溫永才

（酒鋼集團宏興股份公司儲運部，甘肅 嘉峪關 735100）

2018年廢鋼市場價格呈窄幅震蕩，環(huán)保督查常態(tài)化與鋼廠利潤的壓縮對于傳統(tǒng)冶煉工藝提出了改進優(yōu)化的需求。低鐵耗條件下提高轉爐煉鋼的廢鋼比能夠有效降低生產成本，然而如何保持轉爐冶煉過程中的熱平衡、解決出鋼溫度不足的問題，也成為當下冶煉工藝優(yōu)化的關鍵要點，值得我們進行深入探討。

1 提高轉爐廢鋼比的冶煉工藝改造思路分析

（1）應用實例分析。以某煉鋼廠生產實際為例，該煉鋼廠擁有3座120t頂?shù)讖痛缔D爐，其煉鐵產能低于煉鋼，鐵水供應不足現(xiàn)象較為顯著。為實現(xiàn)降低鐵水耗的生產目標，該廠開展了鐵包加廢鋼試驗，并采用加入雙斗廢鋼等方法，在個月時間內促使鐵水耗降至846.7kg/t鋼、廢鋼耗增至189.65kg/t鋼。由于該廠外購廢鋼多為輕薄料，重型占比僅為，且單斗爐次僅能裝入22t~23t廢鋼，因此還需針對常規(guī)廢鋼斗進行改造，并設法進一步降低鐵水耗、提高廢鋼比，在簡化轉爐煉鋼工序的基礎上實現(xiàn)冶煉工藝的有效優(yōu)化。

（2）冶煉工藝改造思路。受廢鋼斗結構與單斗廢鋼配重的影響，廢鋼堆密度無法得到有效提升，而該廠采用加入雙斗廢鋼的方式雖然可以一定程度上提高廢鋼比，但同時也易產生廢鋼卡斗等問題，不利于提高轉爐生產效率。在此擬針對其工藝方案進行改造創(chuàng)新，針對現(xiàn)有廢鋼斗進行擴容處理，促使廢鋼斗體積增加4.2m3、重量增至25t~26t，有效降低對轉爐生產節(jié)奏的影響。基于物料冷卻原理可得出廢鋼冷卻效應的計算公式為：

其中C代表質量熱容，T代表溫度，272kJ/kg為廢鋼熔化潛熱。將實際生產數(shù)據(jù)代入到上式中，可得出1000kg廢鋼帶走熱量約為1421216kJ?；阼F水熱量收入、熱量支出原理，可計算出Q富余為13146248kJ，在當前鐵水熱值較高的情況下，加入單斗廢鋼的爐次還可再增加9.25t廢鋼。由于現(xiàn)有鐵水條件無法實現(xiàn)持續(xù)降低鐵耗目標，在過吹情況下易造成爐襯侵蝕問題，因此該廠采用加入焦炭的方式進行熱補償，以此削弱過吹、過氧化所造成的影響[1]。通常焦炭在轉爐熔池內反應生成的一氧化碳與二氧化碳的比值為9：1，因此固定碳與焦炭的熱效應的計算公式分別為：

由此來看，1kg焦炭在轉爐熔池內反應釋放的熱量可使8.479kg廢鋼由常溫升高至1645℃，在實行廢鋼斗改造的情況下要想將增加的9.25t廢鋼進行全部消化，還需額外加入1090kg焦炭方可解決生產過程中熱量供應不足的問題。

2 低鐵耗條件下提高轉爐廢鋼比的冶煉工藝優(yōu)化策略探討

2.1 廢鋼斗改造工藝

（1）轉爐裝入制度。將擴容改造后的廢鋼斗投入運行后，每個廢鋼斗平均容量為25t~26t，單斗廢鋼最高可達29t，雙斗平均可裝入32t廢鋼，在低鐵耗條件下入爐廢鋼比均值由21.9%增至24.6%，單斗廢鋼耗約為182.7kg/t，可有效實現(xiàn)多吃廢鋼、提高產量的目標。

（2）熱量平衡控制。在留渣量的設置上，為保障整體冶煉過程的穩(wěn)定性，針對大批量爐次采用留渣操作，將留渣量控制在范圍內，針對個別存在鐵水熱值不足的爐次則采取不留渣操作。在渣料用量控制方面，將輕燒白云石用量設為固定值，采取少渣冶煉方式，將轉爐平均石灰耗控制在25kg/t~26kg/t范圍內，選取長度不超過5mm的鋼筋切頭上到高位料倉，以此降低渣料消耗量。倘若出現(xiàn)鐵水熱值不足的情況，則可加入1t焦炭進行熱補償，但需注重將焦炭用量最大值控制在10kg/t鋼范圍內。

（3）冶煉過程控制。由于多數(shù)爐次采用少留渣操作，在考慮到成渣、脫磷效果的情況下，應將開吹槍位提高50mm左右，待到起渣階段再逐漸高槍100mm，并結合爐內冶煉的實際情況進行壓槍處理，避免產生溢渣問題，促使廢鋼更好地熔化。針對加入焦炭的爐次，則需將開吹槍位控制在1.2m~1.3m左右，便于促進化渣。針對煉鋼廠內廢鋼比為24.7%的爐次，其鐵水熱值通常不會出現(xiàn)富余的情況，倘若出現(xiàn)高熱值的情況，則在冶煉中期其一氧化碳含量將迅速增至48%以上，致使爐口出現(xiàn)返干問題，在此情況下需適量加入鋼筋切頭、提高爐渣內FeO含量，以此優(yōu)化脫磷效果。最后基于鐵水熱值情況，將終點倒爐C控制在0.08%~0.11%范圍內，將終點倒爐溫度控制在1640±10℃左右，并實行點吹出鋼，以此降低爐襯侵蝕影響[2]。

