摘 要：文章闡述了轉(zhuǎn)爐半鋼煉鋼熱態(tài)渣重復(fù)利用工藝實(shí)踐條件及工藝流程，轉(zhuǎn)爐半鋼煉鋼熱態(tài)渣重復(fù)利用工藝對(duì)煉鋼輔料消耗、鋼鐵料消耗等的影響，分析了存在的問題，提出了解決的措施。

關(guān)鍵詞：熱態(tài)渣；半鋼煉鋼；重復(fù)利用；煉鋼輔料；鋼鐵料；消耗

引言

攀鋼提釩煉鋼廠由于其獨(dú)特的資源特點(diǎn)，鐵水中含有V、Ti等元素，鐵水經(jīng)提釩后形成“半鋼”，“半鋼”再進(jìn)入煉鋼轉(zhuǎn)爐進(jìn)行冶煉，形成了與常規(guī)鐵水不同的“半鋼”冶煉模式。由于含釩鐵水在提煉釩渣過程中，鐵水中的硅、錳、釩、鈦、磷、碳等元素被氧化。半鋼與含釩鐵水相比有如下特點(diǎn)：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低1.2%～0.8%，硅已為痕跡量，錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低了0.07～0.10%，雖然半鋼溫度有所上升，但化學(xué)熱減少，使半鋼煉鋼所需熱源非常緊缺。由于半鋼具有的特點(diǎn)，轉(zhuǎn)爐半鋼煉鋼采用傳統(tǒng)的每爐倒渣工藝存在初期渣形成時(shí)間晚，脫磷效果差；半鋼冶煉熱源嚴(yán)重不足，廢鋼消耗低；冶煉過程槍位波動(dòng)大，終渣全鐵含量高，深吹嚴(yán)重等問題。為進(jìn)一步降低轉(zhuǎn)爐半鋼煉鋼成本，攀鋼提釩煉鋼廠根據(jù)攀鋼生產(chǎn)條件和半鋼特點(diǎn)，轉(zhuǎn)爐煉鋼工序首先在部分鋼種冶煉試驗(yàn)熱態(tài)渣重復(fù)利用工藝成功后，在全廠轉(zhuǎn)爐半鋼冶煉進(jìn)行全面推廣，并取得了一定的效果。

1 轉(zhuǎn)爐半鋼煉鋼熱態(tài)渣重復(fù)利用工藝實(shí)踐條件

熱態(tài)渣重復(fù)利用操作是指轉(zhuǎn)爐工藝冶煉在后期爐渣化透，拉碳（C含量0.1%～0.3%）倒?fàn)t測(cè)溫取樣，倒掉部分爐渣，然后補(bǔ)吹出鋼，濺渣結(jié)束爐渣不倒，下一爐次開始冶煉。為滿足生產(chǎn)需要，倒?fàn)t過程一般時(shí)間相對(duì)固定，在一定時(shí)間內(nèi)必須完成倒?fàn)t放渣，轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)動(dòng)傾角理論上應(yīng)該一致，但實(shí)際轉(zhuǎn)爐每次轉(zhuǎn)動(dòng)傾角極限在慢慢減小，一般以轉(zhuǎn)爐“拉碳或終點(diǎn)放渣+留渣”6個(gè)爐次為一循環(huán)。對(duì)轉(zhuǎn)爐深吹爐次采用無煙煤+改良型護(hù)爐料工藝，降低爐渣氧化性、提高爐渣粘度、保證全留渣工藝的順利實(shí)施。

轉(zhuǎn)爐拉碳倒?fàn)t放渣時(shí)鋼水碳含量平均為0.15%（波動(dòng)范圍0.10%～0.30%，盡量控制在0.10～0.15%），終點(diǎn)時(shí)刻取樣，鋼水中C含量平均為0.05%（波動(dòng)范圍0.03%～0.12%，盡量控制在0.05%～0.09%范圍）。

