賈新風(fēng)，李 健，張 明，肖加海，王 肖，張燕平

（唐山不銹鋼有限責(zé)任公司，河北 唐山 06300）

轉(zhuǎn)爐鐵水進(jìn)行預(yù)脫硫處理是低硫、超低硫高品質(zhì)鋼生產(chǎn)的重要手段，可有效降低成本、擴(kuò)大品種范圍并簡(jiǎn)化后續(xù)煉鋼操作[1-2]資源節(jié)約、綠色環(huán)保的發(fā)展道路是目前鋼鐵企業(yè)的發(fā)展方向，同時(shí)也是國(guó)家推進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的必由之路。鎂粉、脫硫噴槍和撈渣耙是采用符合噴吹工藝的鐵水預(yù)處理脫硫技術(shù)必不可少的耗材，其價(jià)格昂貴是成本重要組成部分，因此，降低鐵水預(yù)處理鎂粉和耐材使用量是國(guó)內(nèi)外企業(yè)發(fā)展的必由之路。國(guó)外一般采用單直孔噴槍與雙側(cè)孔噴槍提高鎂粉的利用率從而降低鐵水預(yù)處理工序成本，唐鋼不銹鋼公司煉鋼廠通過(guò)采用調(diào)整撈渣方式，發(fā)明噴槍防粘劑，動(dòng)態(tài)調(diào)整鈍化石灰和鎂粉給料比例來(lái)降低鐵水預(yù)處理工序的綜合成本，在降低節(jié)能環(huán)保的同時(shí)充分做到提產(chǎn)增效。

圖1 流程分析圖

將鐵水預(yù)處理區(qū)域的作業(yè)流程圖梳理，發(fā)現(xiàn)效率、利潤(rùn)提升點(diǎn)。對(duì)兌鐵作業(yè)進(jìn)行優(yōu)化，將兌鐵率降低至60%，減少溫度損失創(chuàng)效4元/噸。測(cè)溫取樣一鍵同時(shí)進(jìn)行，縮短鐵水預(yù)處理冶煉周期10秒/爐。

1 脫硫機(jī)理分析

1.1 石灰粉脫硫

石灰脫硫的反應(yīng)式為：

用CaO脫硫有如下特點(diǎn)：①在高C和一定含硅量的鐵水中，CaO有較強(qiáng)的脫硫能力，在1350℃時(shí)，用CaO脫硫，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，鐵水中硫含量可達(dá)3.7×10-5，比CaC2的脫硫能力要弱得多。②脫硫渣為固體渣，扒渣方便，對(duì)鐵水缶、混鐵車侵蝕較小，但用量較大，故形成的渣量也大，鐵損也較高，鐵水溫降也較大。③石灰粉資源廣、價(jià)格低、易加工，使用安全。④石灰粉流動(dòng)性差、在輸送中易堵塞、在料罐中也可能會(huì)“架橋”而堵料，且石灰易吸潮，吸潮后其流動(dòng)性大大惡化，吸潮后會(huì)生成Ca（OH）2，不僅影響脫硫效果，而且會(huì)污染環(huán)境，因此，石灰的加工運(yùn)輸和貯存都要在干燥條件下進(jìn)行，一般也采用氮?dú)饷芊夂洼斔汀?/p>

