液態(tài)精煉渣返回利用工藝探索與實(shí)踐

田鳳喜，石永生，戴春艷

（山東壽光巨能特鋼有限公司，山東 壽光 262711）

1 前言

鋼包精煉工藝的主要功能之一是造堿性還原渣，即白渣進(jìn)行脫氧、脫硫及夾雜物的控制。壽光巨能特鋼1#、2#鋼包精煉爐自投產(chǎn)以來(lái)，一直沿用精煉爐加石灰和螢石的造渣制度，鋼包精煉渣只在轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)作為頂渣料加入，雖然對(duì)渣料的加入數(shù)量和方法進(jìn)行改進(jìn)，但由于工藝條件的限制，仍然存在渣料加入量大、化渣時(shí)間長(zhǎng)、成渣速度慢等因素，導(dǎo)致精煉過(guò)程脫硫、脫氧效率低，成為限制精煉工序提高精煉效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。經(jīng)過(guò)實(shí)踐與摸索，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際，在20#、35#、45#、55#、40Cr等鋼種上試驗(yàn)了液態(tài)精煉渣返回精煉鋼包應(yīng)用工藝。該工藝不僅能加快鋼包爐造渣、成渣速度，而且能夠降低造渣材料的用量，降低了精煉電耗、電極消耗，同時(shí)回收部分注余鋼水鋼鐵料消耗也顯著降低。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，取得了較好的效果，降低了生產(chǎn)成本，保證LF 精煉效果的同時(shí)為提高質(zhì)量和產(chǎn)量奠定了基礎(chǔ)。

2 精煉造渣過(guò)程的不足

精煉過(guò)程中脫氧、脫硫主要決定于鋼渣之間的相互作用，特別與爐渣的堿度、（FeO）+（MnO）含量密切相關(guān)，降低鋼渣的氧化性有利于脫氧和脫硫；其次鋼包精煉爐的處理時(shí)間對(duì)其也有很大的影響。因此，對(duì)于鋼包精煉爐來(lái)說(shuō)要想實(shí)現(xiàn)快速脫硫脫氧的目的，基本措施是：降低渣中（FeO）+（MnO）含量；采用降低脫氧產(chǎn)物活度的造渣制度，即提高鋼渣堿度；延長(zhǎng)精煉處理時(shí)間；加強(qiáng)鋼渣界面擴(kuò)散脫氧速度。

由于現(xiàn)有工藝流程和原材料條件的限制，加之轉(zhuǎn)爐冶煉氧化氣氛與精煉處理還原氣氛存在差異，為保證精煉快速化渣，增加精煉有效處理時(shí)間，只有從提高爐渣堿度、最大限度降低氧化性入手。原有的造渣工藝：轉(zhuǎn)爐出鋼加300～400 kg 石灰、200～300 kg預(yù)熔精煉渣、100 kg左右螢石，精煉爐鋼包就位后石灰∶螢石=4∶1，加入量控制在總渣量10～15 kg/t，精煉擴(kuò)散脫氧爐前加入碳化硅1 kg/t鋼。

該造渣制度的渣料加入量較大，而且在鋼包就位時(shí)加入，此時(shí)鋼水溫度低、鋼液表面結(jié)殼情況較多，大量渣料加入后，化渣時(shí)間較長(zhǎng)，平均化渣時(shí)間10～12 min，若遇底吹氬不良時(shí)造渣時(shí)間還會(huì)延長(zhǎng)。這樣，使得精煉爐工序近三分之一的時(shí)間用于前期造渣化渣，影響了精煉其他功能的充分發(fā)揮，且存在以下不足：為保證與鑄機(jī)澆注時(shí)間匹配，在相應(yīng)的處理時(shí)間內(nèi)，白渣時(shí)間縮短，白渣率較低；化渣時(shí)間長(zhǎng)，增加了精煉電耗和電極消耗；造渣材料消耗大，增加了生產(chǎn)成本；加熱噪音大，埋弧不好，降低加熱效率和鋼包耐材消耗，而且易使鋼液吸氫、氮，影響鋼坯質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成電極折斷事故。

3 液態(tài)精煉渣返回應(yīng)用工藝

由于鋼包加熱爐具有造白渣脫氧、脫硫的功能，經(jīng)過(guò)精煉處理后，鋼渣已屬于堿性還原白渣，其氧化性較低，渣中（FeO+MnO）＜1.0%；且具有一定的堿度（R≥3.0），將澆注后鋼包中剩余的液態(tài)精煉渣返回精煉折入待處理的鋼包中，可以替代部分固體渣料，以便縮短化渣、成渣時(shí)間，提高鋼渣的白渣效率，且其渣成分、理化指標(biāo)也符合精煉處理要求。具體工藝如圖1所示。

