高 勇

（酒鋼集團(tuán)榆中鋼鐵有限公司，甘肅 蘭州 730104）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，市場廢鋼供應(yīng)量逐漸增加，在開展冶煉工藝時(shí)，實(shí)現(xiàn)環(huán)保以及鋼鐵去產(chǎn)能成為煉鋼企業(yè)的首要任務(wù)。并且在以消耗鐵水為主的轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝，可以通過降低鐵水消耗，提高廢鋼比例，是提高冶煉工藝生產(chǎn)成本和降低成本的重要手段。

1 轉(zhuǎn)爐低鐵水消耗的可行性

對于轉(zhuǎn)爐低鐵水消耗在實(shí)踐中的實(shí)現(xiàn)是具有一定可行性的，結(jié)合鋼鐵冶金的原理，充分平衡轉(zhuǎn)爐物料以及進(jìn)行熱平衡計(jì)算，能夠得到鋼種為低合金鋼。其所用鐵水條件和終點(diǎn)鋼水條件都有所改善。一般情況下，以100kg 鐵水為例，在不考慮廢鋼和冷料的添加量和脫氧合金化的基礎(chǔ)上，鋼水的獲得率可以達(dá)到93.18%，與現(xiàn)場冶煉工藝生產(chǎn)數(shù)據(jù)相符合。同時(shí)由于鐵水的物理熱實(shí)際上是轉(zhuǎn)爐熱量的最主要來源。所以在不考慮爐渣帶走熱量的情況下，轉(zhuǎn)爐熱效率可以達(dá)到74.77%。對于冶煉工藝過程中出現(xiàn)的富余熱量一般可以熔化15.11kg 的廢鋼。最后結(jié)合鋼水獲得率和富余熱量，綜合考慮廢鋼和脫氧合金化以及在沒有外來補(bǔ)充熱量的狀況下，轉(zhuǎn)爐的最小鐵水比能夠維持在82%～83%之間，即是最低鐵水消耗為880kg/t ～890kg/t。不過對于當(dāng)前的轉(zhuǎn)爐冶煉工藝來說，平均鐵水比大約在92%，降低鐵水消耗還具有較大的空間，因此實(shí)施轉(zhuǎn)爐低鐵水消耗冶煉工藝是可行的[1]。

2 降低鐵水消耗的冶煉工藝試驗(yàn)

2.1 焦炭補(bǔ)熱

焦炭補(bǔ)熱是降低鐵水消耗的重要工藝手段，即是在廢鋼加入之前，在轉(zhuǎn)爐中添加適當(dāng)量的焦炭，當(dāng)進(jìn)行吹煉工藝時(shí)，則可以有效的發(fā)揮增碳補(bǔ)熱的功能。但是在實(shí)際的工藝試驗(yàn)過程中，其出現(xiàn)了一定的問題。首先則是焦炭添加到轉(zhuǎn)爐中后，會(huì)帶入鋼水中大量的氮，在吹煉時(shí)不能完全將其進(jìn)行去除。所以在大批量加入時(shí)，冶煉成品中含有的氮含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出標(biāo)準(zhǔn)。而在此次降低鐵水消耗的冶煉工藝試驗(yàn)中，相關(guān)人員在經(jīng)過多次嘗試之后，將焦炭的添加量控制在每爐500kg 左右，發(fā)現(xiàn)能夠保障成品的氮含量趨向合理；其次出現(xiàn)的問題是焦炭的利用效率相對較低，補(bǔ)熱量存在不足。在試驗(yàn)過程中，焦炭的實(shí)際利用率僅達(dá)到30%，添加1t 的焦炭可以提高溫度30℃，提高廢鋼加入量達(dá)到了3t 左右。

因此通過焦炭補(bǔ)熱試驗(yàn)，并將其試驗(yàn)的數(shù)據(jù)輸入到先進(jìn)的自動(dòng)煉鋼系統(tǒng)中，其能夠按照鐵水溫度以及鐵水硅的含量，準(zhǔn)確計(jì)算得到補(bǔ)熱的所需焦炭重量，此時(shí)轉(zhuǎn)爐鐵水消耗量能夠降低至920kg/t，具有一定的有效效果[2]。

