轉爐半鋼煉鋼熱態渣重復利用操作實踐

摘 要：文章闡述了轉爐半鋼煉鋼熱態渣重復利用工藝實踐條件及工藝流程，轉爐半鋼煉鋼熱態渣重復利用工藝對煉鋼輔料消耗、鋼鐵料消耗等的影響，分析了存在的問題，提出了解決的措施。

關鍵詞：熱態渣；半鋼煉鋼；重復利用；煉鋼輔料；鋼鐵料；消耗

引言

攀鋼提釩煉鋼廠由于其獨特的資源特點，鐵水中含有V、Ti等元素，鐵水經提釩后形成“半鋼”，“半鋼”再進入煉鋼轉爐進行冶煉，形成了與常規鐵水不同的“半鋼”冶煉模式。由于含釩鐵水在提煉釩渣過程中，鐵水中的硅、錳、釩、鈦、磷、碳等元素被氧化。半鋼與含釩鐵水相比有如下特點：碳的質量分數降低1.2%～0.8%，硅已為痕跡量，錳的質量分數降低了0.07～0.10%，雖然半鋼溫度有所上升，但化學熱減少，使半鋼煉鋼所需熱源非常緊缺。由于半鋼具有的特點，轉爐半鋼煉鋼采用傳統的每爐倒渣工藝存在初期渣形成時間晚，脫磷效果差；半鋼冶煉熱源嚴重不足，廢鋼消耗低；冶煉過程槍位波動大，終渣全鐵含量高，深吹嚴重等問題。為進一步降低轉爐半鋼煉鋼成本，攀鋼提釩煉鋼廠根據攀鋼生產條件和半鋼特點，轉爐煉鋼工序首先在部分鋼種冶煉試驗熱態渣重復利用工藝成功后，在全廠轉爐半鋼冶煉進行全面推廣，并取得了一定的效果。

1 轉爐半鋼煉鋼熱態渣重復利用工藝實踐條件

熱態渣重復利用操作是指轉爐工藝冶煉在后期爐渣化透，拉碳（C含量0.1%～0.3%）倒爐測溫取樣，倒掉部分爐渣，然后補吹出鋼，濺渣結束爐渣不倒，下一爐次開始冶煉。為滿足生產需要，倒爐過程一般時間相對固定，在一定時間內必須完成倒爐放渣，轉爐轉動傾角理論上應該一致，但實際轉爐每次轉動傾角極限在慢慢減小，一般以轉爐“拉碳或終點放渣+留渣”6個爐次為一循環。對轉爐深吹爐次采用無煙煤+改良型護爐料工藝，降低爐渣氧化性、提高爐渣粘度、保證全留渣工藝的順利實施。

轉爐拉碳倒爐放渣時鋼水碳含量平均為0.15%（波動范圍0.10%～0.30%，盡量控制在0.10～0.15%），終點時刻取樣，鋼水中C含量平均為0.05%（波動范圍0.03%～0.12%，盡量控制在0.05%～0.09%范圍）。

新爐子200爐以后進行全留渣操作。但凡是入爐[P]≥0.1%的爐次不得留渣，下一爐冶煉低S鋼種（判鋼S≤0.01%）、鏜孔、補爐、測槍的爐次不得留渣，特殊情況下爐長可根據實際情況決定是否留渣。碳含量較高爐次（C≥0.08%）終點不調渣直接出鋼，正常爐次（終點0.03%≤C<0.08%），爐長根據終點渣態進行調渣；深吹爐次（C<0.03%），采用“無煙煤+改良型護爐料”方式進行調渣，轉爐吹煉結束加入適量的無煙煤，再根據終點渣態進行調渣。

2 轉爐半鋼煉鋼熱態渣重復利用冶煉工藝流程

熱態渣重復利用工藝核心是循環利用脫碳階段爐渣，即將上爐高溫下已基本不具備脫磷能力的終渣，用于下爐吹煉前期，由于前期溫度低，爐渣重新具備脫磷能力；在溫度上升至對脫磷不利之前將爐渣部分倒出，加入渣料造渣進行第二階段吹煉，進一步脫磷。熱態渣重復利用半鋼煉鋼一爐鋼冶煉工藝流程為裝入廢鋼→兌入鐵水→吹煉→倒爐測溫取樣，放渣→吹煉→出鋼，留渣→液渣固化→渣固化確認。