新爐子200爐以后進(jìn)行全留渣操作。但凡是入爐[P]≥0.1%的爐次不得留渣，下一爐冶煉低S鋼種（判鋼S≤0.01%）、鏜孔、補(bǔ)爐、測(cè)槍的爐次不得留渣，特殊情況下爐長(zhǎng)可根據(jù)實(shí)際情況決定是否留渣。碳含量較高爐次（C≥0.08%）終點(diǎn)不調(diào)渣直接出鋼，正常爐次（終點(diǎn)0.03%≤C<0.08%），爐長(zhǎng)根據(jù)終點(diǎn)渣態(tài)進(jìn)行調(diào)渣；深吹爐次（C<0.03%），采用“無煙煤+改良型護(hù)爐料”方式進(jìn)行調(diào)渣，轉(zhuǎn)爐吹煉結(jié)束加入適量的無煙煤，再根據(jù)終點(diǎn)渣態(tài)進(jìn)行調(diào)渣。

2 轉(zhuǎn)爐半鋼煉鋼熱態(tài)渣重復(fù)利用冶煉工藝流程

熱態(tài)渣重復(fù)利用工藝核心是循環(huán)利用脫碳階段爐渣，即將上爐高溫下已基本不具備脫磷能力的終渣，用于下爐吹煉前期，由于前期溫度低，爐渣重新具備脫磷能力；在溫度上升至對(duì)脫磷不利之前將爐渣部分倒出，加入渣料造渣進(jìn)行第二階段吹煉，進(jìn)一步脫磷。熱態(tài)渣重復(fù)利用半鋼煉鋼一爐鋼冶煉工藝流程為裝入廢鋼→兌入鐵水→吹煉→倒?fàn)t測(cè)溫取樣，放渣→吹煉→出鋼，留渣→液渣固化→渣固化確認(rèn)。

3 對(duì)相關(guān)指標(biāo)的影響

3.1 對(duì)煉鋼輔料消耗的影響

轉(zhuǎn)爐主要依靠爐渣實(shí)現(xiàn)脫硫、脫磷等功能，滿足冶金工藝要求。影響爐渣冶金功能的主要因素有堿度（CaO/SiO2）、MgO、FeO等。合理的輔料加入量取決于兩個(gè)方面，一是冶煉過程對(duì)脫磷脫硫的要求，二是冶煉過程中保護(hù)爐襯的要求。從理論上分析認(rèn)為，為保證爐渣的脫S脫P(yáng)能力，其堿度最好在2.5以上。如果堿度過高，會(huì)有大量MgO、CaO微粒懸浮在液體渣中，降低爐渣流動(dòng)性，使?fàn)t渣變粘，不利于去除S、P。熱態(tài)渣重復(fù)利用冶煉工藝實(shí)質(zhì)是將上爐終點(diǎn)熔渣的全部留給下爐使用。由于終點(diǎn)熔渣一般有較高的堿度和∑（FeO）含量，并且有一定的氧化錳含量，溫度高，一方面對(duì)下一爐初期渣的形成十分有利，有利于轉(zhuǎn)爐初期化渣和脫磷，脫磷率較前工藝平均高0.73%；另一方面，留渣后如不相應(yīng)減少煉鋼使用的主要輔料，如石灰、高鎂石灰等，會(huì)使熔渣堿度過高，不利于P、S的去除，因此必須對(duì)爐渣性能進(jìn)行理論分析，調(diào)整煉鋼輔料的使用量，以保證爐渣的性能滿足冶金工藝的要求。實(shí)踐表明，轉(zhuǎn)爐半鋼煉鋼熱態(tài)渣重復(fù)利用冶煉工藝轉(zhuǎn)爐工序輔料較前工序降低3.33kg/t鋼左右。

