干法除塵條件下轉(zhuǎn)爐留渣操作工藝優(yōu)化

馬海濤，馬寶寶，劉雪麗

（山鋼股份濟(jì)南分公司，山東濟(jì)南 250101）

生產(chǎn)技術(shù)

干法除塵條件下轉(zhuǎn)爐留渣操作工藝優(yōu)化

馬海濤，馬寶寶，劉雪麗

（山鋼股份濟(jì)南分公司，山東濟(jì)南 250101）

為了降低煉鋼生產(chǎn)成本，濟(jì)鋼210 t轉(zhuǎn)爐采用留渣操作工藝。針對(duì)留渣操作影響轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度、影響開吹泄爆和過程噴濺等問題，采取控制留渣量和氧氣流量，優(yōu)化冶煉二級(jí)計(jì)算模型參數(shù)設(shè)置、優(yōu)化加料模式和裝入結(jié)構(gòu)等措施，實(shí)現(xiàn)了留渣操作過程平穩(wěn)，留渣比例達(dá)到60%以上，泄爆率由8.9%降低到2.3%，噸鋼石灰消耗降低3.8 kg，年?duì)t渣排放量降低2.5萬(wàn)t，年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益達(dá)1 026萬(wàn)元。

轉(zhuǎn)爐；干法除塵；留渣工藝；泄爆；石灰消耗

1 前言

原材物料價(jià)格在高位運(yùn)行，鋼材價(jià)格在低位徘徊，降低生產(chǎn)成本，保證鋼鐵產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，是煉鋼廠的首要任務(wù)。轉(zhuǎn)爐留渣工藝是將上爐終渣的一部分留給下爐使用。轉(zhuǎn)爐終渣具有熱量大、含TFe高、能使轉(zhuǎn)爐初期迅速成渣的特點(diǎn)，轉(zhuǎn)爐留渣具有降低渣料消耗、提高脫磷率、降低鋼鐵料消耗、減少爐襯侵蝕、提高爐齡等優(yōu)點(diǎn)［1］。

山鋼股份濟(jì)南分公司煉鋼廠1#210 t轉(zhuǎn)爐于2009年12月建成投產(chǎn)，設(shè)備集成了很多先進(jìn)技術(shù)，包括頂?shù)讖?fù)吹自動(dòng)控制、干法除塵、副槍及自動(dòng)化煉鋼，尤其是干法除塵和自動(dòng)化煉鋼這兩項(xiàng)技術(shù)。面對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和環(huán)保壓力，煉鋼廠大力推進(jìn)留渣操作工藝，降低生產(chǎn)成本，減少爐渣排放。本研究對(duì)干法除塵條件下留渣操作存在的問題進(jìn)行分析，對(duì)留渣操作的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，取得了較好的效果，為留渣操作工藝的順利大規(guī)模實(shí)施提供了保障。

2 留渣操作存在的問題

2.1 對(duì)轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度影響較大

冶煉前期因留渣所含大量物理熱，導(dǎo)致爐內(nèi)溫度較正常偏高，如果不采取適當(dāng)?shù)拇胧瑢?huì)抵消高堿度前期渣對(duì)脫磷效率提高的貢獻(xiàn)，更為關(guān)鍵的是在轉(zhuǎn)爐干法除塵條件下，若前期溫度高，會(huì)導(dǎo)致熔池內(nèi)的碳氧反應(yīng)提前，煙氣中CO含量上升過快，容易導(dǎo)致除塵器泄爆。冶煉中后期，爐渣大量吸收熔池內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)生成熱，造成中后期升溫趨緩，易造成爐渣中FeO升高，導(dǎo)致爆發(fā)性噴濺。

2.2 易造成轉(zhuǎn)爐開吹泄爆和過程噴濺

留渣量過大，容易造成開吹點(diǎn)火困難，熔池、煙道內(nèi)的氧富裕，吹煉前期煙氣中的氧含量下降至泄爆點(diǎn)（6%）［2］以下所用時(shí)間增加，而熔池內(nèi)氧富裕，又促進(jìn)了煙氣中的CO含量較之正常爐次上升過快，造成除塵器泄爆。另外，在渣量過大、中期熔池升溫趨緩、反應(yīng)速率提高的多重因素作用下，冶煉過程的噴濺很難控制。因此，留渣操作的關(guān)鍵是預(yù)先進(jìn)行熱平衡計(jì)算，在確保轉(zhuǎn)爐冶金效果和干法除塵系統(tǒng)安全運(yùn)行的前提下，在不同鐵水條件下進(jìn)行留渣操作。而無(wú)論是人工計(jì)算，還是利用自動(dòng)化煉鋼模型計(jì)算，都需要對(duì)轉(zhuǎn)爐留渣量進(jìn)行相對(duì)準(zhǔn)確的控制和估算。

