轉(zhuǎn)爐煉鋼少渣冶煉技術(shù)的實踐研究

楊廣華

（酒鋼集團榆中鋼鐵有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730010）

對于煉鋼廠而言，實現(xiàn)相關(guān)煉鋼技術(shù)的高效化、低成本和低排放使其主要發(fā)展目標。而隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，轉(zhuǎn)爐少渣冶煉技術(shù)也被提出，也就是少渣煉鋼工藝技術(shù)。在過去，少渣冶煉技術(shù)主要是指通過鐵水預(yù)處理三脫技術(shù)的應(yīng)用，從而將有害物質(zhì)中的負荷前移去除，使轉(zhuǎn)爐渣量得到減少。而本文當中所闡述的少渣冶煉技術(shù)也明顯不同，從熱力學(xué)角度進行分析，脫磷和脫碳之間存在著一定的矛盾。

1 基本技術(shù)思路

梅鋼并不具有無鐵水預(yù)處理脫磷功能，其主要脫磷任務(wù)集中在轉(zhuǎn)爐當中。依據(jù)難以程度，可以將少渣冶煉技術(shù)具體分為兩個環(huán)節(jié)，首先是留渣冶煉，可以有效實現(xiàn)串聯(lián)法脫碳爐功能，并對剩余有益渣鐵進行利用。而在第二階段則為“留渣+雙渣”冶煉過程，在同一爐當中的不同時間內(nèi)，可以有效利用脫磷爐和脫碳爐的爐渣余鋼。在此過程當中，其重點在于使轉(zhuǎn)爐前其脫磷率和前期排渣率得到有效提高，同時還應(yīng)減少過程中的噴濺。梅鋼鐵水中的磷含量可以達到0.12%～0.16%，在進行少渣冶煉前，平均石灰消耗主要為噸鋼，其重量為55.8kg，噸鋼渣量則約為125kg。在留渣冶煉過程中，噸鋼石灰的消耗量可以降低28.6%。在“留渣+雙渣”試驗過程當中，可以對轉(zhuǎn)爐前爐渣堿度和全鐵等進行控制，并對合適的脫磷渣倒爐點和溫度進行選擇，從而有效保證前期渣的脫磷化和泡沫化，當前者脫磷率大于60%后，其排渣率將會大于50%。因此，通過應(yīng)用“留渣+雙渣”技術(shù)后，可以有效降低噸鋼石灰的消耗量[1]。

2 試驗

2.1 留渣冶煉

轉(zhuǎn)爐留渣冶煉的具體流程主要為，出鋼后進行倒渣，對濺渣進行護爐，之后需要進行調(diào)渣處理，然后向其中加入廢鋼和兌鐵水，在出鋼前還需要進行下槍吹煉。留渣冶煉過程需要對脫碳渣進行利用，其主要為上一爐當中的氧化鐵和氧化鈣，可以使鋼鐵料消耗和輔料消耗量得到減少。與此同時，還能夠促進下一爐前期渣的快速形成，從而實現(xiàn)前期脫磷過程。但在此過程中，需要對兌鐵前的爐渣氧化性、溫度以及流動狀態(tài)等進行控制，否則將會容易出現(xiàn)兌鐵噴濺。從企業(yè)經(jīng)驗角度進行出發(fā)，結(jié)合生產(chǎn)實踐，從而對留渣操作流程進行明確，可以實現(xiàn)安全兌鐵，將目前已有條件下由于留渣而導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐前期出現(xiàn)的噴濺和留渣量無法精確控制等相關(guān)問題進行有效解決[2]。

在出鋼后進行倒渣，需要在鋼渣罐上增設(shè)相應(yīng)的稱量設(shè)備，同時還需要在轉(zhuǎn)爐搖爐臺上還需要設(shè)置相應(yīng)的渣管重量顯示器，對轉(zhuǎn)爐終渣具有良好流動性的特點進行利用，從而準確的到處總渣量的30%～50%，對于剩余爐渣則需要將其留在轉(zhuǎn)爐當中。同時，還可以對轉(zhuǎn)爐物料和熱量平衡進行準確計算，從而為轉(zhuǎn)爐冶煉控制過程提供依據(jù)。在留渣試驗階段需要開展調(diào)渣處理工作，并在濺渣護爐作業(yè)的末期向轉(zhuǎn)爐當中添加相關(guān)的石灰石調(diào)渣，使用濺渣槍來進行攪拌，從而使其能夠和剩余的爐渣進行混合。爐渣的余熱可以有效的焙燒石灰石或者生白云石，從而使爐渣溫度和稠化爐渣得到降低，還可以起到固化爐渣的作用，從而減少相關(guān)還原性物質(zhì)的使用，不需要對爐渣進行具體的改性處理[3]。

