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        轉(zhuǎn)爐高效冶煉工藝實(shí)踐與效益分析

        2019-02-25 07:33:52陳樹輝
        世界有色金屬 2019年24期
        關(guān)鍵詞:礦泉廢料金屬元素

        陳樹輝,張 坤

        (河鋼唐鋼長材部,河北 唐山 063000)

        轉(zhuǎn)爐冶煉工藝經(jīng)過長時(shí)間的發(fā)展和演變,已經(jīng)成為目前工業(yè)企業(yè)中主要金屬冶煉工藝。而隨著信息及自動(dòng)化技術(shù)的出現(xiàn),轉(zhuǎn)爐冶煉工藝的控制形式逐漸從依靠人力及工人經(jīng)驗(yàn)操作的靜態(tài)控制轉(zhuǎn)變?yōu)榱巳詣?dòng)化的吹煉控制[1]。隨著各個(gè)行業(yè)都在逐步結(jié)合人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新科技,冶煉領(lǐng)域智能化制造技術(shù)也將不斷融入,在未來采用轉(zhuǎn)爐冶煉自動(dòng)化的吹煉技術(shù)從而實(shí)現(xiàn)智能化的冶煉工藝是轉(zhuǎn)爐冶煉金屬材料發(fā)展的主要方向。實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐高效冶煉,不僅可以對(duì)轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)的成分及溫度進(jìn)行精確的控制,同時(shí)還可以有效的提高終點(diǎn)命中的概率[2]。實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)爐冶煉控制還可以在一定程度上避免出現(xiàn)噴濺和爐渣返干的問題,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)完成金屬的冶煉,提高冶煉過程中的供養(yǎng)效率及穩(wěn)定控制材料的潔凈度。

        1 轉(zhuǎn)爐高效冶煉工藝實(shí)踐

        提高轉(zhuǎn)爐的冶煉效率首先要考慮轉(zhuǎn)爐吹煉之前的熔池溫度,通過提升溫度的方式可以有效的促進(jìn)轉(zhuǎn)爐中各個(gè)冶煉材料渣化的形成,降低金屬元素?zé)岬V泉的消耗[3]。具體工藝實(shí)施為:在向轉(zhuǎn)爐中兌入金屬元素?zé)岬V泉,再加入金屬廢料4.5t,并將其放置在烘烤設(shè)備上,利用煤氣對(duì)其烘烤20min,當(dāng)材料的溫度達(dá)到800~900℃時(shí),結(jié)束預(yù)熱并將其立即與金屬元素?zé)岬V泉進(jìn)行融合。在金屬廢料體積較大的情況下,還要保證轉(zhuǎn)爐冶煉過程中熱平衡以及煤氣的回收量問題,保證充足的熱量可以有利于化渣輔料的加入,強(qiáng)化噴槍的攪拌能力。同時(shí),每千克煤塊可以熔化金屬廢料約3.5~4.0kg,雖然焦炭的價(jià)格相對(duì)較高,但與煤塊相比能夠多熔化0.5kg的金屬材料,因此考慮轉(zhuǎn)爐冶煉工藝實(shí)際的生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)效益應(yīng)盡可能選用焦炭材料對(duì)金屬廢料熔化。

        轉(zhuǎn)爐冶煉是利用金屬元素?zé)岬V泉的物理熱及化學(xué)熱完成的,在轉(zhuǎn)爐中溫度的變化情況決定這爐料的熱收入以及熱支出,提高轉(zhuǎn)爐冶煉的效率可以通過控制熱量收支平衡的方式實(shí)現(xiàn)[4]。為了盡可能降低轉(zhuǎn)爐中金屬廢渣量,控制熱量支出的消耗可以通過以下兩種操作方式完成:第一種,采用金屬元素?zé)岬V泉扒渣措施,控制金屬元素?zé)岬V泉的含量在0.5%~0.9%,采用白灰冶煉,降低造渣材料的分解以及轉(zhuǎn)爐內(nèi)爐渣的溫度上升出現(xiàn)吸熱傾向;第二種,嚴(yán)格控制提高轉(zhuǎn)爐冶煉中石灰的使用率,當(dāng)石灰的使用率出現(xiàn)較大的波動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)爐冶煉過程中的渣化會(huì)產(chǎn)生大量的結(jié)塊和結(jié)坨現(xiàn)象,從而影響熔池中由于溫度差引起的能量轉(zhuǎn)移以及質(zhì)量的傳遞,更嚴(yán)重的則會(huì)造成轉(zhuǎn)爐口的事故發(fā)生,抑制冶煉生產(chǎn)。