2.2 大批量加入廢鋼和焦炭

在轉(zhuǎn)爐低鐵水消耗冶煉工藝試驗(yàn)研究中，共試驗(yàn)3 個(gè)爐次，其總裝入量分別為92t、85.4t 和129.2t，并且廢鋼比則為45.6%、45.7%以及48.9%。不過在試驗(yàn)時(shí)，因?yàn)榈谝粻t次和第二爐次的出鋼溫度相對較低，出現(xiàn)了嚴(yán)重的半鋼包沾包現(xiàn)象，因此無法有效的統(tǒng)計(jì)轉(zhuǎn)爐鐵水消耗情況。而在第三爐次中，試驗(yàn)人員經(jīng)過相應(yīng)的調(diào)整之后，整體的冶煉工藝進(jìn)展較為順利，單爐消耗鐵水可以達(dá)到550kg/t，鋼材料消耗1075kg/t?；诎脘撍譃? 次轉(zhuǎn)入到其他轉(zhuǎn)爐，所以綜合來說，鋼鐵料的消耗量為1140kg/t，鐵水消耗量為805kg/t。

但是在本次試驗(yàn)中，雖然鐵水消耗量有較大的降低幅度，但其仍存在諸多問題，比如大批量加入廢鋼和焦炭時(shí)，焦炭的熱效率較低，特別是在大批量廢鋼加入之后，增碳補(bǔ)熱的效果不佳，在開展吹煉工藝時(shí)，焦炭很容易發(fā)生反應(yīng)滯后的問題，導(dǎo)致吹煉終點(diǎn)無法達(dá)到預(yù)期的溫度目標(biāo)。其原因多是焦炭在爐內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量沒有充分的進(jìn)入到熔池中，鋼水無法有效升溫，大部分的熱量被風(fēng)機(jī)抽走，導(dǎo)致焦炭的熱效率較低；其次是在吹煉工藝中，爐渣出現(xiàn)嚴(yán)重的返干結(jié)坨情況，雖然相關(guān)人員在廢鋼斗中加入適當(dāng)量的螢石，爐渣返干結(jié)坨現(xiàn)象有所緩解，但在加入補(bǔ)熱焦炭后，爐渣會(huì)再次出現(xiàn)結(jié)坨返干現(xiàn)象，取樣十分困難。再將轉(zhuǎn)爐吹氧流量降低到10000m3/h 并將吹煉壓力調(diào)整到0.5MPa，則有利于促進(jìn)渣化；最后，因?yàn)榻固垦a(bǔ)熱效果不強(qiáng)，就會(huì)導(dǎo)致廢鋼熔化較為困難，而且氧槍點(diǎn)火難度較大。因此此次試驗(yàn)焦炭補(bǔ)熱無法滿足大批量加入廢鋼的條件，其不能實(shí)現(xiàn)鐵水消耗量的降低[3]。

2.3 應(yīng)用含碳物料代替焦炭

本階段采用一個(gè)爐次進(jìn)行試驗(yàn)，其總裝入量為145t、廢鋼比為16.7%，單爐鐵水消耗量為840kg/t，鋼鐵料的消耗量為1060kg/t。在冶煉工藝實(shí)施中，即是先裝入111t 鐵水，在每次裝廢鋼之前可以加入適當(dāng)量的含碳物料和含硅物料。每斗廢鋼則可以加入34t 組織。當(dāng)吹煉終點(diǎn)碳在0.1%～0.15%時(shí)，終點(diǎn)溫度達(dá)到1630℃，轉(zhuǎn)爐等樣出鋼，盡可能的降低鐵水消耗量。

3 轉(zhuǎn)爐低鐵水消耗冶煉工藝控制措施

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，轉(zhuǎn)爐低鐵水消耗冶煉工藝時(shí)，為保障煉鋼質(zhì)量，則需要從以下幾個(gè)方面入手。

（1）利用補(bǔ)熱升溫以及在鋼水中增加焦炭等方式，能夠在一定程度上降低轉(zhuǎn)爐的鐵水消耗量，并且有效的提高廢鋼資源利用效率，在鐵水供應(yīng)不足的條件下，仍能夠確保鋼鐵冶煉質(zhì)量和產(chǎn)量。

（2）運(yùn)用氧槍進(jìn)行二次燃燒以提高補(bǔ)熱效率，則有利于保障轉(zhuǎn)爐升溫。同時(shí)也可以采用其他含碳物料代替焦炭，基于降低投入成本，進(jìn)一步提高碳的吸收率，能夠盡可能的提升鋼水碳含量，避免出現(xiàn)鋼水粘包的情況，使其具備連續(xù)冶煉的條件。

