轉爐煉鋼使用石灰石造渣的合理性和可行性

任云嬋

（河鋼宣鋼一鋼軋廠，河北 張家口 075100）

1 煉鋼渣中石灰的作用和基本要求

1.1 煉鋼渣中石灰的作用

在煉鋼工作開始后，要結合實際應用要求和管控要點完善相應工作，確保能提升不同物質的應用價值和綜合水平。最關鍵的是，要在氧氣轉爐煉鋼的過程中集中對各個物質進行綜合監督，尤其是鐵水中的硒元素、錳元素以及磷元素等都會被氧氣直接作用形成對應的氧化物，這些氧化物本身就呈現出微酸性，因此，此時加入微堿性的物質就能進行化學中和。生石灰是較為廉價且來源廣泛的堿性物質，其中氧化鈣的含量超過90%，因此，煉鋼沼渣材料中生石灰不可獲取。而對于鋼水物質而言，尤其要減少磷元素和硫元素，以避免對環境造成嚴重的危害，就會借助堿性的氧化鈣完成對應的反應，保證氧化鈣和五氧化二磷能形成化學反應生成復合氧化物被有效保留在鋼渣中。

另外，鋼水中還存在硫元素和氧化鈣形成硫化鈣的情況，為了有效完善脫磷和脫硫處理，石灰的加入量要得到有效的約束和控制，一般保證氧化鈣和二氧化硅的比例在3.0～3.5之間即可。

1.2 煉鋼渣中石灰應用的基本要求

在早期的煉鋼管理工作中，一般會選取一些豎窯中煅燒工藝殘留的石灰作為處理藥品，但是，因為豎窯本身存在氣流分布不均勻的問題，這就是的局部溫度會出現增高的現象，最關鍵的是，欠燒和過燒問題都較為嚴重。要想從根本上保證石灰石能充分分解，就要結合煅燒工藝進行綜合處理，有效保證石灰的活性和成渣效率。基于此，從上世紀70年代開始，平爐煉鋼工藝逐漸沒落，利用氧氣頂吹轉爐煉鋼法處理方式能有效替代傳統工藝體系，且能有效縮短原有平爐法煉鋼的時間。在技術不斷發展的背景下，對石灰成渣的速度及反應活性就提出了更高的要求，尤其是活性石灰的應用。

相關研究人員對實際應用過程進行了集中分析，判定石灰的活性與石灰石煅燒溫度之間有著較為緊密的聯系，在活性石灰生產的過程中，石灰石在700～900℃間進行預熱處理，然后集中利用1100～1200℃的溫度環境完成快速煅燒，具體時間要結合設備進行判定。目前，多數處理方式都會采取回轉窯或者是套筒窯進行，保證了產量的基礎上也對質量予以良好的約束和管理。

結合我國冶金行業管理制度和相關要求可知，在冶金石灰管理項目中，要依據相關標準進行質量監管，達到一級標準的石灰活性度要控制在320mL以上，并且活性度能有效反映石灰在熔渣中的快速溶解能力。需要指出的是，相關人員不能借助簡單的方式直接對社會熔渣中的融化能力進行測定和分析，工業上一般會利用測定石灰在水中消化速度的方式完成相應的工作。基于此，多數操作處理部門會借助冶金石灰物理檢驗方法進行綜合監督和管理，也就是說，要完善對應的石灰物理檢驗操作，才能投入使用，具體的操作流程如下：①保證新燒石灰破碎篩分過程中，能對1～5mm的試樣進行篩分控制，取50g；②向其最終加入2000nL水，并且添加酚酞試劑，完成對應的消化處理工作；③利用濃度為4N的稀鹽酸溶液進行處理，在39～41℃的環境中進行連續滴定處理；④滴定過程一般為10min，消耗的稀鹽酸要按照毫升數進行綜合監管，有效對活性度指標數值予以系統化判定。依據相應試驗完成后可獲得活性石灰，其中氧化鈣的晶粒較為細小，并且因為二氧化碳會從石灰石晶體結構中逸出，因此會留下較多的微氣孔，無論是氣孔率還是比表面積都能滿足相應的應用要求。

值得一提的是，較好的活性石灰要滿足具體參數要求，首先，體積密度要在1.5～1.7g/cm3。其次，氣孔率要在50%以上。再次，比表面積要在1.5～2.0m2/kg，且結晶較為細小。最后，活性度要在300mL以上。

2 轉爐煉鋼使用石灰石造渣的合理性和可行性

在全面分析了轉爐煉鋼使用石灰石造渣要求和具體應用要點后，就要結合實際工藝流程判定相應理論推導過程的合理性和實際操作的可行性，從而實現技術的大范圍推廣，提升相應工序的時效性，真正發揮技術優勢的同時，提升煉鋼工作的環保價值和經濟效益。

一般而言，借助石灰石代替活性石灰進行煉鋼和傳統的工藝存在較大的差異，這種操作機制中要求石灰是能瞬時進入到1350～1500℃的環境中，就會馬上形成升溫分解，轉變為石灰形態。

（1）在應用石灰石替代石灰的過程中，煅燒過程就已經轉移到了轉爐設備中，形成碳酸鈣分解為氧化鈣和二氧化碳。石灰石加入轉爐煅燒過程需要較高的熱量，因此，爐內的熱平衡就會受到影響，石灰石的額外熱量不僅涉及石灰石升溫過程中吸收的熱量，也包括石灰石分級過程中吸收的熱量，而在現代化的氧氣轉爐設備中，本身就是負能煉鋼，這就使得熱量較為富余，這部分能量正適宜抵消石灰石代替石灰進行煉鋼造成的額外熱量支出，能有效提升相應的處理工序和管理效率。最關鍵的是，吸熱比值能被控制在一定的數據范圍內，提升了操作工序的合理性和綜合價值。基于此，石灰石的分解反應較為關鍵，本身會產生較多的二氧化碳，能有效助力逸出過程形成石灰表面的氣孔，對于后續形成熔渣具有較為突出的作用，所以在轉爐煉鋼工序中應用石灰石代替石灰具有一定的合理性。

（2）在轉爐出鋼的過程中，主要是借助余熱進行石灰石煅燒，活性度能維持在320mL以上，這就使得相應物質的質量標準能滿足要求。并且在1200～1500℃石灰石的轉化率本身就會隨著溫度升高而升高，煅燒時間的增長必然會增加轉化率，甚至趨近100%。因此，轉爐煉鋼使用石灰石造渣能在減少降溫材料使用量的同時，保證脫磷效果滿足安全管理的標準要求，整體管控結構較為便利，也能維護產量和基礎質量，轉爐煉鋼使用石灰石造渣具有可行性。

3 結語

總而言之，在低碳經濟不斷發展進步的時代背景下，轉爐煉鋼使用石灰石造渣能順應環保要求，具有一定的合理性和可行性，能在降低煉鋼成本的同時，真正打造節能減排的管理工序，因此，全面推廣應用具有較好的前景，為進一步實現相應工作的全面發展，技術部門也要對技術予以多元化升級改良。