（4）脫磷效果分析。在實行廢鋼斗改造工藝后，單斗廢鋼入爐重量平均可增至25.8t，終點倒爐C下降0.8×10-3%、倒爐P下降3.8×10-3%，促使脫磷率提高2.3%。選取常規(guī)入爐鐵水熱值與加入焦炭爐次的鐵水熱值進行對比，加入800kg~1000kg焦炭后可使終點倒爐溫度提高12.9℃，然而脫磷率同比卻下降4.5%，造成這一現(xiàn)象的主要原因為前期升溫過快、出現(xiàn)返干問題，對脫磷效果造成了一定的影響。因此還需注重在中后期實行吊槍操作，結合冶煉實際情況補充300kg~500kg石灰，以此保障脫磷效果。

選取廢鋼比分別為19%、22%、25%的三個爐次進行消耗情況對比，其轉爐料耗分別為1057.7kg/t、1059.4kg/t與1060.2kg/t，金屬料耗分別為1076.6kg/t、1078.5kg/t以及1078.9kg/t。從中可以看出，在熱值增幅有限的情況下，廢鋼比的增加將加劇返干與吹損問題，導致轉爐料耗與金屬料耗相應增大，但綜合來看平均廢鋼耗將由189.65kg/t鋼增至206.05kg/t鋼，具有較為顯著的經(jīng)濟效益。因此需在廢鋼斗擴容改造的基礎上，采用加入焦炭的方式實現(xiàn)熱補償，能夠彌補冶煉過程中熱值不足的缺陷，減輕爐襯侵蝕問題，配合開吹槍位調整、吊槍操作、補充石灰等方式，有效提高爐渣堿度，保障良好的脫磷效果。

2.2 爐內溫度控制

在低鐵耗條件下，由于鐵水裝入量較少、冷料占比較大，因此導致冶煉前期溫升速度較慢，不利于保障良好的成渣效果，因此需勻速加入少量輕燒白云石，避免因前期升溫過慢導致熔池內含有大量FeO而產生低溫泡沫噴濺問題，待碳火焰起來后再勻速加入適量石灰。在用量控制上，應注重將吹煉前期與中后期的加料量控制在2：1左右，其原因包含以下兩方面：其一是爐內冷料偏多，在中期爐內廢鋼熔化致使脫碳反應釋放的熱量被抵消，倘若加料量過大、速度過快，將導致其溫度迅速下降，爐渣內的FeO含量升高，進而在后期溫度上升時引發(fā)噴濺問題；其二是受中期爐內溫度的影響，生鐵、廢鋼熔化量較少，待溫度增至1470℃時其熔化速度才能加快，因此需利用爐內渣料起到抑制溫差的作用，控制溫度上升速度，并且在后期廢鋼熔化時需適當提高槍位，以此控制脫碳反應速度，實現(xiàn)對爐內溫升速度的有效調節(jié)。

2.3 爐渣噴濺控制

通常爐渣噴濺現(xiàn)象集中體現(xiàn)在前期泡沫噴濺、中后期泡沫金屬噴濺兩個節(jié)點：在前期噴濺階段，由于鐵水中Si、P含量較高，因此爐渣中的SiO2、P2O5含量也會偏高，受前期溫升速度的影響，爐渣表面張力下降引發(fā)泡沫化問題，渣層厚度增加影響到氣體的順利排出，進而引發(fā)噴濺問題，對此還需注重將槍位壓低、減少前期渣量，以此降低噴濺現(xiàn)象發(fā)生的幾率。在中后期噴濺階段，主要需控制爐渣中FeO的含量，防范因溫度升高引發(fā)碳氧反應，并注重控制加料量，防范因爐渣化得不好而造成金屬噴濺問題。

2.4 調節(jié)液面上漲速度

通常爐內液面上漲速度與泡沫溢渣現(xiàn)象也存在密切關聯(lián)，倘若液面上漲速度較快，爐內泡沫渣含量較多，也極易引發(fā)噴濺問題。而爐內碳氧反應速度、一氧化碳氣體停留時間是決定液面上漲速度的重要因素，在鐵水溫度較高的情況下，將導致前期溫升速度加快，泡沫渣含量的增多將進一步加快液面上漲速度，進而引發(fā)噴濺問題。在產生泡沫溢渣的情況下，需結合爐內反應情況進行調節(jié)，當爐內反應較為穩(wěn)定時，可以向爐內加入適量渣料促進氣體排出。因此還需密切觀察爐內反應情況，選取調節(jié)槍位、控制加料速度等方式，以此控制液面上漲速度、解決噴濺問題。

3 結論

在低鐵耗條件下提高轉爐廢鋼比是節(jié)約生產成本、實現(xiàn)產能最大化的重要舉措，本文采用改造廢鋼斗的方式，通過添加焦炭實現(xiàn)熱補償，有效減輕爐襯侵蝕、降低爐次終點脫磷率，在冶煉中后期配合吊槍操作、補充石灰等方法，促使爐渣堿度與平均廢鋼比得到顯著提升，進一步提高煉鋼企業(yè)的經(jīng)濟效益。