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        鐵水扒渣工藝對轉(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
        關(guān)鍵詞:渣量造渣堿度

        宋 健,朱李艷,何宏濤,吳發(fā)達

        (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)濟指標的重要途徑,因此鐵水進入轉(zhuǎn)爐前除了要經(jīng)過脫硫、脫磷等預處理操作外,一般都要經(jīng)過鐵水扒渣處理,扒渣量對轉(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]通過計算發(fā)現(xiàn)鐵水扒渣50%時,轉(zhuǎn)爐料中總的硫含量降低29 %。工業(yè)實踐[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,優(yōu)化轉(zhuǎn)爐冶煉環(huán)境,提高鋼水質(zhì)量,特針對馬鋼一鋼軋煉鋼分廠鐵水扒渣工藝進行理論分析與實踐研究。

        2 鐵水扒渣對轉(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,通過收集CSP類鋼種2019年一季度鐵水渣及轉(zhuǎn)爐終點渣樣數(shù)據(jù),經(jīng)過統(tǒng)計整理,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,因此當鐵水渣進入轉(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)

        其中對于轉(zhuǎn)爐冶煉過程有:

        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。

        當轉(zhuǎn)爐渣堿度一定(R=4),轉(zhuǎn)爐終渣一定(CaO/MgO=4.5)時,探究鐵水渣量對轉(zhuǎn)爐冶煉造渣料消耗的影響,此時,由公式(1)-(5)計算結(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,這是因為鐵水渣中含有大量的SiO2,需要加入過量的石灰來中和。

        圖1 鐵水渣量對轉(zhuǎn)爐冶煉造渣料消耗的影響

        當轉(zhuǎn)爐渣堿度一定為(R=4),鐵水渣量一定(W=1 kg/t)時,探究轉(zhuǎn)爐渣CaO/MgO對轉(zhuǎn)爐冶煉造渣料消耗的影響,此時,由公式(1)-(5)計算結(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,因為CaO/MgO的增大是由于CaO增加的速率大于MgO增加的速率,當CaO增加的速度很慢甚至基本不變時,MgO的值將會減小。

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

        當鐵水渣量一定(W=1 kg/t),轉(zhuǎn)爐終渣一定(CaO/MgO=4.5)時,探究轉(zhuǎn)爐渣堿度對轉(zhuǎn)爐冶煉造渣料消耗的影響,此時,由公式(1)-(5)計算結(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,因為根據(jù)公式(1)可知,轉(zhuǎn)爐渣堿度增加,說明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來中和。

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

        2.3 鐵水扒渣對轉(zhuǎn)爐冶煉經(jīng)濟效益的影響

        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t,冶金石灰價格為428元/t,鎂球價格700元/t,鐵水價格2320元/t,扒渣鐵損平均為0.22 kg/t。

        因此節(jié)約的石灰價格為

        428x0.81/1000x175萬=60.7萬元

        鎂球價格為

        700x0.24/1000x175萬=29.4萬元

        降低鋼鐵料消耗成本為

        (0.594-0.22)/1000x2320x175萬=151.8萬元

        總共可以節(jié)約冶煉成本共241.9萬元。

        3 工業(yè)試驗

        為了驗證理論計算過程鐵水帶渣量對轉(zhuǎn)爐冶煉的影響,針對一鋼軋3#轉(zhuǎn)爐進行了鐵水扒渣共6組現(xiàn)場工業(yè)試驗,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)試驗數(shù)據(jù)結(jié)果

        由表4可知,當轉(zhuǎn)爐渣平均堿度為4,轉(zhuǎn)爐渣CaO/Mg平均為4.7時,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)過扒渣處理,并通過理論分析結(jié)合工業(yè)試驗驗證,得出如下結(jié)論:

        通過理論計算可知,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,與理論計算相比,石灰和鎂球消耗誤差分別為1%,2%。

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