2.2 “留渣+雙渣”冶煉

梅鋼轉(zhuǎn)爐“留渣+雙渣”冶煉工藝的具體步驟為，首先需要進行留渣處理，之后加入相關(guān)的廢鋼，并兌鐵水，轉(zhuǎn)爐當中進行脫硅和脫磷處理之后便可以進行排渣，當脫碳升溫后則可以進行轉(zhuǎn)爐出鋼，然后對轉(zhuǎn)爐留渣冶煉流程進行重復(fù)，以此來形成循環(huán)，使脫碳渣和脫磷渣得到充分的利用。而在具體冶煉工藝當中，首先通過吹煉可以使鋼水當中多出的磷得到脫除，并在倒渣后獲取到具有較低磷含量的半鋼。而到了第二階段進行吹煉，脫磷時其壓力有所減小，可以更好的實現(xiàn)少渣量冶煉目標。對此，相關(guān)試驗人員需要將第一階段的脫磷率進行提高，并選擇合適的時機來進行倒爐排渣，有效的控制排渣率，從而進一步確保脫碳期渣量。而在轉(zhuǎn)爐前期進行冶煉時，需要進行脫硅、脫磷等冶煉處理。對于槍位的控制，通常需要保持由高到低、再由低到高這樣的槍位順序。而脫硅和脫磷期間的供氧量，需要將其控制為冶煉爐次總供氧量的30%。同時，還需要對前期爐渣堿度、氧化鐵含量以及脫磷階段結(jié)束時的溫度等進行控制。通過具體的生產(chǎn)實踐可以發(fā)現(xiàn)，通過對前期爐渣成分和溫度進行有效控制，可以進一步保障爐渣的脫磷率，使其達到60%以上。而在選擇倒爐點時需要對脫硅、脫磷的供氧量進行控制，使其保持在冶煉爐次總供氧量的26%～34%這一范圍內(nèi)，其主要是通過相關(guān)要求計算所得出的范圍。當吹煉時間相對較短時，則無法有效滿足脫磷率的相關(guān)要求。而當吹煉時間延長后，熔池的溫度會有所升高，進而對前期脫磷率產(chǎn)生影響。與此同時，在進行倒爐排渣時，爐內(nèi)會產(chǎn)生沸騰劇烈的現(xiàn)象，進而使爐渣的帶鐵量有所增大。在進行前期排渣過程當中，轉(zhuǎn)爐脫硅脫磷冶煉期應(yīng)在爐前進行爐搖，并對爐渣的發(fā)泡狀況進行觀察。如果爐渣具有良好的發(fā)泡狀況，則可以直接進行排渣處理。但如果發(fā)泡情況相對較差，則應(yīng)向其加入發(fā)泡劑[4]。

3 試驗效果

在具體的煉鋼流程當中，對先進技術(shù)進行了有效應(yīng)用，實現(xiàn)了脫磷爐和脫碳爐的有效分離，并對轉(zhuǎn)爐冶煉的主要任務(wù)特點進行了把控，這使得原本一座轉(zhuǎn)爐冶煉可以通過兩座轉(zhuǎn)爐采取串聯(lián)作業(yè)的方式來進行實現(xiàn)，將脫磷爐半鋼在脫碳爐當中進行二次使用，而脫碳爐所產(chǎn)生的爐渣則可以在脫磷爐當中進行使用，實現(xiàn)鋼水和爐渣的傳至轉(zhuǎn)移過程，從而使分工更加高效化和精細化。在轉(zhuǎn)爐分階段冶煉過程中，可以在具體的脫碳轉(zhuǎn)爐操作中使用錳礦等相關(guān)物質(zhì)，從而使合金的消耗量降低，節(jié)約生產(chǎn)成本。脫碳轉(zhuǎn)爐渣還可以作為具體的脫磷劑來進行使用，從而使生產(chǎn)成本有所降低，確保合理利用資源。

