八鋼40T氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐留渣操作工藝實(shí)踐

肖山　等

摘要：文章介紹了留渣操作的工藝原理，結(jié)合八鋼40T轉(zhuǎn)爐工藝條件，重點(diǎn)探討了留渣操作的安全控制和冶煉過程控制，并提出了可行的操作方案；指出留渣爐次要降低開吹及拉碳槍位，控制好前期溫度；留渣操作可以在降低渣料消耗和鋼鐵料消耗的同時(shí)提高脫磷率。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐工藝；留渣操作；留渣量控制；槍位控制；渣料消耗；鋼鐵料消耗 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TF713 文章編號(hào)：1009-2374（2015）19-0080-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.039

轉(zhuǎn)爐留渣操作是將上一爐的終渣全部或一部分留給下爐使用。終點(diǎn)爐渣堿度高，溫度高，并且有一定的全鐵含量和氧化錳含量，而且是現(xiàn)成的熔體，因而對(duì)下一爐初期渣的形成十分有利。留渣操作能有效降低終點(diǎn)鋼液的磷含量，降低石灰消耗和白云石消耗，增加金屬收得率。本文結(jié)合八鋼40t轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝條件和留渣操作實(shí)踐，對(duì)留渣操作進(jìn)行探討。

1 留渣操作工藝原理

脫P(yáng)反應(yīng)方程式：

4（CaO）+5（FeO）+2[P]=4（CaO）·P2O5+5[Fe]+Q

脫磷反應(yīng)需要渣中具有高FeO、高CaO含量，而轉(zhuǎn)爐終渣中含有45%～50%的CaO、10%～15%的TFe，將轉(zhuǎn)爐終渣部分或全部留在爐內(nèi)可有效利用轉(zhuǎn)爐終渣中的CaO和FeO，同時(shí)可以促進(jìn)前期渣早化，進(jìn)一步促進(jìn)脫磷。

轉(zhuǎn)爐終渣中含有8%～12%的MgO，并且有部分鐵珠和FeO等鐵元素，將爐渣留至爐內(nèi)可以減少下一爐的白云石加入量，同時(shí)降低鋼鐵料消耗。

2 工藝條件介紹

設(shè)備現(xiàn)狀：八鋼公司40T產(chǎn)線現(xiàn)有40T氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐兩座、吹氬站兩座、8m弧4機(jī)4流方坯連鑄機(jī)兩座。鐵水條件見表1：

表1 鐵水成分

元素 Si P S

范圍（%） 0.15～0.74 0.064～0.133 0.022～0.061

平均值（%） 0.41 0.094 0.040

3 留渣操作過程控制

3.1 留渣爐次的確定原則及爐渣固化

需要確定留渣爐次的主要原因是若將FeO含量過高的爐渣留在爐內(nèi)，爐渣不易固化，在下一爐兌鐵水時(shí)易發(fā)生噴濺。

為防止留渣兌鐵時(shí)產(chǎn)生噴濺，必須對(duì)不可留渣爐次做出明確規(guī)定：冶煉終點(diǎn)碳含量在0.06%及0.06%以下爐次，因爐渣中FeO含量較高，不可留渣；冶煉終點(diǎn)二次下槍補(bǔ)吹時(shí)間大于15s爐次，爐渣中FeO含量較高，不可留渣。

對(duì)爐渣固化的要求：（1）濺渣護(hù)爐槍位采用“高—低—高—低”模式，濺渣至爐口無顆粒渣飛出；（2）若留渣量大，濺渣護(hù)爐時(shí)可加入100kg左右生白云石，促進(jìn)爐渣降溫；（3）濺渣護(hù)爐完畢后，搖爐至爐前人工確認(rèn)固化效果；（4）先加廢鋼，后兌鐵水，用廢鋼對(duì)爐渣進(jìn)行再次冷卻。

3.2 留渣操作槍位控制

終點(diǎn)渣中有較高的FeO、MgO、MnO含量，并且終渣具有一定的堿度和溫度，這些因素有利于初期渣的形成，留渣爐次冶煉前期爐渣流動(dòng)性不是限制反應(yīng)進(jìn)行的關(guān)鍵因素。因此在冶煉前期需要適當(dāng)降低槍位以增強(qiáng)爐內(nèi)攪拌力，促進(jìn)脫硅、脫磷反應(yīng)的進(jìn)行。降低前期槍位還可以有效均勻爐內(nèi)成分，避免起碳火時(shí)的劇烈噴濺。因此將前期槍位控制在800～900mm。

碳火起來后，進(jìn)入冶煉反應(yīng)中期，適當(dāng)高槍。此階段槍位控制與不留渣操作基本相同，主要避免中期返干。中期槍位控制在900～1100mm。

進(jìn)入冶煉后期，因留渣爐次渣量較大，渣層較厚，影響氧氣射流沖擊深度，若拉碳槍位過高易造成終點(diǎn)碳偏高，渣中FeO含量升高。因此在留渣爐次拉碳槍位控制在700mm左右，并且必須保證降槍時(shí)間不小于1min。供養(yǎng)強(qiáng)度控制在3.3～3.5Nm3/min·t。