（3）在冶煉工藝開展過程中，按照鐵水的溫度，合理控制加入的廢鋼量并選擇適當(dāng)?shù)膹U鋼比。如果出現(xiàn)鐵水異常，則需要嚴(yán)格限制廢鋼的加入量。

（4）為降低轉(zhuǎn)爐鐵水消耗量，可以在冶煉工藝中減少冷料的加入量，并嚴(yán)禁采用礦石、石灰石以及鐵皮求等冷卻效應(yīng)相對較強(qiáng)的物料。而且為確保轉(zhuǎn)爐除塵灰工藝的有效循環(huán)，則可以在冶煉工藝開展過程中，采用一定量的除塵球，將其作為冷卻劑，以解決轉(zhuǎn)爐熱量不足的問題，充分降低鐵水消耗量。

（5）結(jié)合鋼鐵的冶煉原理對其工藝進(jìn)行優(yōu)化。即是在轉(zhuǎn)爐冶煉的前期階段，要適當(dāng)?shù)慕档腿鄢販囟?，并提高氧化鐵的含量。這種方法能夠充分保障脫磷反應(yīng)的有序進(jìn)行。所以在實(shí)際開展冶煉工藝是，相關(guān)人員對開吹應(yīng)當(dāng)選擇合理的低槍位，從而保障熔池溫度的升高，并促使硅錳發(fā)生氧化。在氧化反應(yīng)結(jié)束之后，再提高吹煉的槍位，實(shí)現(xiàn)熔池溫度呈現(xiàn)緩慢上升的態(tài)勢，同時(shí)形成含有大量氧化鐵的堿性渣，此時(shí)應(yīng)當(dāng)注意控制脫磷期的熔池溫度應(yīng)保持在1330℃～1350℃。

（6）降低轉(zhuǎn)爐鐵水消耗量，還需積極調(diào)整低吹的參數(shù)，保障低吹效果更加明顯。因此相關(guān)人員需要對原有的復(fù)吹供氣模式進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，適當(dāng)增強(qiáng)轉(zhuǎn)爐脫磷期的低吹供氣強(qiáng)度，以便于有效的改善冶煉工藝前期的脫磷效果，在很大程度上能夠提升一次拉碳時(shí)的鋼水溫度，滿足在鐵水不足的情況下，確保鋼水成分的命中率，提升鋼鐵冶煉質(zhì)量。

4 轉(zhuǎn)爐低鐵水消耗冶煉工藝生產(chǎn)效果

轉(zhuǎn)爐低鐵水消耗冶煉工藝從事相關(guān)生產(chǎn)活動(dòng)具有諸多優(yōu)勢，比如保障轉(zhuǎn)爐的穩(wěn)定生產(chǎn)、順行等，具有良好的應(yīng)用效果。同時(shí)在低鐵水消耗冶煉工藝下進(jìn)行生產(chǎn)，煉鋼的產(chǎn)量將能夠提高10%，終點(diǎn)鋼水質(zhì)量較為穩(wěn)定。此外通過轉(zhuǎn)爐低鐵水生產(chǎn)前后對比，鐵水消耗量有明顯降低，實(shí)際鐵水消耗量大概在840kg/t，相比于傳統(tǒng)平均鐵水消耗量降低10%，節(jié)約鐵水量為50kg/t，極大的降低的煉鋼工藝成本。因此采用轉(zhuǎn)爐低鐵水消耗冶煉工藝生產(chǎn)具有良好效果，可以最大限度的降低工藝成本，增加生產(chǎn)效益[4]。

5 結(jié)語

綜上所述，在鋼鐵冶煉原理基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)爐低鐵水消耗冶煉工藝具有較好的可行性，通過低鐵水消耗冶煉工藝試驗(yàn)，證明在鐵水供應(yīng)量不足時(shí)，能夠采用補(bǔ)熱升溫及鋼水增碳、氧槍使用二次燃燒提高補(bǔ)熱效率、合理控制廢鋼加入量和廢鋼比、減少冷料加入量、優(yōu)化冶煉工藝、調(diào)整低吹參數(shù)等措施方法，盡可能的提高轉(zhuǎn)爐鐵水低消耗冶煉工藝開展質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本、增加出鋼產(chǎn)量，保障終點(diǎn)鋼水質(zhì)量具有一定的穩(wěn)定性。