3.2 對(duì)鋼鐵料消耗的影響

留渣操作化渣好，去P效果明顯，因此，可減少活性石灰和輕燒白云石的加入，降低總渣量，提高轉(zhuǎn)爐的熱效率，提高廢鋼比；另外，轉(zhuǎn)爐冶煉出鋼過程不可避免存在剩鋼現(xiàn)象，由于留渣操作，使這部分剩鋼得到了有效的回收，有利于提高金屬收得率，這都有利于降低鋼鐵料的消耗。實(shí)際操作中，轉(zhuǎn)爐工序鋼鐵料消耗平均降低10kg/t鋼左右。

轉(zhuǎn)爐渣中TFe含量隨終點(diǎn)碳含量的提高而降低，渣中MFe含量隨著轉(zhuǎn)爐鋼水碳含量的增加而增加，無論深吹爐次還是非深吹爐次，隨著鋼水鎮(zhèn)靜時(shí)間的延長(zhǎng)，渣中MFe含量均有下降，其中非深吹爐次下降更為明顯。因此，在轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)節(jié)奏允許的情況下，轉(zhuǎn)爐鎮(zhèn)靜2分鐘以上倒?fàn)t對(duì)降低鋼鐵料消耗非常有必要。

3.3 對(duì)終點(diǎn)溫度的影響

由于留渣本身含有大量的物理熱，又降低了活性石灰的用量，這樣增加了轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)熱來源，為提高轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度提供了條件，在轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳含量控制與前工藝基本相當(dāng)?shù)那疤嵯拢D(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度較前期工藝平均提高了2.2℃左右。

3.4 轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)“無煙煤+改良型護(hù)爐料”調(diào)渣工藝對(duì)渣中TFe的影響

對(duì)深吹爐次采用“無煙煤+改良型護(hù)爐料”方式進(jìn)行調(diào)渣，與一般加入的改良型護(hù)爐料直接作用于渣鋼界面不同，加入一定量的無煙煤，由于密度較小，它能夠均勻地鋪散分布在爐渣表面，與FeO反應(yīng)生成的CO的反應(yīng)只能在爐渣表面進(jìn)行，由此生成的CO氣體能夠直接向大氣排放，能夠顯著的降低爐渣的泡沫性。而且由于一定量的無煙煤被淹沒到爐渣中，其對(duì)爐渣有強(qiáng)烈的降溫作用，爐渣的稠化速度很快。渣中活性物質(zhì)的降低，必然造成爐渣表面張力的降低，這有利于渣中MFe的聚集和沉降。渣中TFe較一般調(diào)渣方式多降低0.43%，如果考慮渣中MFe在內(nèi)，則渣中TFe較一般調(diào)渣方式多降低3.3%。

4 冶煉過程存在問題及措施

4.1 兌鐵時(shí)大噴

熱態(tài)渣重復(fù)利用技術(shù)留渣操作存在最大的安全隱患是在進(jìn)兌半鋼（或鐵水）發(fā)生大噴事故，嚴(yán)重時(shí)將造成設(shè)備及人身傷害事故。其發(fā)生的原因主要是因留下的爐渣具有高氧化性，特別是高（FeO），在兌半鋼（或鐵水）時(shí)，爐渣中的（FeO）與半鋼（或鐵水）中的碳發(fā)生劇烈的碳氧反應(yīng)，生成的CO氣體等氣泡帶動(dòng)爐渣和鐵噴出爐口。

要解決留渣操作時(shí)兌半鋼時(shí)發(fā)生大噴事故，保證安全，關(guān)鍵是要把高氧化性爐渣的溫度控制在一定溫度下，以避免在兌半鋼時(shí)，半鋼中的碳與爐渣中的（FeO）發(fā)生反應(yīng)，在生產(chǎn)過程中，操作人員可以通過吹煉終點(diǎn)情況和肉眼判斷爐渣的溫度范圍，當(dāng)爐渣溫度較高時(shí)，可以通過加入石灰等材料把爐渣溫度冷卻下來；在節(jié)奏允許的情況下也可以通過自然冷卻和加入石灰等材料相結(jié)合的方式冷卻爐渣，以降低爐渣溫度保證兌半鋼安全；另外控制前期兌鐵速度也是確保安全留渣操作的一個(gè)重要措施。生產(chǎn)中可以在開始兌鐵時(shí)以小流兌鐵，兌鐵第一勾要慢，見流停車，待爐內(nèi)反應(yīng)火焰小后再繼續(xù)兌鐵。如果火焰較大，可以兌入少量鐵水后，向出鋼側(cè)緩慢搖爐，讓爐內(nèi)反應(yīng)消耗一部分氧后再正常兌鐵，以防止火焰大燒壞吊車。