3.3 留渣操作渣料控制

從留渣操作工藝原理可知終渣中的CaO和MgO留至下一爐可以有效降低下一爐的石灰消耗和白云石消耗。堿度相同的情況下，每爐少加200～300kg石灰，少加500～600kg生白云石。頭批料加入總量的1/2，剩下的1/2再分2～3批加入，且要在9min之前加完。加料太晚，渣料不易完全熔化，易后期低溫。渣料消耗情況見表2：

表2 渣料消耗情況

石灰消耗（kg/t） 白云石消耗（kg/t）

不留渣 50.1 30.19

留渣 46.2 17.5

在2014年9月至12月留渣率穩(wěn)定在70%以上，并按上述原則配加石灰，終渣成分如表3所示，留渣爐次堿度略有降低，MgO含量下降1.81%，但可以滿足濺渣護(hù)爐

要求。

表3 終渣成分對(duì)比

堿度 MgO TFe

不留渣 3.41 10.01% 12.88

留渣 3.31 8.2% 13.09

3.4 留渣操作溫度及成分控制

留渣爐次因有效利用了上一爐的CaO和FeO，同時(shí)初期渣形成較早，有利于脫磷，因此留渣爐次的脫磷效果要好于不留渣爐次。但留渣爐次減少了前期渣料的加入量，因此必須增加廢鋼比或配加球團(tuán)礦以抑制前期溫度的過快上升，若前期溫度上升過快在熱力學(xué)上不利于脫磷反應(yīng)的進(jìn)行。

表4 終點(diǎn)磷硫成分對(duì)比

C（%） P（%） 脫磷率 S 脫硫率

不留渣 0.08 0.014 82.6% 0.027 33.8%

留渣 0.09 0.010 86.9% 0.025 34.2%

3.5 連續(xù)留渣爐次控制

理論上連續(xù)留渣爐次越多，則爐渣的循環(huán)利用率越高，越能體現(xiàn)出留渣操作的優(yōu)勢(shì)。但在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)隨著連續(xù)留渣爐次的增多，給冶煉過程帶來以下兩方面困擾：一方面，連續(xù)留渣爐次越多，爐內(nèi)渣量增多，渣層變厚，嚴(yán)重影響氧氣射流的沖擊深度，在拉碳時(shí)易將碳拉高，需要再次補(bǔ)吹，致使冶煉周期延長(zhǎng)，并造成終渣FeO含量升高；另一方面，渣量增大后若濺渣護(hù)爐前不倒出一部分爐渣，則濺渣護(hù)爐時(shí)間延長(zhǎng)，致使冶煉時(shí)間延長(zhǎng)。若濺渣護(hù)爐前倒出部分爐渣倒渣量不易掌握，同時(shí)也延長(zhǎng)了冶煉周期。

表5 連續(xù)留渣爐次平均濺渣時(shí)間情況

連續(xù)留渣爐次 造新渣 第一爐 第二爐 第三爐 第四爐 第五爐 第六爐 第七爐 第八爐

濺渣時(shí)間（s） 91 104 123 136 145 156 168 211 236

從表5可知，濺渣時(shí)間隨連續(xù)留渣爐次的增多而延長(zhǎng)，因此將連續(xù)留渣爐數(shù)確定為5爐，連續(xù)留渣5爐后倒盡殘?jiān)匦略煸２⑶覟榉乐範(fàn)t渣過多，在測(cè)溫取樣時(shí)將爐體多搖1°～2°，盡可能地在爐前多倒渣。采取上述措施后，在避免渣量過大的同時(shí)也可以有效避免渣中P2O5的富集。

表6 連續(xù)留渣爐次終渣P2O5含量

連續(xù)留渣爐次 造新渣 第一爐 第二爐 第三爐 第四爐 第五爐

渣中P2O5含量（%） 1.88 2 2.02 2.03 1.96 2.02

從表6可知，留渣開始后終渣P2O5含量有所上升，但每爐倒出部分爐渣后，留渣爐次終渣P2O5含量基本保持穩(wěn)定。

4 對(duì)煉鋼成本的影響

留渣操作可以降低石灰消耗3.9kg/t，可以降低白云石消耗12.69kg/t。

留渣操作可以有效降低鋼鐵料消耗，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是留渣可以充分利用爐渣中的鐵元素，減少鐵元素的損失；二是留渣可以較快形成初期渣，減輕前期化渣壓力，為前期降槍提供了條件，前期降槍可以充分均勻前期熔池成分，減少起碳火階段的噴濺，減少冶煉過程的鐵元素?fù)p失。實(shí)際操作中降低鋼鐵料消耗約5kg/t。

5 結(jié)語

通過以上分析及實(shí)踐證明，只要做到過吹爐次不留渣，留渣爐次保證將爐渣濺干，可以保證安全兌鐵。留渣操作有利于脫磷，并且在降低渣料消耗和鋼鐵料消耗方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。但在實(shí)際操作中必須保證合理留渣量，控制好前期溫度，控制好開吹和拉碳槍位，以保證終點(diǎn)控制和合理的冶煉周期。

參考文獻(xiàn)

[1]王社斌.轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

作者簡(jiǎn)介：肖山（1990-），男，寶鋼集團(tuán)新疆八一鋼鐵股份有限公司第一煉鋼廠助理工程師，研究方向：鋼鐵工藝

技術(shù)。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）