攀鋼鑄余渣熱態循環利用實踐

郭奠榮

(攀鋼釩煉鋼廠，四川攀枝花 617062)

1 引言

鋼水澆鑄完畢后殘留在鋼包中的鋼渣和鋼水統稱為鋼包鑄余渣。大部分鋼包鑄余渣具有精煉能力，同時殘留一定量的鋼水，另外還具有較高的顯熱，因此，鋼包鑄余渣具有很好的綜合利用價值。目前，鋼包鑄余渣綜合利用已列入《鋼鐵工業“十二五”發展規劃》三大重點技術創新之一。

2 鑄余渣熱態循環利用方法

該方法是將鑄余渣進行熱態循環再生利用，熱態渣倒入下一爐鋼水返回精煉爐循環利用。

該工藝可減少精煉爐熱態鋼渣和澆余鋼水的周轉時間，預熱利用值更高，操作簡單易行。通過以上工藝，鑄余渣循環利用，精煉最終排出的爐渣硫含量可達到1．2%以上，從精煉脫硫角度來看已作了充分利用。

國內鋼鐵企業如唐鋼—鋼軋、馬鋼、杭鋼、安鋼、唐山國豐、廣鋼電爐煉鋼廠等在煉鋼生產中采用了此工藝，將精煉爐熱態鋼渣在精煉生產環節循環利用數次，大大減少了石灰、螢石等精煉造渣劑的消耗，減輕了電弧對鋼包的輻射，提高了鋼包壽命，降低了耐材消耗，回收了鋼包澆余鋼水，還可減少鋼水溫降。唐鋼、馬鋼和國豐等單位的噸鋼效益均在10～20元/噸鋼，取得了良好的經濟效益和社會效益。

3 攀鋼鑄余渣在線熱態循環利用可行性分析

3．1 利用現狀

攀鋼鋼包鑄余渣翻在煉鋼廠澆鋼平臺附近的渣罐內，目前共有5個鋼包鑄余渣翻渣點。2011年，鋼產量553萬噸，根據標定，每爐鋼鋼包鑄余渣量約2.98噸，每爐鋼水量按131噸計算，則鋼包鑄余渣年產生量約12.6萬噸。目前，鋼包鑄余渣按液態鋼渣處理，以28元/噸外賣。

3．2 鋼包鑄余渣數量和成分標定

鋼包鑄余渣按普碳鋼、低合金鋼、低碳鋁鎮靜鋼、重軌鋼及管坯鋼5個鋼系進行標定。先在廢舊物質分公司打水和粉化，然后運至科技公司進行落錘加工，落錘加工過程中盡可能將渣和鋼分離徹底，最后用電磁盤磁選得到渣鋼。5個鋼系鋼包鑄余渣數量標定結果見表1，成分標定結果見表2，鋼包鑄余渣冶金性能分析結果見表3，渣鋼形貌見圖1。

表1 鋼包鑄余渣數量標定結果

表2 鋼包鑄造余渣成份標定結果/%

表3 鋼包鑄余渣冶金性能分析結果

由以上數據可知:

(1)鋼包鑄余渣中渣鋼含量高，平均約35.77%。鋼包鑄余渣年產量按12.6萬噸計算，則每年可產生渣鋼約4.5萬噸。

(2)每爐鋼產生鋼包鑄余渣約3噸，其中渣鋼量約1．0噸/爐。

圖1 渣鋼形貌

(3)因質量要求不同，不同鋼系產生的鋼包鑄余渣量及渣鋼量不同，其中重軌鋼系產生的鋼包鑄余渣量及渣鋼量最大。

(4)在1873 K～1923 K溫度范圍內，五個鋼系鋼包鑄余渣的logCs處在－2.22～－1.67之間，與脫硫精煉渣相比，鑄余渣的Cs相差不大，仍然具有精煉能力。