3 對相關指標的影響

3.1 對煉鋼輔料消耗的影響

轉爐主要依靠爐渣實現脫硫、脫磷等功能，滿足冶金工藝要求。影響爐渣冶金功能的主要因素有堿度（CaO/SiO2）、MgO、FeO等。合理的輔料加入量取決于兩個方面，一是冶煉過程對脫磷脫硫的要求，二是冶煉過程中保護爐襯的要求。從理論上分析認為，為保證爐渣的脫S脫P能力，其堿度最好在2.5以上。如果堿度過高，會有大量MgO、CaO微粒懸浮在液體渣中，降低爐渣流動性，使爐渣變粘，不利于去除S、P。熱態渣重復利用冶煉工藝實質是將上爐終點熔渣的全部留給下爐使用。由于終點熔渣一般有較高的堿度和∑（FeO）含量，并且有一定的氧化錳含量，溫度高，一方面對下一爐初期渣的形成十分有利，有利于轉爐初期化渣和脫磷，脫磷率較前工藝平均高0.73%；另一方面，留渣后如不相應減少煉鋼使用的主要輔料，如石灰、高鎂石灰等，會使熔渣堿度過高，不利于P、S的去除，因此必須對爐渣性能進行理論分析，調整煉鋼輔料的使用量，以保證爐渣的性能滿足冶金工藝的要求。實踐表明，轉爐半鋼煉鋼熱態渣重復利用冶煉工藝轉爐工序輔料較前工序降低3.33kg/t鋼左右。

3.2 對鋼鐵料消耗的影響

留渣操作化渣好，去P效果明顯，因此，可減少活性石灰和輕燒白云石的加入，降低總渣量，提高轉爐的熱效率，提高廢鋼比；另外，轉爐冶煉出鋼過程不可避免存在剩鋼現象，由于留渣操作，使這部分剩鋼得到了有效的回收，有利于提高金屬收得率，這都有利于降低鋼鐵料的消耗。實際操作中，轉爐工序鋼鐵料消耗平均降低10kg/t鋼左右。

轉爐渣中TFe含量隨終點碳含量的提高而降低，渣中MFe含量隨著轉爐鋼水碳含量的增加而增加，無論深吹爐次還是非深吹爐次，隨著鋼水鎮靜時間的延長，渣中MFe含量均有下降，其中非深吹爐次下降更為明顯。因此，在轉爐生產節奏允許的情況下，轉爐鎮靜2分鐘以上倒爐對降低鋼鐵料消耗非常有必要。

3.3 對終點溫度的影響

由于留渣本身含有大量的物理熱，又降低了活性石灰的用量，這樣增加了轉爐爐內熱來源，為提高轉爐終點溫度提供了條件，在轉爐終點碳含量控制與前工藝基本相當的前提下，轉爐終點溫度較前期工藝平均提高了2.2℃左右。

3.4 轉爐終點“無煙煤+改良型護爐料”調渣工藝對渣中TFe的影響

對深吹爐次采用“無煙煤+改良型護爐料”方式進行調渣，與一般加入的改良型護爐料直接作用于渣鋼界面不同，加入一定量的無煙煤，由于密度較小，它能夠均勻地鋪散分布在爐渣表面，與FeO反應生成的CO的反應只能在爐渣表面進行，由此生成的CO氣體能夠直接向大氣排放，能夠顯著的降低爐渣的泡沫性。而且由于一定量的無煙煤被淹沒到爐渣中，其對爐渣有強烈的降溫作用，爐渣的稠化速度很快。渣中活性物質的降低，必然造成爐渣表面張力的降低，這有利于渣中MFe的聚集和沉降。渣中TFe較一般調渣方式多降低0.43%，如果考慮渣中MFe在內，則渣中TFe較一般調渣方式多降低3.3%。