圖1 精煉渣返回流程

該返回渣利用工藝為：連鑄澆鑄完畢鋼包內(nèi)的剩余爐渣和不可避免的少量鋼水，將50%液態(tài)渣折入渣盤(pán)，剩余50%液態(tài)精煉渣折入轉(zhuǎn)爐出鋼后的鋼包中，鋼包吊入精煉爐再進(jìn)行精煉處理。

該造渣工藝的渣料用量如下：液態(tài)精煉渣300～500 kg；精煉視渣況補(bǔ)加石灰100～200 kg，螢石0～50 kg；鋁線(xiàn)25～50 kg。

與原造渣制度相比較，渣料加入量明顯減少。其優(yōu)點(diǎn)是：液態(tài)渣返回利用，無(wú)成本。降低了固體造渣材料、脫氧劑用量，降低造渣材料和脫氧劑成本。將轉(zhuǎn)爐帶來(lái)的氧化渣提前處理成灰白渣或白渣，降低了其氧勢(shì)；同時(shí)節(jié)省了化渣、成渣時(shí)間。在規(guī)定的精煉處理時(shí)間內(nèi)，提高了白渣的成渣率，有效增加白渣保持時(shí)間。而且減少了攪拌脫硫或加熱提溫的時(shí)間，提高了鋼水處理質(zhì)量。埋弧效果極佳，提高了加熱效率，減少了電弧對(duì)鋼包襯侵蝕的概率和鋼液增氫、增氮的機(jī)會(huì)?？梢愿玫貙?shí)現(xiàn)爐機(jī)匹配，生產(chǎn)節(jié)奏趨于合理，便于提高產(chǎn)能。

4 實(shí)施后的效果

渣樣分析結(jié)果對(duì)比平均值見(jiàn)表1。

表1 液態(tài)渣返回利用前后渣樣對(duì)比

由表1 可以看出，采用返渣工藝后，鋼渣的氧化性進(jìn)一步降低，堿度有所提高。

精煉渣料消耗對(duì)比平均值見(jiàn)表2。

表2 液態(tài)渣返回利用后的造渣材料消耗對(duì)比 kg

成渣時(shí)間、電耗、電極消耗對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 液態(tài)渣返回利用后的成渣時(shí)間、電耗、電極消耗對(duì)比

采用液態(tài)精煉渣返回應(yīng)用工藝后，精煉初期給電加熱的噪音大大降低，約降低20分貝左右；對(duì)減少電極振動(dòng)、提高埋弧加熱效率也起到了較好的作用。由于化渣、成渣時(shí)間縮短，加快了鋼包精煉爐處理的節(jié)奏，與鑄機(jī)澆鋼時(shí)間匹配更合理，而且也為鑄機(jī)提高拉速、產(chǎn)能奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。采用該工藝后，使得精煉的白渣保持時(shí)間、攪拌時(shí)間、軟吹時(shí)間相應(yīng)延長(zhǎng)，提高了鋼水的純凈度，提高了鋼坯質(zhì)量。

采用精煉渣返回應(yīng)用工藝后，節(jié)約了造渣材料，其中石灰節(jié)約量為2.67 kg/t，螢石節(jié)約量為1 kg/t，鋁線(xiàn)節(jié)約量為0.33 kg/t，降低電耗9.5 kW·h/t，鋼鐵料消耗降低3.5 kg/t。按照該工藝下各優(yōu)鋼鋼產(chǎn)量為9.6萬(wàn)t計(jì)算，全年效益為259.47萬(wàn)元。

5 結(jié)語(yǔ)

采用液態(tài)精煉渣返回應(yīng)用工藝后，精煉埋弧效果較以往加入固體渣料時(shí)要好，降低了加熱噪音和煙塵量明顯減少，減少了對(duì)環(huán)境的污染，減輕了對(duì)操作工人的身體危害。同時(shí)，有效的增加了精煉爐的白渣保持時(shí)間，對(duì)提高產(chǎn)量、質(zhì)量、降低成本打下良好的基礎(chǔ)。該工藝能夠適應(yīng)20#、35#、45#、55#、40Cr 等鋼種的精煉處理，可以在其他鋼種上推行。采用液態(tài)精煉渣返回應(yīng)用工藝，可以提高精煉工序的成渣速度，縮短加熱時(shí)間，提高埋弧加熱效率和白渣成渣速度，進(jìn)而提高鋼坯質(zhì)量。該工藝可以大大降低電耗和電極消耗，而且固體渣料加入量也可減少，回收部分澆余鋼水，極大地降低了生產(chǎn)成本。爐機(jī)匹配更趨于合理，為鑄機(jī)提高拉速、產(chǎn)能奠定了基礎(chǔ)。