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        鐵水扒渣工藝對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉的影響研究

        2019-12-03 08:39:16朱李艷何宏濤吳發(fā)達(dá)
        關(guān)鍵詞:渣量造渣堿度

        宋 健,朱李艷,何宏濤,吳發(fā)達(dá)

        (馬鋼股份公司第一鋼軋總廠 安徽馬鞍山 243000)

        改善鐵水質(zhì)量是提高轉(zhuǎn)爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要途徑,因此鐵水進(jìn)入轉(zhuǎn)爐前除了要經(jīng)過(guò)脫硫、脫磷等預(yù)處理操作外,一般都要經(jīng)過(guò)鐵水扒渣處理,扒渣量對(duì)轉(zhuǎn)爐造渣料的消耗,轉(zhuǎn)爐終渣量,鋼鐵消耗量等都有影響。在高爐出鐵過(guò)程中,雖然采取了多種措施降低鐵水帶渣量,但是一般高爐鐵水中仍然存在2‰-5‰的鐵水渣[1]。由于鐵水渣的存在,惡化了轉(zhuǎn)爐的冶煉條件。張定基[2]通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)鐵水扒渣50%時(shí),轉(zhuǎn)爐料中總的硫含量降低29 %。工業(yè)實(shí)踐[3]-[5]發(fā)現(xiàn)優(yōu)化扒渣工藝能夠減少扒渣鐵損,降低轉(zhuǎn)爐石灰粉及鎂粉消耗。

        為了探索鐵水扒渣工藝的發(fā)展趨勢(shì),優(yōu)化轉(zhuǎn)爐冶煉環(huán)境,提高鋼水質(zhì)量,特針對(duì)馬鋼一鋼軋煉鋼分廠鐵水扒渣工藝進(jìn)行理論分析與實(shí)踐研究。

        2 鐵水扒渣對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉的影響分析

        馬鋼一鋼軋的的鐵水主要是由二鐵廠提供,通過(guò)收集CSP類鋼種2019年一季度鐵水渣及轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)渣樣數(shù)據(jù),經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)整理,其成分分別如表1,表2所示。鐵水渣為低堿度,高硫渣,一般R=1.1-1.4,而轉(zhuǎn)爐渣堿度R=3.5-4.0,鐵水渣中大量的SiO2使轉(zhuǎn)爐渣堿度降低,去除S、P的能力減弱。因此轉(zhuǎn)爐兌鐵水過(guò)程中,鐵水渣的存在降低了轉(zhuǎn)爐冶煉能力。

        表1 鐵水渣成分(ω%)

        表2 轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)渣樣成分(ω%)

        該廠所用轉(zhuǎn)爐造渣料石灰及鎂球成分如表3所示。為了使轉(zhuǎn)爐渣具有較好的冶金反應(yīng)能力,必須保證轉(zhuǎn)爐渣具有適合的堿度和較高的脫硫能力,因此當(dāng)鐵水渣進(jìn)入轉(zhuǎn)爐后,必須向轉(zhuǎn)爐中加入大量的石灰,中和、稀釋鐵水渣帶入的SiO2。

        表3 石灰及鎂球成分(ω%)

        2.1 鐵水渣量對(duì)轉(zhuǎn)爐原輔料消耗的影響

        根據(jù)三元堿度公式有:

        (1)

        其中對(duì)于轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程有:

        ω(CaO)=ω(CaO)鐵水渣+ω(CaO)石灰+ω(CaO)鎂球

        (2)

        ω(MgO)=ω(MgO)鐵水渣+ω(MgO)鎂球

        (3)

        ω(SiO2)=ω(SiO2)鐵水查+ω(SiO2)石灰+ω(SiO2)鎂球

        (4)

        (5)

        由表2及公式(1)可知轉(zhuǎn)爐渣堿度R=4.09,聯(lián)立公式 (1)-(5),代入表1-表3數(shù)據(jù)可得,1kg/t的鐵水渣可增加轉(zhuǎn)爐消耗的石灰及鎂球分別為0.81 kg/t,0.24 kg/t。

        ⑤Alpert F.H.,Kamins M.A.“Pioneer brand advantage:A conceptual framework and propositional inventory”,Journal of the A-cademy of Marketing Science,1994,22(3),pp.244 ~253.

        引起轉(zhuǎn)爐渣量為

        鋼渣中含鐵量約為20%,則鐵水渣可增加0.594 kg/t鋼鐵料消耗。

        2.2 不同因素對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉造渣料影響的結(jié)果分析

        根據(jù)上述公式可知,影響轉(zhuǎn)爐冶煉造渣料消耗的因素主要有鐵水渣量,轉(zhuǎn)爐渣CaO/MgO以及轉(zhuǎn)爐渣堿度。

        當(dāng)轉(zhuǎn)爐渣堿度一定(R=4),轉(zhuǎn)爐終渣一定(CaO/MgO=4.5)時(shí),探究鐵水渣量對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉造渣料消耗的影響,此時(shí),由公式(1)-(5)計(jì)算結(jié)果如圖1所示。由圖可知,轉(zhuǎn)爐冶煉造渣料(石灰、鎂球)消耗隨著鐵水帶渣量的增大逐漸增大,其中石灰消耗量增加的速率更快,這是因?yàn)殍F水渣中含有大量的SiO2,需要加入過(guò)量的石灰來(lái)中和。