(5)由于渣中FeO+MnO含量在5.21%～8.67%，與之平衡的鋼中 log［O］處在－1.11～－0.99之間，導致鋼液中的［O］偏高，由脫硫反應可知渣的氧化性增加不利于脫硫，因此有必要進行鑄余渣改性處理，控制FeO+MnO含量小于1.5%，降低其氧化性。

(6)爐渣的曼內斯曼指數反映在保證精煉渣一定的堿度下，爐渣有較為適宜的流動性。五個鋼系鋼包鑄余渣的流動性相差不大，可以根據精煉實際情況調整，提高脫氧及吸附夾雜物的能力。

3．3 技術可行性分析

通過考察及結合攀鋼提釩煉鋼廠實際情況，鋼包鑄余渣在線熱態循環利用在技術上是可行的，不存在大的問題。

(1)精煉跨吊車能力

共有吊車8臺，其中板坯有225 t吊車3臺，1方有225 t吊車2臺，2方和3方有225 t吊車3臺，吊車能力沒有問題。

(2)在線利用地點

板坯和1方:LF爐區域，2方和3方:爐后或LF爐區域。

(3)生產組織

需在試驗過程中不斷探索和優化。

(4)精煉工藝

在LF爐或爐后在線熱態循環利用鋼包鑄余渣，因部分鋼包鑄余渣氧化性強，為防止對鋼水造成污染，需在LF爐對其進行改質處理。因此，在實際生產中，往往根據鋼種性質，調整不同的爐渣組成，以達到脫氧和吸附夾雜物的目的［1］。

4 鑄余渣熱態回收試驗情況

4．1 鑄余渣回收試驗開展情況

(1)在前期鑄余渣量和理化指標系統標定的基礎上，課題組根據各區域生產、工藝、裝備和品種特點，分別于2012年8月22日、9月15日、9月20日和2013年1月4日下發了各區域的試驗計劃。

(2)2012年9月3～13 日，在2#、3#方坯連鑄區域進行鑄余渣回收探索試驗。

(3)2012年11月6日，1#方坯連鑄區域利用死座子進行探索試驗。

(4)2012年12月25日，1#方坯連鑄區域完成對轉盤進行功能性改造，利用轉盤位置進行鑄余渣回收試驗。

(5)板坯區域于2013年1月15日開始進行探索試驗。

(6)2013年3月27日，板坯區域完成對轉盤進行功能性改造，利用轉盤進行鑄余渣回收試驗。轉盤改造前后效果見圖2、3。

圖2 改造前轉盤

圖3 改造后轉盤

4．2 生產主要物流節奏控制情況

4．2．1 節奏(出鋼結束至開澆)

鑄余渣未回收爐次平均節奏時間123.6 min，鑄余渣回收爐次平均節奏時間122.6 min，比未試驗爐次短1 min，節奏時間平均123.3 min(見圖4)。節奏時間沒有延長，主要是在轉盤上進行了回收作業，相比到死座子上進行翻渣，吊車少吊運一次鋼包，縮短了物流時間。

圖4 生產主要物流節奏控制情況

4．2．2 LF 處理時間

鑄余渣未回收爐次LF平均工序時間45.2 min，鑄余渣回收爐次LF平均處理時間38 min，比未試驗爐次短7.2 min，滿足工藝控制要求(見圖5)。

圖5 LF處理時間

4．2．3 LF 加熱時間

回收爐次的LF加熱時間比未回收爐次加熱時間短(見圖6)。

圖6 LF加熱時間

從生產物流時間控制情況來看，在節奏、LF加熱時間差異不大的情況下，因回收鑄余渣增加了LF進站前作業工序，LF處理時間明顯被壓縮，對LF的操作要求相對較高。

5 重軌質量影響分析

鑄余渣回收時，不但回收了鑄余鋼水，上一爐鋼包渣也一并進入下爐鋼水，為保證渣態與回收前基本一致，試驗時，采取了不加高堿度精煉渣，不加碳化硅，而加白渣精煉劑200 kg/爐的方案對渣態進行調整。

