高鐵鋼比下使用錳礦提高轉爐終點余錳生產實踐

2023-02-02 04:10:36陳達雙陳偉文玉兵陳愛林

昆鋼科技 2023年4期

陳達雙陳偉文玉兵陳愛林

（武昆股份制造管理部）

1 前言

2020 后受新冠疫情和國內房地產企業發展放緩等因素的影響，各鋼廠生存壓力普遍上升，壓產、降本成為各鋼廠應對市場環境變化的主要措施。煉鋼作為鋼鐵企業的重要工序，其加工成本對企業的影響不言而喻，而合金成本又占煉鋼成本的50 %-65 %左右。目前各鋼廠降低合金成本的主要方法是提高終點碳含量降低終點氧含量以提高合金收得率、通過操作水平的提高來提高轉爐冶煉終點余錳的含量、降低出鋼溫度提高合金收得率等。目前，昆鋼高爐鐵水帶入的Mn 含量為0.3 %-0.4 %，平均0.36 %。轉爐冶煉后終點余Mn 含量0.07 %-0.18 %，平均0.14 %，終點殘余率38.9 %。為進一步提高轉爐終點余Mn 含量，降低轉爐脫氧合金化過程中Mn 系合金的消耗量，在高鐵鋼比（≥930 kg/t）生產組織模式下組織了在轉爐冶煉過程中加入錳礦提高終點殘余Mn 含量的生產實踐。

2 錳礦用于轉爐冶煉提高終點余Mn含量

2.1 轉爐內Mn 的氧化與還原反應

冶煉初期Mn 的氧化反應：

冶煉中期Mn 的還原反應：

冶煉后期Mn 的氧化反應

轉爐冶煉初期，熔池溫度較低，在C—O 反應來臨前，鐵水中的[Mn]處于處于氧化階段，鐵水中絕大部分Mn 被氧化進入爐渣中；吹煉中期，隨著熔池溫度升高，鋼水脫碳反應加速，前期被氧化進入渣中的MnO 部分被還原重新返回鋼液；吹煉后期，隨著鋼水碳含量和爐渣的氧化性增加，鋼水中的錳被重新氧化進入爐渣[3]-[5]。

式（2）在轉爐冶煉中期CO 不斷通過轉爐爐口排除，爐內CO 分壓可近似看作恒定，當△Gθ＜0（即熔池溫度＞1 690 K 或＞1 417 ℃）時，反應將向右進行。若將該反應看作可逆反應，要使反應持續向右發展的條件有：增加渣中MnO 含量、增加鋼水中C 含量、溫度＞1 417 ℃的基礎上持續升高。

2.2 高鐵鋼比條件下使用錳礦提高終點余錳的可行性

Mn 在轉爐內經歷了氧化、還原、氧化的過程，在轉爐冶煉溫度下，前后期Mn 的氧化為放熱反應、中期Mn 的還原為吸熱反應，從化學反應平衡移動原理上看，前后期低溫有利于Mn 的氧化，中期高溫有利于Mn 的還原[1]、[2]。因此，前后期要抑制Mn 的氧化需要適當高的溫度，中期Mn的還原也需要較高的溫度，轉爐冶煉過程要提高終點Mn 含量，全程需要較高的溫度?，F階段轉爐鐵鋼比從原來的870 kg/t 上升至912 kg/t、廢鋼比降低46 kg/t 左右，冶煉過程熱量呈現富余情況，為抑制轉爐冶煉過程熱量富余后造成的噴濺主要有兩種方式：一是增加轉爐渣料消耗來適當緩解，但造渣材料的增加加大了爐渣帶鐵量，噴濺現象雖有所緩解但仍未得到較好解決；二是冶煉過程發現過程溫度高時使用燒結礦或球團礦進行調節，但常因使用不當造成過程溫降大、噴濺、終渣FeO 含量升高的現象發生。結合Mn 在轉爐內的氧化與還原行為，若在轉爐冶煉熱量富余的條件下使用錳礦進行調節，進一步規范錳礦加入的時機、數量等，理論上可達到穩定轉爐冶煉操作的同時增加轉爐終點余Mn 含量的目的。