轉爐高效冶煉工藝實踐與效益分析

陳樹輝，張 坤

（河鋼唐鋼長材部，河北 唐山 063000）

轉爐冶煉工藝經(jīng)過長時間的發(fā)展和演變，已經(jīng)成為目前工業(yè)企業(yè)中主要金屬冶煉工藝。而隨著信息及自動化技術的出現(xiàn)，轉爐冶煉工藝的控制形式逐漸從依靠人力及工人經(jīng)驗操作的靜態(tài)控制轉變?yōu)榱巳詣踊拇禑捒刂芠1]。隨著各個行業(yè)都在逐步結合人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新科技，冶煉領域智能化制造技術也將不斷融入，在未來采用轉爐冶煉自動化的吹煉技術從而實現(xiàn)智能化的冶煉工藝是轉爐冶煉金屬材料發(fā)展的主要方向。實現(xiàn)轉爐高效冶煉，不僅可以對轉爐吹煉終點的成分及溫度進行精確的控制，同時還可以有效的提高終點命中的概率[2]。實現(xiàn)精準的轉爐冶煉控制還可以在一定程度上避免出現(xiàn)噴濺和爐渣返干的問題，進而實現(xiàn)在短時間內完成金屬的冶煉，提高冶煉過程中的供養(yǎng)效率及穩(wěn)定控制材料的潔凈度。

1 轉爐高效冶煉工藝實踐

提高轉爐的冶煉效率首先要考慮轉爐吹煉之前的熔池溫度，通過提升溫度的方式可以有效的促進轉爐中各個冶煉材料渣化的形成，降低金屬元素熱礦泉的消耗[3]。具體工藝實施為：在向轉爐中兌入金屬元素熱礦泉，再加入金屬廢料4.5t，并將其放置在烘烤設備上，利用煤氣對其烘烤20min，當材料的溫度達到800～900℃時，結束預熱并將其立即與金屬元素熱礦泉進行融合。在金屬廢料體積較大的情況下，還要保證轉爐冶煉過程中熱平衡以及煤氣的回收量問題，保證充足的熱量可以有利于化渣輔料的加入，強化噴槍的攪拌能力。同時，每千克煤塊可以熔化金屬廢料約3.5～4.0kg，雖然焦炭的價格相對較高，但與煤塊相比能夠多熔化0.5kg的金屬材料，因此考慮轉爐冶煉工藝實際的生產效率及經(jīng)濟效益應盡可能選用焦炭材料對金屬廢料熔化。

轉爐冶煉是利用金屬元素熱礦泉的物理熱及化學熱完成的，在轉爐中溫度的變化情況決定這爐料的熱收入以及熱支出，提高轉爐冶煉的效率可以通過控制熱量收支平衡的方式實現(xiàn)[4]。為了盡可能降低轉爐中金屬廢渣量，控制熱量支出的消耗可以通過以下兩種操作方式完成：第一種，采用金屬元素熱礦泉扒渣措施，控制金屬元素熱礦泉的含量在0.5%～0.9%，采用白灰冶煉，降低造渣材料的分解以及轉爐內爐渣的溫度上升出現(xiàn)吸熱傾向；第二種，嚴格控制提高轉爐冶煉中石灰的使用率，當石灰的使用率出現(xiàn)較大的波動時，轉爐冶煉過程中的渣化會產生大量的結塊和結坨現(xiàn)象，從而影響熔池中由于溫度差引起的能量轉移以及質量的傳遞，更嚴重的則會造成轉爐口的事故發(fā)生，抑制冶煉生產。

轉爐高效冶煉還需要對加料環(huán)節(jié)進行嚴格的控制，石灰是轉爐冶煉中常見的材料之一，屬于高熔點材料，在冶煉金屬時達到的溫度時很難將其熔化的，即使通過氧化還原反應形成了各種化合物，其熔點也高達1600℃以上。若在金屬冶煉過程中，一次性加入大量的石灰，會造成轉爐內部的助氧化物供給不及時，無法產生足夠的熱量，不僅會生成難熔化的復雜化合物，還后悔造成溫度的降低，導致熔渣重新凝結，惡化整個轉爐冶煉過程，增加化渣時間，阻礙吹煉的順利進行。因此提高轉爐冶煉的效率可以在吹煉前期分批次、小批量的加入石灰，避免出現(xiàn)結坨、返干[5]。在轉爐冶煉前期加入量控制在全部石灰的50%～60%，有效利用前期的低溫條件有效去磷。在轉爐冶煉中期，保證充足的化渣條件下，分批次的加入剩余石灰，提高石灰的利用率，同時保證轉爐中的堿度，從而控制在轉爐冶煉升溫過程中的回磷現(xiàn)象。

表1 轉爐高效冶煉工藝實踐結果

2 轉爐高效冶煉效益分析

將本文上述提出的轉爐高效冶煉工藝加入到實際金屬材料的工藝生產當中進行實踐，對轉爐高效冶煉的效益分析得出如表1所示的結果。

將本文采用的轉爐高效冶煉工藝與改造前金屬材料加工生產廠實際的冶煉結果進行比較得出，經(jīng)過本文上述提出的改造方法后鐵水的消耗量降低了48.61kg/t，SPHC鋼消耗降低了0.014%，含有鋼、鐵、鋁元素的金屬廢料消耗減少了54.18kg/t，而石灰的利用率提高了22.34%，冶煉周期縮短了23min，產能提升了55萬噸。在整個轉爐高效冶煉過程中，生產流程順利，節(jié)奏更加高效，產品的質量更加穩(wěn)定，實現(xiàn)了提高轉爐冶煉效率的目的。

3 結語

隨著工業(yè)行業(yè)領域綠色環(huán)保政策的逐步深化，轉爐冶煉過程中，推崇短流程冶煉、低成本生產、高品質發(fā)展，必將成為未來冶金企業(yè)生存和發(fā)展的重點目標。因此，不斷提高對冶煉材料的利用率，盡可能優(yōu)化可控成本，才能更好的實現(xiàn)冶金企業(yè)的綠色經(jīng)濟發(fā)展。