3 留渣操作相關(guān)工藝參數(shù)優(yōu)化

3.1 控制留渣量

通過在不同鐵水條件和裝入制度下的留渣摸索，留渣量控制在8～10 t效果較理想，低硅鐵水（Si＜0.30%）取上限，高硅鐵水（0.45%＜Si＜0.55%）取下限。考慮濺渣護(hù)爐需要，轉(zhuǎn)爐出鋼前的渣量控制在15～18 t較為合適，可確保轉(zhuǎn)爐濺渣結(jié)束后，不翻渣直接兌入下一爐的廢鋼和鐵水。一般情況下，在鐵水硅含量0.30%～0.60%的條件下，轉(zhuǎn)爐正常冶煉的渣量在22～28 t之間，倒前期渣時(shí)，需倒掉總渣量的1/3左右（視倒前期渣轉(zhuǎn)爐傾斜角度和爐渣黏度等條件而定）。另外，如果本爐需要留渣，濺渣護(hù)爐時(shí)盡量把爐渣濺干，連續(xù)留渣爐數(shù)不超過3爐。為保證爐況，濺渣時(shí)根據(jù)爐渣黏度應(yīng)適當(dāng)多加入鎂質(zhì)渣料。

3.2 優(yōu)化冶煉二級(jí)計(jì)算模型參數(shù)設(shè)置

210 t轉(zhuǎn)爐終渣堿度平均在3.5左右，留渣操作就必須考慮爐渣堿度的變化。留渣能促進(jìn)脫磷和脫硫，會(huì)適當(dāng)降低爐渣堿度，二級(jí)模型計(jì)算時(shí)設(shè)置堿度為3.0。濺渣后爐渣溫度一般在1 450℃，正常周轉(zhuǎn)煉鋼時(shí)高于鐵水溫度，轉(zhuǎn)爐內(nèi)前期溫度較高，中后期爐渣吸收大量熱量，二級(jí)模型計(jì)算時(shí)熱平衡常數(shù)設(shè)置為1 030～1 040。

留渣操作渣中（FeO）會(huì)減少部分氧氣消耗，總耗氧量減少200～400 Nm3/爐，主吹氧平衡常數(shù)設(shè)置為1 800。但由于渣層較厚，后期脫碳氧的利用效率較低，終點(diǎn)拉碳時(shí)再適當(dāng)多吹氧200～400 Nm3/爐。

3.3 優(yōu)化加料模式

當(dāng)鐵水硅高時(shí)加入5～6 t石灰和4 t白云石，鎂球正常加入，礦石和石子總量控制在6 t以內(nèi)。當(dāng)鐵水硅低時(shí)，加入4～5 t石灰和3 t白云石，礦石和石子總量控制在3～4 t。采用留渣操作時(shí)提高前期冷料加入比例（約為冷料總量的70%）。在高硅條件下，礦石在吹氧總量達(dá)到5 200～6 500 m3之間時(shí)加入，多批次小批量加入，吹氧總量達(dá)到6 500 m3后槍位適當(dāng)降低，降低渣中（FeO）總量。在低硅鐵水條件下，礦石在吹氧總量達(dá)到4 800～6 500 m3之間時(shí)加入；若爐渣“返干”嚴(yán)重，在吹氧總量達(dá)到5 200～5 800 m3后可適當(dāng)“吊槍”，在吹氧總量達(dá)到7 000 m3后降低槍位。留渣操作導(dǎo)致的轉(zhuǎn)爐間接傳氧效應(yīng)，導(dǎo)致后期拉碳速率相對(duì)較慢，此時(shí)重點(diǎn)關(guān)注槍位變化，尤其是拉碳時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)，避免爐渣表面張力過大，爐渣發(fā)泡，影響出鋼。

3.4 優(yōu)化裝入結(jié)構(gòu)