4 冶煉過程存在問題及措施

4.1 兌鐵時大噴

熱態渣重復利用技術留渣操作存在最大的安全隱患是在進兌半鋼（或鐵水）發生大噴事故，嚴重時將造成設備及人身傷害事故。其發生的原因主要是因留下的爐渣具有高氧化性，特別是高（FeO），在兌半鋼（或鐵水）時，爐渣中的（FeO）與半鋼（或鐵水）中的碳發生劇烈的碳氧反應，生成的CO氣體等氣泡帶動爐渣和鐵噴出爐口。

要解決留渣操作時兌半鋼時發生大噴事故，保證安全，關鍵是要把高氧化性爐渣的溫度控制在一定溫度下，以避免在兌半鋼時，半鋼中的碳與爐渣中的（FeO）發生反應，在生產過程中，操作人員可以通過吹煉終點情況和肉眼判斷爐渣的溫度范圍，當爐渣溫度較高時，可以通過加入石灰等材料把爐渣溫度冷卻下來；在節奏允許的情況下也可以通過自然冷卻和加入石灰等材料相結合的方式冷卻爐渣，以降低爐渣溫度保證兌半鋼安全；另外控制前期兌鐵速度也是確保安全留渣操作的一個重要措施。生產中可以在開始兌鐵時以小流兌鐵，兌鐵第一勾要慢，見流停車，待爐內反應火焰小后再繼續兌鐵。如果火焰較大，可以兌入少量鐵水后，向出鋼側緩慢搖爐，讓爐內反應消耗一部分氧后再正常兌鐵，以防止火焰大燒壞吊車。

4.2 吹煉過程中發生噴濺

由于半鋼冶煉獨有的工藝特性，吹煉前期直接進入碳氧反應，前期渣難形成，在初期化渣過程中，都普遍才用“軟吹”吊槍操作；若采用留渣操作，又因初期爐渣堿度高，氧化性高，有利于加快石灰的熔化速度，這樣就會很快的形成大量的渣量，在進入碳氧反應期時，溫度迅速上升，大量的CO氣體排除，如果不采取合理的槍位制度和渣料制度，就會形成大噴。

控制吹煉過程噴濺一是要控制合理的槍位，過程操作必須嚴格按槍位制度執行；而是要控制合理的爐型和爐容比。同時還要根據實際情況對供氧、槍位及造渣制度進行優化。前期應適當減少石灰用量，并采用多批少量的方式加入。

4.3 爐底上漲

采取留渣操作后，因生產節奏影響，有時會等待進半鋼（或鐵水）吹煉，導致留在爐內的爐渣迅速冷卻下來，附積在爐底；或先進廢鋼后兌半鋼使爐渣包裹住廢鋼，導致廢鋼不容易熔化并附積在爐底上，如不采取有效措施控制，就會造成爐底上漲，影響轉爐底吹效果。

控制爐底上漲的措施是進廢鋼后要求來回搖爐，并且嚴禁進廢鋼后在爐內停留時間過長，避免爐渣包裹住廢鋼并附積在爐底上；每爐出鋼濺渣后，可來回搖爐掛渣，使大部分爐渣掛在爐體前后大面上。

5 結束語

（1）轉爐采用熱態渣重復利用工藝，可降低鋼鐵料消耗及輔料消耗。（2）轉爐采用留渣操作，鋼水脫磷率有所提高，較前工藝平均高0.73%。（3）為保證兌鐵安全，通過分析，可以通過加入石灰等材料及控制兌鐵速度進行控制。（4）對深吹爐次采用“無煙煤+改良型護爐料”方式進行調渣對降低渣中TFe含量及降低鋼鐵料消耗效果明顯。

參考文獻

[1]攀鋼釩提釩煉鋼廠.轉爐“拉碳放渣+留渣”專題匯報[Z].內部資料.

[2]馮捷，張紅文.轉爐煉鋼生產[M].北京：冶金工業出版社，2008.

作者簡介：夏玉紅，女，大學本科，副教授，研究方向：釩鈦鋼鐵生產的教學與研究，工作單位：四川機電職業技術學院。

李盛（1976，6-），男，籍貫：四川廣安，學歷：大專，職稱：高級技師，研究方向：半鋼煉鋼生產操作與控制。