        轉(zhuǎn)爐高效冶煉還需要對(duì)加料環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的控制,石灰是轉(zhuǎn)爐冶煉中常見的材料之一,屬于高熔點(diǎn)材料,在冶煉金屬時(shí)達(dá)到的溫度時(shí)很難將其熔化的,即使通過氧化還原反應(yīng)形成了各種化合物,其熔點(diǎn)也高達(dá)1600℃以上。若在金屬冶煉過程中,一次性加入大量的石灰,會(huì)造成轉(zhuǎn)爐內(nèi)部的助氧化物供給不及時(shí),無法產(chǎn)生足夠的熱量,不僅會(huì)生成難熔化的復(fù)雜化合物,還后悔造成溫度的降低,導(dǎo)致熔渣重新凝結(jié),惡化整個(gè)轉(zhuǎn)爐冶煉過程,增加化渣時(shí)間,阻礙吹煉的順利進(jìn)行。因此提高轉(zhuǎn)爐冶煉的效率可以在吹煉前期分批次、小批量的加入石灰,避免出現(xiàn)結(jié)坨、返干[5]。在轉(zhuǎn)爐冶煉前期加入量控制在全部石灰的50%~60%,有效利用前期的低溫條件有效去磷。在轉(zhuǎn)爐冶煉中期,保證充足的化渣條件下,分批次的加入剩余石灰,提高石灰的利用率,同時(shí)保證轉(zhuǎn)爐中的堿度,從而控制在轉(zhuǎn)爐冶煉升溫過程中的回磷現(xiàn)象。

        表1 轉(zhuǎn)爐高效冶煉工藝實(shí)踐結(jié)果

        2 轉(zhuǎn)爐高效冶煉效益分析

        將本文上述提出的轉(zhuǎn)爐高效冶煉工藝加入到實(shí)際金屬材料的工藝生產(chǎn)當(dāng)中進(jìn)行實(shí)踐,對(duì)轉(zhuǎn)爐高效冶煉的效益分析得出如表1所示的結(jié)果。

        將本文采用的轉(zhuǎn)爐高效冶煉工藝與改造前金屬材料加工生產(chǎn)廠實(shí)際的冶煉結(jié)果進(jìn)行比較得出,經(jīng)過本文上述提出的改造方法后鐵水的消耗量降低了48.61kg/t,SPHC鋼消耗降低了0.014%,含有鋼、鐵、鋁元素的金屬廢料消耗減少了54.18kg/t,而石灰的利用率提高了22.34%,冶煉周期縮短了23min,產(chǎn)能提升了55萬噸。在整個(gè)轉(zhuǎn)爐高效冶煉過程中,生產(chǎn)流程順利,節(jié)奏更加高效,產(chǎn)品的質(zhì)量更加穩(wěn)定,實(shí)現(xiàn)了提高轉(zhuǎn)爐冶煉效率的目的。

        3 結(jié)語

        隨著工業(yè)行業(yè)領(lǐng)域綠色環(huán)保政策的逐步深化,轉(zhuǎn)爐冶煉過程中,推崇短流程冶煉、低成本生產(chǎn)、高品質(zhì)發(fā)展,必將成為未來冶金企業(yè)生存和發(fā)展的重點(diǎn)目標(biāo)。因此,不斷提高對(duì)冶煉材料的利用率,盡可能優(yōu)化可控成本,才能更好的實(shí)現(xiàn)冶金企業(yè)的綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

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