        圖1 鐵水渣量對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉造渣料消耗的影響

        當(dāng)轉(zhuǎn)爐渣堿度一定為(R=4),鐵水渣量一定(W=1 kg/t)時(shí),探究轉(zhuǎn)爐渣CaO/MgO對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉造渣料消耗的影響,此時(shí),由公式(1)-(5)計(jì)算結(jié)果如圖2所示。由圖可知,石灰消耗隨著CaO/MgO的增大而緩慢增加,鎂球消耗則隨著CaO/MgO的增大而快速減小,因?yàn)镃aO/MgO的增大是由于CaO增加的速率大于MgO增加的速率,當(dāng)CaO增加的速度很慢甚至基本不變時(shí),MgO的值將會(huì)減小。

        圖2 轉(zhuǎn)爐渣CaO/MgO對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉造渣料消耗的影響

        當(dāng)鐵水渣量一定(W=1 kg/t),轉(zhuǎn)爐終渣一定(CaO/MgO=4.5)時(shí),探究轉(zhuǎn)爐渣堿度對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉造渣料消耗的影響,此時(shí),由公式(1)-(5)計(jì)算結(jié)果如圖3所示。由圖可知,轉(zhuǎn)爐冶煉造渣料(石灰、鎂球)消耗隨著轉(zhuǎn)爐渣堿度的增大而逐漸增大,其中石灰消耗量增加的速率更大,因?yàn)楦鶕?jù)公式(1)可知,轉(zhuǎn)爐渣堿度增加,說(shuō)明CaO和MgO增加的速率要大于SiO2增加的速率,而SiO2需要大量的CaO來(lái)中和。

        圖3 轉(zhuǎn)爐渣堿度對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉造渣料消耗的影響

        2.3 鐵水扒渣對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉經(jīng)濟(jì)效益的影響

        由以上數(shù)據(jù)可知,每扒去1 kg/t鐵水渣可以降低石灰和鎂球消耗分別為0.81 kg/t,0.24 kg/t,馬鋼一鋼軋總廠CSP類鋼種2018年產(chǎn)量為175萬(wàn)t,冶金石灰價(jià)格為428元/t,鎂球價(jià)格700元/t,鐵水價(jià)格2320元/t,扒渣鐵損平均為0.22 kg/t。

        因此節(jié)約的石灰價(jià)格為

        428x0.81/1000x175萬(wàn)=60.7萬(wàn)元

        鎂球價(jià)格為

        700x0.24/1000x175萬(wàn)=29.4萬(wàn)元

        降低鋼鐵料消耗成本為

        (0.594-0.22)/1000x2320x175萬(wàn)=151.8萬(wàn)元

        總共可以節(jié)約冶煉成本共241.9萬(wàn)元。

        3 工業(yè)試驗(yàn)

        為了驗(yàn)證理論計(jì)算過(guò)程鐵水帶渣量對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉的影響,針對(duì)一鋼軋3#轉(zhuǎn)爐進(jìn)行了鐵水扒渣共6組現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn),轉(zhuǎn)爐渣平均堿度R=4,轉(zhuǎn)爐渣CaO/MgO平均為4.7,每爐鐵水扒渣量、石灰和鎂球消耗量結(jié)果如表4所示。

        表4 工業(yè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果

        由表4可知,當(dāng)轉(zhuǎn)爐渣平均堿度為4,轉(zhuǎn)爐渣CaO/Mg平均為4.7時(shí),隨著扒渣量的增加,轉(zhuǎn)爐造渣料石灰和鎂球消耗量逐漸減小,且平均單位減少量為0.80,0.235,這與前面理論分析計(jì)算相比,石灰和鎂球消耗誤差分別為1%,2%。

        4 結(jié)論

        本文根據(jù)馬鋼一鋼軋總廠生產(chǎn)現(xiàn)狀,鐵水入轉(zhuǎn)爐之前需經(jīng)過(guò)扒渣處理,并通過(guò)理論分析結(jié)合工業(yè)試驗(yàn)驗(yàn)證,得出如下結(jié)論:

        通過(guò)理論計(jì)算可知,鐵水扒渣工藝可以減少轉(zhuǎn)爐原輔料消耗及渣量,其中1kg/t的鐵水扒渣量可減少轉(zhuǎn)爐消耗的石灰及鎂球分別為0.81 kg/t,0.24 kg/t,增加轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)渣量為2.97 kg/t,增加0.594 kg/t鋼鐵料消耗。

        影響轉(zhuǎn)爐冶煉造渣料(石灰、鎂球)消耗的因素主要有鐵水渣量,轉(zhuǎn)爐渣CaO/MgO以及轉(zhuǎn)爐渣堿度。在一定條件下。石灰、鎂球消耗隨著鐵水帶渣量和轉(zhuǎn)爐渣堿度的增大而逐漸增大;石灰消耗隨著CaO/MgO的增大而緩慢增加,鎂球消耗則隨著CaO/MgO的增大而快速減小。

        鐵水扒渣工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果顯示,隨著扒渣量的增加,轉(zhuǎn)爐造渣料石灰和鎂球消耗量逐漸減小,且平均單位減少量為0.8 kg/t0,0.235 kg/t,與理論計(jì)算相比,石灰和鎂球消耗誤差分別為1%,2%。

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