轉爐雙渣留渣工藝實踐

李建生， 張軍國， 李艷龍

（1.河鋼集團唐鋼公司生產制造部， 河北　唐山　063016； 2.河鋼集團唐鋼公司熱軋部， 河北　唐山063016）

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轉爐雙渣留渣工藝實踐

李建生1， 張軍國2， 李艷龍2

（1.河鋼集團唐鋼公司生產制造部， 河北唐山063016； 2.河鋼集團唐鋼公司熱軋部， 河北唐山063016）

介紹了唐鋼熱軋部轉爐雙渣留渣的生產實踐情況，討論了脫磷階段吹煉氧壓、一倒溫度、爐渣堿度、爐渣氧化鐵含量以及倒渣時機對脫磷率的影響規律。研究表明，通過對倒渣時的爐渣物性進行控制，實現了降低輔料和鋼鐵料消耗的目的。

轉爐雙渣留渣脫磷消耗

20世紀90年代中后期，為解決超低磷鋼的生產難題，日本新日鐵、JFE、住友金屬和神戶制鋼發明了轉爐脫磷煉鋼工藝[1]。其操作方式主要有兩種，一種是采用兩座轉爐雙聯作業，一座脫磷，另一座接受來自脫磷爐的低磷鐵水脫碳，即“雙聯法”；另一種是在同一座轉爐上進行鐵水脫磷和脫碳，類似傳統的“雙渣法”，以新日鐵的MURC法為代表。與雙聯法相比，MURC法不需要新增用于脫磷的轉爐，更容易被已投產的煉鋼廠接受。目前，國內鋼廠如首秦、首遷、廣東韶關、沙鋼及柳鋼等，在MURC法的基礎上，試驗推廣了SGRS（Slag Generation Reduced Steelmaking）工藝。面對競爭激烈的市場環境，為進一步降低煉鋼成本，唐鋼熱軋部在現有150 t轉爐上，吸取上述鋼廠的經驗，摸索出了一套較為成熟的雙渣留渣工藝。

1　唐鋼雙渣留渣工藝分析

雙渣留渣工藝是在轉爐冶煉結束出鋼后將爐渣留在爐內，裝入廢鋼和鐵水，在脫磷階段吹煉，脫磷階段結束后進行倒渣操作，然后進入脫碳階段的吹煉，吹煉結束后出鋼、留渣，并以此循環往復。該工藝是利用上爐爐渣高FeO、高堿度和含有大量物理熱的特點，促進冶煉前期快速成渣，同時利用吹煉前期低溫的有利條件，提高脫磷階段的脫磷效率，減小冶煉后期脫磷負擔，實現減少造渣材料的消耗、降低渣量的目的。

雙渣留渣冶煉工藝的關鍵技術是在第1階段（從吹煉到倒渣）實現高效脫磷和倒渣時對爐渣物性的控制。若第1階段未能實現高效脫磷，會增加第2階段（倒渣后至吹煉終點）的脫磷負擔；若倒渣時對爐渣物性控制得不好，會造成爐渣難以倒出和渣中的含鐵量高，難以實現降低輔料和鋼鐵料消耗的目的[2-3]。

唐鋼熱軋部擁有3座150 t頂底復吹轉爐，以生產普通冷軋基料為主。煉鋼工藝流程為：鐵水預處理→轉爐→LF精煉→1700/1810連鑄。鐵水條件如表1所示。

表1　鐵水條件

1）為減少脫碳期爐渣“返干”現象，要求鐵水w(Si)＞0.35%。

2）留渣量的規定：當0.35%<鐵水w(Si)<0.60%時，全部留渣；當0.60%≤鐵水w(Si)<0.70%時，留渣一半；當鐵水w(Si)≥0.70%時，不留渣。

