申光毅

摘 要：近年來，在煉鋼行業(yè)中發(fā)現(xiàn)，相比于傳統(tǒng)模式中用石灰在轉(zhuǎn)爐煉鋼，利用石灰石代替石灰能夠取得高效的煉鋼質(zhì)量和效率，降低石灰消耗量，進而降低煉鋼成本，為企業(yè)獲得更高收益。文章就圍繞石灰石代替石灰在轉(zhuǎn)爐煉鋼中的應(yīng)用實踐進行分析探究。

關(guān)鍵詞：石灰石；轉(zhuǎn)爐煉鋼；降溫材料

前言

隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的進一步加深，各行各業(yè)都越加重視能源節(jié)約問題，在煉鋼生產(chǎn)領(lǐng)域，對于煉鋼成本的控制也提出了更高的要求。2013年，西鋼煉鋼廠率先選用石灰石代替石灰，投入到轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)當(dāng)中，不但實現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐內(nèi)多余熱量的有效利用，而且起到較好的節(jié)能減耗效果，進一步提升了企業(yè)的經(jīng)濟收益。

1理論支撐

1.1 石灰石代替石灰

在現(xiàn)代煉鋼行業(yè)當(dāng)中，通常是選用石灰作為轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要造渣材料，而石灰屬于石灰石經(jīng)過高溫煅燒后形成的產(chǎn)物。2013年，西崗煉鋼廠通過技術(shù)革新，率先在轉(zhuǎn)爐煉鋼中直接投入石灰石，用石灰石取代石灰作為轉(zhuǎn)爐煉鋼材料工作，也就是將石灰石煅燒過程與轉(zhuǎn)爐煉鋼過程有效結(jié)合到一起，并取得不錯效果。究其本質(zhì)原因，由于轉(zhuǎn)爐在正常工作狀態(tài)下，爐內(nèi)溫度通常會保持在1300℃與1400℃中間范圍內(nèi)，因此，將石灰石投入轉(zhuǎn)爐后會直接受到的1300℃至1400℃的高溫煅燒，瞬間升溫會導(dǎo)致石灰石外表層的碳化鈣會進行化學(xué)分解反應(yīng)，這高溫情況下，使得原本應(yīng)需達到2-5小時的分解過程能夠迅速完成。

1.2 利用石灰石降溫

在傳統(tǒng)的煉鋼領(lǐng)域中，除了轉(zhuǎn)爐煉鋼過程較長問題之外，還存在降溫材料資源較少而且材料成本較高的問題，這同樣嚴(yán)重阻礙了轉(zhuǎn)爐煉鋼工作的正常開展，各煉鋼企業(yè)都在迫切尋求尋找成本較低、來源豐富且降溫作用明顯的新型材料，以解決現(xiàn)有的降溫材料問題。從理論角度來講，石灰石在投入轉(zhuǎn)爐后，會在高溫煅燒情況下產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)氧化鈣和大量的二氧化碳，在這過程中，會消耗大量的熱能。由此可見，將石灰石應(yīng)用到轉(zhuǎn)爐煉鋼中，不但能夠取代石灰滿足轉(zhuǎn)爐的堿性需求，另外還能夠有效消耗轉(zhuǎn)爐內(nèi)多余的熱能，起到降溫材料所應(yīng)當(dāng)發(fā)揮的效果，進而降低用于降溫的金屬材料的用量，不但能夠為企業(yè)大幅壓縮用于降溫材料的生產(chǎn)成本，還能夠有效環(huán)節(jié)能源短缺問題，具有十分可靠的應(yīng)用可行性[1]。

2 實踐應(yīng)用

西鋼煉鋼廠用于轉(zhuǎn)爐煉鋼的石灰石全部來自高質(zhì)量石灰石礦，石灰石直徑通常在15毫米至60毫米之間，顆粒均勻，材料處于避免潮濕的環(huán)境下，并無雜質(zhì)干擾。當(dāng)煉鋼過程中開啟轉(zhuǎn)爐后，通過高槍位促進氧化鐵反應(yīng)，并維持爐燃燒充分，并通過查看轉(zhuǎn)入路口處的火焰來分析爐內(nèi)的燃燒情況，達到充分燃燒后，就向轉(zhuǎn)爐內(nèi)添加事前稱重完成的石灰石，隨之一起加入的還有輕度燃燒的鎂球以及化渣材料。調(diào)節(jié)氧槍位以加快轉(zhuǎn)入內(nèi)第一批成渣速度，并根據(jù)鐵水比例及轉(zhuǎn)爐內(nèi)實際情況，再次向轉(zhuǎn)爐內(nèi)添加石灰石，并隨著爐內(nèi)反應(yīng)情況對氧槍位置進行調(diào)整，確保氧槍發(fā)揮攪拌作用。如果轉(zhuǎn)爐內(nèi)出現(xiàn)返干情況，則停止使用石灰石降溫，轉(zhuǎn)而應(yīng)用燒結(jié)礦、鐵皮球等材料用于降溫，與此同時，還用當(dāng)注意化渣過程的繼續(xù)發(fā)揮，在減少返干時間的同時，還能夠維持轉(zhuǎn)爐內(nèi)熔池溫度，并保障脫碳過程的正常運行。另外還要通過觀察轉(zhuǎn)爐內(nèi)反應(yīng)狀態(tài)，確定終點提前拉碳，并抽取一定反應(yīng)物加以化學(xué)分析，判斷出鋼質(zhì)量[2]。