5．1 鋼材氧含量指標對比(見圖7)

從氧含量看，是否進行試驗的爐次平均水平差異不大，正常生產爐次波動略大于試驗爐次。

圖7 鋼材氧含量質量對比

5．2 夾雜級別

重軌鋼夾雜分布情況見表4。從夾雜級別看，回收與否，A、B、C、D 類夾雜各級別比例基本相當。

表4 重軌鋼夾雜分布情況

5．3 報警情況(見表5)

表5 2013年1～5月重軌鋼報警數據

從統計看，因回收了熱態的鑄余渣，爐渣渣量更大，LF造渣效果更好，吸附夾雜能力更強。在觀察期間，不管是按爐計算還是按支計算，在95%的置信度下，是否開展本項目試驗，其報警率存在顯著差異，開展本項目試驗的報警率明顯低于未開展爐次。

總的來看，回收鑄余渣前后，檢驗夾雜基本相當，但因回收熱態的鑄余渣后，爐渣渣量更大，LF造渣效果更好，吸附夾雜能力更強，重軌報警率有顯著降低。

6 降本增效情況

6．1 輔料消耗

6．1．1 高堿度精煉渣

正常爐次平均加入高堿度精煉渣248 kg，回收爐次要求不加，有2爐分別加入300 kg和200 kg，平均加入5 kg，比正常爐次少加入243 kg(見圖8)。

圖8 高堿度精煉渣

6．1．2 熔渣發泡劑(見圖9)

正常爐次平均加入熔渣發泡劑97 kg，回收爐次平均加入196 kg，回收爐次比正常爐次多加入99 kg。精煉輔料消耗降低1.11 kg/t。

圖9 Ⅲ型熔渣發泡劑

6．2 鋼鐵料消耗

統計自2012年6月1日至2013年8月25日的全部U71Mn類和U75V類鋼鐵料消耗(出鋼量至鑄坯量)與一方回收率的情況，具體見表6。

從鋼鐵料消耗與鑄余渣回收率的對應看，隨著回收率的提高，鋼鐵料消耗成正比的下降。

2013年1～8月共回收鑄余渣爐數及回收率見表7。

表6 鋼鐵料消耗與回收率對應表

表7 2013年1～8月各區域鑄余渣回收爐數，爐

考慮一方全部為重軌，二、三方全部是管坯鋼、板坯為低碳鋁鎮靜鋼。鑄余渣中鋼水量按標定量計算，共計回收鋼水為:

3102×2.15+356×0.63+2563×0.92=9251.54噸。

6．3 效益

綜合考慮輔料和鋼鐵料消耗產生的效益，具體如下:

(0.243×1063－0.099×3168)×3102+9251.54×3000

=27583008．05 元

=2758萬元(如考慮轉盤改造(方坯2座、板坯3座)共投入100萬元，2013年01月～08月期間，該項目實際效益為2658萬元)

其中:0.243——回收條件下每爐鋼比正常工藝少加入的高堿度精煉渣量，噸;

1063——高堿度精煉渣單價，元/噸;

0．099——回收條件下每爐鋼比正常工藝多加入的高堿度白渣精煉渣量，噸;

3168——白渣精煉渣單價，元/噸;

3102——一方回收爐數;

9251．54——1 ～8 月共回收鋼水量，噸;

3000——平均噸鋼生產成本，元。

7 結束語

實踐表明，鑄余渣熱態循環利用能達到脫氧和吸附夾雜物的目的，降低了鋼鐵料消耗，降低了精煉輔料消耗1.11 kg/t鋼，成果顯著，并且實現了精煉快速成渣，縮短了精煉處理時間，保證了鋼水質量。

［1］ 徐志成，劉界鵬．精煉熱態渣循環應用實踐［J］．山東冶金，2012，34(3)．