3）為避免因兌鐵時可能發生的噴濺事故[4-5]，要以保證上一爐出鋼結束后的濺渣時間來降低爐渣溫度，并在加入廢鋼后在保證搖爐角度的前提下前后搖爐兩周。

4）確定脫磷階段合適的吹煉氧壓。如下頁圖1所示，當吹氧壓力在0.65~0.85 MPa時，脫磷率隨吹氧壓力的增加而逐漸降低；當吹氧壓力在0.65~0.70MPa時，脫磷率平均為54.3%；當吹氧壓力在0.70~0.75MPa時，脫磷率平均為52.6%，與低氧壓時差別不大；但當吹氧壓力大于0.8 MPa時，平均脫磷率降低到45%。綜合考慮吹煉時間對冶煉時間的影響，將吹氧壓力定為0.70~0.75MPa。

圖1　脫磷階段吹煉氧壓對脫磷率的影響

5）確定脫磷階段恰當的倒渣時機。由于鐵水中氧和硅的親和力比磷強，在轉爐吹煉初期較低溫度下，硅、錳比磷優先氧化，當硅氧化至痕跡時，磷才開始大量氧化。隨著脫磷反應的進行和熔池溫度的升高，碳和磷會出現選擇性氧化轉變，即在低于某一溫度時鐵液中的磷優先氧化，反之碳優先氧化，而磷的氧化受到抑制。

結合如圖2所示的一倒時間對脫磷效率的影響規律可以看出：隨著吹煉時間的增加，脫磷率逐漸增加。通過如圖3所示的對脫磷穩定性的研究可以看出：當一倒時間在250~300 s時，平均脫磷效率為50%，脫磷率大于50%的爐數比例占50%；當一倒時間在300~350 s時，平均脫磷效率為55.4%，脫磷率大于50%的爐數比例占90%；當一倒時間在350~400 s時，平均脫磷效率為53%，脫磷率大于50%的爐數比例占66.7%。說明：當一倒時間在300~350 s時，脫磷率高而且穩定；當一倒時間大于350s后，出現了碳磷選擇性氧化的現象。因此，將一倒時間確定為300~350 s。另外，根據現場數據統計，對倒渣時機的選擇還可以參考煙氣分析系統爐氣中φ(CO)在25%~35%時進行。

2　脫磷階段研究結果及分析

一倒溫度對脫磷率的影響規律（如圖4所示）表明：隨著一倒溫度的升高，脫磷率逐漸降低；當一倒溫度大于1 450℃，脫磷率降低到50%以下；當一倒溫度介于1420~1440℃時，脫磷率高且穩定。盡管低溫對脫磷有利，但溫度過低，不利于石灰的熔化以及前期渣的形成。因此，應將一倒溫度控制在1400~ 1450℃為宜。

圖2　脫磷階段一倒時間對脫磷率的影響

圖3　脫磷階段一倒時間對脫磷穩定性的影響

圖4　一倒溫度對脫磷效率的影響

一倒爐渣堿度對脫磷率有著重要的影響，如圖5所示：脫磷率隨著一倒爐渣堿度的升高而升高。當一倒爐渣堿度大于1.7時，脫磷率能夠穩定達到50%左右。

圖5　一倒爐渣堿度與脫磷率的影響

一倒爐渣FeO的含量對脫磷率同樣有著顯著的影響。由圖6可知，脫磷率隨著一倒爐渣FeO含量的升高而升高。當一倒爐渣w(FeO)＞15%時，脫磷率能夠穩定達到50%以上。

圖6　一倒爐渣FeO含量對脫磷率的影響

3　降低輔料消耗和鋼鐵料消耗的研究結果及其分析

石灰作為重要的造渣材料，對爐渣堿度、成渣量的大小具有重要影響，也是決定轉爐終點鋼水磷含量高低的重要因素。利用少渣冶煉的原理，在實施雙渣留渣工藝時，進行了頭坯料少加甚至不加石灰的實踐。大量的生產數據表明：頭坯料不加石灰時，一倒爐渣堿度為1.2~2.07，平均為1.62，比頭坯料加石灰時的平均爐渣堿度降低0.35，一倒脫磷率也隨之降低。盡管一倒平均脫磷率由53.54%降低到49.87%，但一次拉碳命中率變化不大。