由對比下生產(chǎn)試驗可以發(fā)現(xiàn)，相比于應(yīng)用石灰進行轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)，石灰石的應(yīng)用能夠使整個煉鋼過程更加穩(wěn)定，返干問題以及噴濺現(xiàn)象發(fā)生的可能性大幅降低，鋼水的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，脫碳效果更加顯著，而且終渣堿度符合煉鋼標(biāo)準(zhǔn)。從物料角度來看，加入一部分石灰石后，并配合燒結(jié)礦和鐵皮球更同用于降溫，能夠有效消耗轉(zhuǎn)爐內(nèi)多余的熱量，減少鋼鐵材料的耗量，且不會影響供養(yǎng)時間和氧氣消耗量。綜上所訴，石灰石在轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)中，具有較高可行性以及較為顯著的應(yīng)用效果[3]。

3 效果評估

3.1 對煉鋼效果的影響

在轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)實踐階段，應(yīng)用石灰石代替石灰投入到轉(zhuǎn)爐中，終渣堿度并未受到較大影響，鋼水化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，而且起到了比較顯著的脫磷效果，雖然在反應(yīng)前段會出現(xiàn)小幅的溢渣情況，但是整個過程中的供養(yǎng)時間和氧氣消耗量并未受到干擾，而且終渣大部分轉(zhuǎn)化為泡沫。由此可以得知，這是因為石灰石在轉(zhuǎn)爐內(nèi)受到高溫煅燒，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成大量二氧化碳?xì)怏w，二氧化碳向外溢出，提高了熔渣泡沫化程度，進而引發(fā)溢渣情況[4]。

另一方面，應(yīng)用石灰石代替降溫材料，因為石灰石在化學(xué)反應(yīng)過程中，需要消耗大量的熱能，有效的平衡掉了轉(zhuǎn)入內(nèi)的多余熱量，進而減少了生產(chǎn)過程中所需的降溫金屬材料的用量[5]。

3.2 對企業(yè)收益的影響

結(jié)合當(dāng)前市場價格，并參照石灰加入的轉(zhuǎn)爐煉鋼數(shù)據(jù)，對煉鋼成本進行計算，列于下表。

由表1可以得知，每一爐次能夠為生產(chǎn)企業(yè)降低生產(chǎn)成本584.8+1675+41-247.3=2053.5元。同應(yīng)用石灰轉(zhuǎn)爐煉鋼相比，能夠大幅提升煉鋼企業(yè)經(jīng)濟收益。

4 結(jié)束語

將石灰石投入到轉(zhuǎn)爐后，會經(jīng)過化學(xué)分解反應(yīng)，生成氧化鈣和二氧化碳，這與石灰生成的化學(xué)物質(zhì)相同，說明石灰石具備替代石灰的基礎(chǔ)。除此之外，石灰石還能夠有效調(diào)節(jié)鐵水的熱量，降低降溫材料的用量。整個煉鋼過程中，石灰石的生產(chǎn)速度并不比石灰慢，且不會對煉鋼質(zhì)量造成較大干擾，符合轉(zhuǎn)爐煉鋼的要求。而且石灰石及所需降溫材料的成本較低，將石灰石用于轉(zhuǎn)爐煉鋼中，能夠大幅降低煉鋼成本，為企業(yè)創(chuàng)造更高收益。

參考文獻

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[2]路文剛，朱榮，于灝.轉(zhuǎn)爐利用石灰石造渣煉鋼的試驗研究[J].工程科學(xué)學(xué)報，2016，S1（08）：78-82.

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[4]張利娜，袁章福，李林山，等.石灰石熱分解動力學(xué)模型研究[J].有色金屬科學(xué)與工程，2016，06（08）：13-18.

[5]李晨曉，毛文文，李宏，等.轉(zhuǎn)爐采用石灰石造雙渣脫磷試驗研究[J].煉鋼，2016，06（08）：11-14+26.