4.2 吹煉過程中發(fā)生噴濺

由于半鋼冶煉獨(dú)有的工藝特性，吹煉前期直接進(jìn)入碳氧反應(yīng)，前期渣難形成，在初期化渣過程中，都普遍才用“軟吹”吊槍操作；若采用留渣操作，又因初期爐渣堿度高，氧化性高，有利于加快石灰的熔化速度，這樣就會(huì)很快的形成大量的渣量，在進(jìn)入碳氧反應(yīng)期時(shí)，溫度迅速上升，大量的CO氣體排除，如果不采取合理的槍位制度和渣料制度，就會(huì)形成大噴。

控制吹煉過程噴濺一是要控制合理的槍位，過程操作必須嚴(yán)格按槍位制度執(zhí)行；而是要控制合理的爐型和爐容比。同時(shí)還要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)供氧、槍位及造渣制度進(jìn)行優(yōu)化。前期應(yīng)適當(dāng)減少石灰用量，并采用多批少量的方式加入。

4.3 爐底上漲

采取留渣操作后，因生產(chǎn)節(jié)奏影響，有時(shí)會(huì)等待進(jìn)半鋼（或鐵水）吹煉，導(dǎo)致留在爐內(nèi)的爐渣迅速冷卻下來，附積在爐底；或先進(jìn)廢鋼后兌半鋼使?fàn)t渣包裹住廢鋼，導(dǎo)致廢鋼不容易熔化并附積在爐底上，如不采取有效措施控制，就會(huì)造成爐底上漲，影響轉(zhuǎn)爐底吹效果。

控制爐底上漲的措施是進(jìn)廢鋼后要求來回?fù)u爐，并且嚴(yán)禁進(jìn)廢鋼后在爐內(nèi)停留時(shí)間過長(zhǎng)，避免爐渣包裹住廢鋼并附積在爐底上；每爐出鋼濺渣后，可來回?fù)u爐掛渣，使大部分爐渣掛在爐體前后大面上。

5 結(jié)束語

（1）轉(zhuǎn)爐采用熱態(tài)渣重復(fù)利用工藝，可降低鋼鐵料消耗及輔料消耗。（2）轉(zhuǎn)爐采用留渣操作，鋼水脫磷率有所提高，較前工藝平均高0.73%。（3）為保證兌鐵安全，通過分析，可以通過加入石灰等材料及控制兌鐵速度進(jìn)行控制。（4）對(duì)深吹爐次采用“無煙煤+改良型護(hù)爐料”方式進(jìn)行調(diào)渣對(duì)降低渣中TFe含量及降低鋼鐵料消耗效果明顯。

參考文獻(xiàn)

[1]攀鋼釩提釩煉鋼廠.轉(zhuǎn)爐“拉碳放渣+留渣”專題匯報(bào)[Z].內(nèi)部資料.

[2]馮捷，張紅文.轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008.

作者簡(jiǎn)介：夏玉紅，女，大學(xué)本科，副教授，研究方向：釩鈦鋼鐵生產(chǎn)的教學(xué)與研究，工作單位：四川機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院。

李盛（1976，6-），男，籍貫：四川廣安，學(xué)歷：大專，職稱：高級(jí)技師，研究方向：半鋼煉鋼生產(chǎn)操作與控制。