現(xiàn)如今，少渣冶煉技術(shù)的流程再一次得到簡化，并采取了相關(guān)單爐爐渣循環(huán)方式，在同一轉(zhuǎn)爐當中可以使脫磷脫碳工藝實現(xiàn)串聯(lián)，而鋼水和爐渣則沒有任何物質(zhì)進行傳遞，但需要對爐渣成分和量進行精確控制，這樣可以使設(shè)備采用串聯(lián)方式的投入有所減少。在單爐爐渣循環(huán)方式的基礎(chǔ)上，少渣煉鋼技術(shù)具有著吹損低一級渣料消耗少等相關(guān)特點，可以有效降低成本。而“留渣+雙渣”冶煉在轉(zhuǎn)爐上可以將一爐鋼的冶煉具體劃分為兩個吹煉階段，在第一階段當中主要進行脫硅和脫磷，而在第二階段則主要進行脫碳升溫。當脫硅和脫磷期結(jié)束后，可以將含有較高含量的二氧化硅等進行倒出，從而起到脫磷效果。對于爐內(nèi)剩余的前期渣和脫碳階段則可以加入相關(guān)的輔料，從而組成具體的脫碳渣。當出鋼結(jié)束后，脫碳渣部分則可以留在爐內(nèi)，從而為下一爐的脫碳和脫磷環(huán)節(jié)進行使用，使轉(zhuǎn)爐渣實現(xiàn)循環(huán)利用過程，降低輔料產(chǎn)生的消耗[5]。

3.1 留渣冶煉效果

在具體的相關(guān)階段，需要對留渣冶煉和常規(guī)冶煉爐次的相關(guān)指標參數(shù)來進行具體的比較。在本文中的梅鋼轉(zhuǎn)爐留渣冶煉中并未發(fā)生兌鐵噴濺等現(xiàn)象，和常規(guī)冶煉工藝相比，留渣冶煉工藝的噸鋼對石灰、鋼鐵料等的消耗量有所降低，而噸鋼的氧氣消耗則并未出現(xiàn)明顯的差異。在轉(zhuǎn)爐終點控制過程當中，其堿度等相關(guān)指標水平基本達成一致。在降低轉(zhuǎn)爐輔料用量時，脫磷率沒有發(fā)生變化，這說明留渣冶煉在對石灰消耗進行降低時，使轉(zhuǎn)爐石灰的利用率得到了有效提高。同時，留渣冶煉還能夠使輔料的消耗減小，但事實上在進行單獨冶煉時，其總渣量并未出現(xiàn)下降趨勢[6]。

3.2 “留渣+雙渣”冶煉效果

對某一時間段進行選取，將“留渣+雙渣”冶煉爐次與常規(guī)冶煉爐次的部分指標來進行對比。根據(jù)對比結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)“留渣+雙渣”冶煉噸鋼可以使石灰的消耗量得到減小，而在轉(zhuǎn)爐終點控制過程當中，其堿度等指標的水平基本保持一致，但“留渣+雙渣”工藝對鋼液殘錳的控制會產(chǎn)生相應(yīng)的影響，進而對比正常工藝有所下降。而“留渣+雙渣”冶煉工藝在降低轉(zhuǎn)爐輔料時，其鋼鐵料消耗的下降趨勢并不明顯，這主要是由于在具體過程當中出現(xiàn)噴濺所導(dǎo)致的。“留渣+雙渣”的冶煉噴濺率要相對較大，而從輔料消耗這一層面來進行分析，其可以真正的實現(xiàn)少渣冶煉目標，并通過控制鋼鐵料消耗和冶煉比例，能夠進一步提升經(jīng)濟效益。

4 結(jié)論

（1）少渣冶煉工藝在具體實踐探索過程當中。主要經(jīng)歷了留渣冶煉和“留渣+雙渣”冶煉這兩個時期。而目前相關(guān)企業(yè)對“留渣+雙渣”冶煉比例進行努力提高，大約占據(jù)30%的比例。

（2）留渣冶煉可以有效的控制倒渣、調(diào)渣處理以及冶煉等相關(guān)過程，從而進一步保障留渣兌鐵過程的安全性，有效的實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐輔料和鋼鐵料消耗的降低。

（3）“留渣+雙渣”冶煉可以控制轉(zhuǎn)爐前期冶煉、倒爐點的選擇以及前期排渣等相關(guān)過程，從而有效地提升前期脫磷率，使排渣率能夠達到50%以上，并使轉(zhuǎn)爐輔料的消耗大大降低，有效地減少了相關(guān)鋼鐵料的消耗。

（4）“留渣+雙渣”冶煉在具體實踐當中取得了初步的效果，但需要有效探索冶煉過程中噴濺、鋼液殘錳含量低以及前期渣在渣罐中容易發(fā)泡等相關(guān)問題，從而使冶煉比例和循環(huán)率得到有效的提高，進一步提升企業(yè)的經(jīng)濟效益。