1.2 用Mg粉脫硫

用Mg粉脫硫，其反應(yīng)式為：

鎂粉脫硫有如下特點(diǎn)：①M(fèi)g有很強(qiáng)的鐵水脫硫能力，13500℃時(shí)，用Mg粉脫硫，反應(yīng)的平衡常數(shù)為3.17×105，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，鐵水中含硫量可達(dá)l.6×10-7，大大高于Ca0的脫硫能力。②Mg的沸點(diǎn)為ll070℃，Mg加入鐵水后，變成Mg蒸氣，形成氣泡，使Mg的脫硫反應(yīng)在氣液相界面上進(jìn)行，另外由于金屬M(fèi)g變成Mg蒸氣．使得反應(yīng)區(qū)附近的流體攪拌良好，大大增強(qiáng)Mg的脫硫效果。③Mg在鐵水中有一定的溶解度，鐵水經(jīng)過(guò)Mg飽和后能防止回硫，這部份飽和的Mg在鐵水處理后的運(yùn)送過(guò)程中仍能起到脫硫作用。④由于Mg進(jìn)入鐵水后就會(huì)氣化，反應(yīng)非常強(qiáng)烈，因此一般不使用純Mg，而與其他材料混合一起噴入，目前多與Ca0一起混合后作成混合脫硫劑。⑤Mg的價(jià)格昂貴，但因Mg混合脫硫劑只要配比合適，也會(huì)使其用量少，而且鐵水溫降小，渣量少，鐵損也少等特點(diǎn)，其綜合成本也不一定高，而且由于用量少，處理周期也短，對(duì)高節(jié)奏的轉(zhuǎn)爐也是有利的，因此Mg脫硫劑已越來(lái)越多被采用。

其他脫硫劑，像石灰石（CaCO3）因脫硫效果差而且鐵水溫降太大，而像蘇打（Na2CO3）由于資源短缺，而且脫硫產(chǎn)物呈液態(tài)對(duì)罐襯侵蝕嚴(yán)重，降溫也大，因此這些在鐵水脫硫生產(chǎn)中已較少采用。

2 撈渣操作方式調(diào)整

鐵水預(yù)處理工序，原撈渣作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為鐵水亮面≥95%。撈渣操作要點(diǎn)為：（1）撈渣。按動(dòng)遙控器功能鍵，起升工作臂，將撈渣機(jī)前進(jìn)至撈渣位，利用”慢開”鍵讓渣耙處于完全打開狀態(tài)并下降渣耙下邊緣浸入到鐵水液面以下150mm為宜（渣層厚度不同，需目測(cè)，嚴(yán)禁將渣耙全部浸入鐵水）。慢關(guān)渣耙進(jìn)行撈渣。（2）卸渣。起升并旋轉(zhuǎn)工作臂，讓渣耙處于渣盤上方，快開快關(guān)渣耙使兩個(gè)渣耙互相敲擊2-3次進(jìn)行卸渣，卸渣工序使將易脫落的渣子卸掉，粘附在耙子上的少量渣子在清渣工序中清理。（3）清渣。重復(fù)撈渣、卸渣操作撈完一包鐵水卸完渣后，對(duì)仍粘附在渣耙上的渣子進(jìn)行清渣，將渣耙落入到水槽中冷卻30秒左右，讓渣耙處于渣盤上方互相敲擊2-3次（次數(shù)不易過(guò)多，過(guò)多影響撈渣機(jī)構(gòu)的使用壽命），其余不易脫落的渣子再利用風(fēng)鎬清理，使渣耙達(dá)到無(wú)粘渣。（4）掛涂料。將清理干凈的渣耙完全浸入到涂料槽中上下浸蘸涂料2次每次浸入時(shí)間5-10秒鐘，使粘渣充分掛好涂料（涂料厚度＞1mm），將渣耙靠近鐵水包，烘干涂料回到撈渣位，等待下一包鐵水撈渣。

由于符合噴吹工藝脫硫產(chǎn)物上浮需要時(shí)間，在原有撈渣方式下，編撈渣上浮的想象，導(dǎo)致?lián)圃螖?shù)平均16次/包，撈渣耙子的使用壽命約10包/對(duì)，噸鐵處理費(fèi)用5元/噸，針對(duì)脫硫渣上浮需要時(shí)間和撈渣最后幾耙子渣量遠(yuǎn)小于渣耙容積的特點(diǎn)制定了方案。進(jìn)站撈前渣，將前渣撈干凈，亮面≥50%，提高CaO的脫硫能力。吹煉結(jié)束后將先靜置3min，再進(jìn)行撈渣作業(yè)，讓脫硫渣充分上浮之后再撈渣，提高了撈渣效率，減少了撈渣次數(shù)，方案調(diào)整后撈渣次數(shù)平均9次/包，撈渣耙子的使用壽命約20包/對(duì)，直接降低噸鐵處理費(fèi)用2.5元/噸。

