具有較低粘度值；采用較低槍位，加強(qiáng)攪拌促進(jìn)化渣；適當(dāng)提高脫磷階段溫度。

脫磷結(jié)束為倒出足量脫磷渣，爐渣堿度根據(jù)上一爐所留脫碳渣量和堿度以及本爐鐵水硅含量控制，控制目標(biāo)1.5耀2.0；MgO%含量5.0%耀8.0%，以保證渣的流動(dòng)性；采用分段式槍位操作，前期低槍位時(shí)間延長(zhǎng)，加強(qiáng)前期攪拌；爐渣TFe含量控制在15%耀18%；脫磷結(jié)束溫度控制范圍1 360耀1 400益；脫磷結(jié)束半鋼[P% ]臆0.060%。

5　生產(chǎn)實(shí)踐

5.1渣量及渣料消耗

通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)爐少渣冶煉工藝研究，確定各關(guān)鍵工藝技術(shù)參數(shù)，并組織進(jìn)行試驗(yàn)了35爐，每次連續(xù)循環(huán)5爐，平均每爐倒渣量及總渣量如圖2所示。

圖2　循環(huán)爐次倒渣量

由圖2可知，循環(huán)5爐的總渣量為32.29 t，平均每爐產(chǎn)生渣量為6.46 t，較單渣冶煉工藝產(chǎn)生渣量平均降低約23%。石灰消耗平均為20.40 kg/t，總渣料消耗平均為30.52 kg/t，較單渣冶煉工藝分別降低50%、44.5%。鋼鐵料消耗較單渣冶煉工藝降低約3.0 kg/t。5.2脫磷效率

轉(zhuǎn)爐脫磷期吹煉槍位采用低高低模式，吹煉270 s左右起槍，渣中TFe含量平均為15.85%，倒出足量前期脫磷渣，達(dá)到高效脫磷的目的。冶煉過(guò)程磷含量變化情況如圖3所示，可以看出，入爐鐵水w（P）平均為0.11%，半鋼w（P）平均為0.054%，終點(diǎn)鋼水w（P）為0.014%，前期脫磷率為50.20%，整個(gè)冶煉過(guò)程脫磷率為87.30%。

圖3　冶煉過(guò)程w(P)變化情況

圖4　前期脫磷率與半鋼溫度關(guān)系

圖4為前期脫磷效率與半鋼溫度的關(guān)系，可以看出，在1 360益以下脫磷率穩(wěn)定在53%左右，半鋼溫度大于1 370益時(shí)，脫磷率隨著溫度的升高逐步升高，1 395益時(shí)達(dá)到最大83.20%，但是當(dāng)溫度大于1 420益時(shí)，熔池內(nèi)碳氧就會(huì)劇烈反應(yīng)，爐渣泡沫化嚴(yán)重不利于渣鋼分離。因此脫磷期溫度控制在1 360耀1 400益較為合理。再次下槍吹煉脫碳，脫碳期加入石灰重新造渣將剩余磷脫至0.015%以下，終渣堿度控制在28耀3.2之間。

5.3生產(chǎn)周期

單渣冶煉工藝平均周期為31.46 min，少渣冶煉工藝平均周期為38.37 min，較單渣冶煉工藝周期平均延長(zhǎng)6.91 min，主要是由于濺渣固化及固化確認(rèn)多用1.63 min，裝廢鋼和兌鐵過(guò)程多用2.21 min；倒渣用多用3.07 min。通過(guò)提高冶煉操作水平減少終點(diǎn)后吹，縮短濺渣固化時(shí)間可縮短冶煉周期。

6　結(jié)論

少渣冶煉工藝取得較好冶金效果：產(chǎn)生渣量較常規(guī)單渣冶煉工藝減少約23%，石灰消耗與總渣料消耗較單渣冶煉工藝分別降低50%、44.5%，鋼鐵料消耗較單渣冶煉工藝降低約3.0 kg/t。

通過(guò)前期合理控制關(guān)鍵工藝參數(shù)：前期R：1.5耀2.0、MgO%含量5.0%耀8.0%、爐渣TFe含量控制在15%耀18%、脫磷結(jié)束溫度控制范圍1 360耀1 400益；終渣溫度合適堿度控制在2.8耀3.2可實(shí)現(xiàn)鋼水深脫磷，終點(diǎn)鋼水磷含量控制在0.015%以下。

通過(guò)提高冶煉操作水平減少終點(diǎn)后吹，縮短濺渣固化時(shí)間，可縮短冶煉周期。

參考文獻(xiàn)

[1]趙素華，潘秀蘭，梁慧智.少渣煉鋼工藝的進(jìn)步與展望[J].鞍鋼技術(shù)，2008（6）：13-16.

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[3]楊文遠(yuǎn)，鄭叢杰，杜昆，等.大型轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程的冶金反應(yīng)[J].鋼鐵研究學(xué)報(bào)，2000，12（S1）：22-28.

PracticeofConverter M elting Processwith LessSlag

MENG Yi-chun
(Steel-making Plant,CapitalSteelChangzhiIron & SteelCo.,Ltd.,ChangZhi, ShanxiProvince046031,China)

AbstractIn orderto solve the problemsofhigh consumption ofslag building materialand ferrousmaterial and unstable end pointcontrol,a melting process technology with less slag was developed for oxygen top blowing converter. Production practice showed the process, compared with common single slag melting process,reduced production cost,lifted dephosphorization efficiency and improved steelcleanliness,laying foundation fortheproduction ofsteelwith supercleanliness.

Key wordslessslagmelting;singleslagmelting;consumption;process;practice

作者簡(jiǎn)介：孟義春（1983—），男，碩士，主要從事煉鋼技術(shù)方面的研究工作。

收稿日期：2014-09-25修回日期：2014-10-21