在開展雙渣留渣工藝初期，出現鋼鐵料消耗升高的現象。通過進一步研究分析認為，在脫磷期結束倒渣時渣中帶鐵現象嚴重，是由增加鐵損所致。采用爐渣研磨后磁選稱重的方法研究了一倒爐渣堿度和MgO含量對爐渣含鐵珠比例的影響，如圖7所示。由圖7可知：隨著爐渣MgO含量和堿度的升高，爐渣含鐵珠的比例呈較明顯的升高趨勢。脫磷結束后，采用高壓N2在高槍位吹掃爐渣，促進渣鐵分離和降低爐渣泡沫化，實現了快速倒渣，并通過對前期爐渣成分的控制，將爐渣中的鐵珠含量（質量分數）由17%左右降至10%以下，鋼鐵料消耗降低3 kg/t左右，比單渣法冶煉工藝降低1.3kg/t。

4　結論

1）在脫磷階段，對吹煉氧壓的控制以及對倒渣時間的選擇對脫磷率有較大影響。當吹氧壓力在0.70~0.75 MPa、一倒時間在300~350s時，脫磷率高且穩定。

圖7　一倒渣中w(MgO)和一倒爐渣堿度對渣中含鐵珠比例的影響

2）在脫磷期，當一倒溫度介于1 420~1 440℃、一倒爐渣堿度大于1.7、w(FeO)＞15%時，脫磷率達到50%以上。

3）在脫磷期，隨著爐渣堿度和MgO含量的升高，爐渣中的鐵珠含量逐漸增大。通過對前期爐渣成分的合理控制，將爐渣中的鐵珠含量（質量分數）由17%左右降至10%以下。

4）與傳統的單渣法冶煉工藝相比，雙渣留渣工藝灰耗降低9kg/t左右，鋼鐵料消耗降低1.3kg/t。

[1]潘秀蘭，王艷紅，梁慧智，等.國內外轉爐煉鋼脫磷工藝[J].世界鋼鐵，2010（1）：19-21；41.

[2]王步更.留渣量對“雙渣+留渣”煉鋼工藝的影響[J].安徽工藝大學學報，2014，7（3）：246-249.

[3]崔弘，刁瑞榮.150 t轉爐雙渣及留渣工藝實踐[J].包鋼科技，2014，8（4）：14-16.

[4]吳明.轉爐冶煉低碳鋼留渣操作的生產實踐[J].煉鋼，2009（4）：16-18.

[5]費鵬，孫小利，辛國強.轉爐煉鋼留渣操作分析與應用[C]//2007中國鋼鐵年會論文集.北京：中國金屬學會，2007.

（編輯：胡玉香）

Practices on Processes of Double Slag and Remaining Slag for Converter

LI Jiansheng1，ZHANG Junguo2，LI Yanlong2
（1.Production and Manufacturing Department of Tangshan Iron and Steel Company，Hebei Iron and Steel Group，Tangshan Hebei 063016；2.Hot-rolling Department of Tangshan Iron and Steel Company，Hebei Iron and Steel Group，Tangshan Hebei 063016）

The production practice of double slag and remaining slag for converter in hot-rolling department of Tangsteel is introduced，and the influence of ratio of dephosphorization by intensity of oxygen blowing,temperature, slag basicity,slag ferrous oxide content and slag pouring time after the dephosphorization stage are discussed.Through the control of slag physical property,the purpose of reducing the consumption of auxiliary materials and steel materials is realized.

converter,double slag and remaining slag,dephosphorization,consumption

TF713.3

A

1672-1152（2016）02-0017-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.02.06

2016-02-01

李建生（1981—），男，從事煉鋼工藝技術管理工作，工程師。