3 噴槍維護(hù)分析

脫硫噴槍是復(fù)合噴吹系統(tǒng)最主要的消耗品，冶煉過(guò)程中插入鐵水，不斷受到鐵水的沖刷的和爐次切換的熱振，冶煉結(jié)束后噴槍頭會(huì)粘鐵渣，導(dǎo)致槍頭變大無(wú)法使用。常規(guī)工藝中都會(huì)有專人用鐵釬和撬棍處理噴槍頭部，但是在處理過(guò)程中會(huì)損傷到噴槍本身耐材，導(dǎo)致噴槍使用壽命至于100爐，噸鐵處理成本為1元/t。

對(duì)下線槍進(jìn)行分析，70%是由于維護(hù)槍身難度大和處理處理過(guò)程中損傷槍體被迫下線，通過(guò)試驗(yàn)，不銹鋼公司自主研發(fā)了噴槍涂料，每次噴槍使用后用專用工具給噴槍涂一層涂料，明顯改善了脫硫噴槍的維護(hù)難度，降低了工人的工作強(qiáng)度，提高脫硫噴槍的壽命至230爐。將脫硫噴槍噸鐵成本有1.05元/t降低至0.46元/t。

4 脫硫模型分析

脫硫命中率低，模型在淺脫硫情況下輸出的鎂粉量的值不準(zhǔn)確，造成成本浪費(fèi)。如果脫硫不命中就需要降槍二次噴吹以及重新測(cè)溫取樣等措施來(lái)保證出站硫成分符合控制計(jì)劃要求，導(dǎo)致時(shí)間的浪費(fèi)?；跍\脫硫命中率低的前提下，為保證生產(chǎn)節(jié)奏穩(wěn)定，脫硫只能高成本過(guò)度控制。鐵水預(yù)處理沒(méi)有軌道衡，鐵水重量只能采用天車稱量數(shù)據(jù)，帶渣量無(wú)法測(cè)量，所以原來(lái)靜態(tài)模型計(jì)算有2%固定誤差。鐵水預(yù)處理淺脫硫命中率57.21%，月淺脫硫產(chǎn)量占脫硫總產(chǎn)量40%，高成本控制比例40%。

經(jīng)過(guò)對(duì)標(biāo)先進(jìn)和水模擬實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了鎂粉顆粒度對(duì)脫硫噴吹壓力的影響，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)際情況，論證了鈍化石灰安息角對(duì)脫硫噴吹壓力的影響，修訂鈍化石灰技術(shù)條件，對(duì)鐵水預(yù)脫硫的數(shù)據(jù)進(jìn)行了多元回歸統(tǒng)計(jì)分析[2]編制了鐵水預(yù)處理脫硫模型，并對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行了二次開發(fā)，成功建立數(shù)據(jù)庫(kù)以及修正規(guī)則，將產(chǎn)線數(shù)據(jù)直接反饋于產(chǎn)線。將脫硫命中率提高至96%。

5 降低脫硫工序成本實(shí)踐效果

通過(guò)撈渣方式調(diào)整，脫硫噴槍維護(hù)方案制定，數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)以及動(dòng)態(tài)模型的而建立，操作順行、質(zhì)量穩(wěn)定、冶煉周期縮短，產(chǎn)能釋放，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。①通過(guò)撈渣方式調(diào)整，直接降低噸鐵處理費(fèi)用2.5元/噸。②通過(guò)脫硫噴槍維護(hù)方案制定與實(shí)施，脫硫噴槍噸鐵成本降低至0.59元/t。③數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)和動(dòng)態(tài)模型建立，脫硫噸鐵成本降低2.88元/t。