低硅條件下提高鐵水比（225 t鐵水+15 t廢鋼），增加留渣量。高硅條件下減少鐵水比（220 t鐵水+ 15 t廢鋼+5 t鐵塊），硅高冶煉操作困難，終渣不易控制［3］，適當(dāng)?shù)骨霸瑴p少留渣量。留渣只要控制好前期溫度，就能實(shí)現(xiàn)冶煉過程平穩(wěn)。在鐵水硅＜0.35%時(shí)，保證CO質(zhì)量分?jǐn)?shù)在開始吹煉的5 min內(nèi)不高于45%；在鐵水硅＞0.35%時(shí)，保證CO質(zhì)量分?jǐn)?shù)在開始吹煉的5 min內(nèi)不高于50%，可保證鋼的溫度控制達(dá)到終點(diǎn)控制標(biāo)準(zhǔn)要求，且過程爐渣不會(huì)過于活躍。由于留渣操作能夠加快前期成渣，避免高硅冶煉時(shí)因前期加入冷料過多導(dǎo)致化渣不良引發(fā)金屬噴濺，對(duì)于轉(zhuǎn)爐過程平穩(wěn)控制是有益的。低硅條件下留渣有利于加快前期成渣速度，提高渣量，減輕中后期“返干”，減少粘槍概率；保證足夠的渣量，有利于濺渣護(hù)爐。

3.5 控制氧氣流量

根據(jù)不同的鐵水比和入爐原料條件，調(diào)整氧槍低流量（350 Nm3/min）持續(xù)時(shí)間和提升梯度，確保供氧強(qiáng)度與爐內(nèi)的C-O化學(xué)反應(yīng)速度匹配，保證安全煙氣成分。氧氣流量控制模式見圖1。

圖1 轉(zhuǎn)爐留渣操作氧氣流量控制

4 結(jié)語(yǔ)

濟(jì)鋼煉鋼廠210 t轉(zhuǎn)爐通過優(yōu)化轉(zhuǎn)爐留渣量、輔原料加入結(jié)構(gòu)、供氧流量模型等措施，到2010年10月逐步實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐留渣操作的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化應(yīng)用，留渣比例達(dá)到60%以上，實(shí)現(xiàn)了留渣操作過程平穩(wěn)，同時(shí)消耗降低、排放減少。轉(zhuǎn)爐留渣操作的泄爆率由原來(lái)的8.9%降低到2.3%，吹煉操作穩(wěn)定性明顯提高；噸鋼石灰消耗降低3.8 kg，每年可減少石灰資源消耗約1.1萬(wàn)t；210轉(zhuǎn)爐年?duì)t渣排放量降低2.5萬(wàn)t。留渣操作工藝在210 t轉(zhuǎn)爐的大規(guī)模應(yīng)用，年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)1 026萬(wàn)元。

［1］張鵬飛，竇為學(xué)，何穎，等.轉(zhuǎn)爐護(hù)爐改進(jìn)［J］.河北冶金，2012（5）：30-31.

［2］佟圣剛.干法除塵條件下的轉(zhuǎn)爐冶煉工藝探索［J］.山東冶金，2010，32（6）：10-11.

［3］劉效森，王念欣，賈崇雪，等.濟(jì)鋼120 t轉(zhuǎn)爐留渣操作工藝的實(shí)踐［J］.河北冶金，2010（4）：25-26.

Process Optimization of Converter Remaining Slag Operation under the Condition
of Dry Dust Removal

MA Haitao,MA Baobao,LIU Xueli
（Jinan Branch of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Jinan 250101,China）

In order to reduce the cost of steel production,slag operation process was used in Jinan Steel’s 210 t converters.Pointing at the influences remaining slag operation on converter temperature,on blow-off explosion venting and on the process spray etc.,some measures were taken.For example,remaining slag quantity and optimizing smelting secondary calculation model parameters were controlled,feeding mode and loading structure were optimized.The remaining slag operation process is stable.The remaining slag ratio reached more than 60%.The explosion venting rate was decreased from 8.9%to 2.3%.The lime consumption per ton steel was reduced by 3.8 kg.The annual discharge of slag was reduced by 25 thousand t and the economic benefits is creased up to 10 million 260 thousand Yuan.

converter;dry dust removal;remaining slag process;explosion venting;lime consumption

TF713

B

1004-4620（2017）01-0023-02

2016-05-24

馬海濤，男，1981年生，2004年畢業(yè)于西安建筑科技大學(xué)冶金工程專業(yè)。現(xiàn)為山鋼股份有限公司濟(jì)南分公司煉鋼廠生產(chǎn)技術(shù)科工程師，從事煉鋼工藝技術(shù)及管理工作。