賀保堂，翁玉娟，李彥軍，何晴，胡鐵軍，程康

(河鋼集團承鋼公司棒材事業(yè)部，河北承德067002)

摘要: 通過分析LF 爐精煉渣的成分，確定了LF 爐精煉渣循環(huán)利用途徑。LF 爐精煉渣( 熱態(tài)) 循環(huán)利用，可降低石灰和化渣劑消耗，縮短加熱時間。LF 爐精煉渣( 冷態(tài)) 用于豐鋼煉鋼，可促使吹煉初期形成堿度適當、多組元、高氮化性、低熔點爐渣。LF 爐精煉渣的循環(huán)利用，達到了節(jié)能減排的目的，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

關鍵詞: LF 爐精煉渣; 循環(huán)利用技術; 研究

0 引言

在嚴峻的市場形勢下，實現(xiàn)低成本煉鋼并減少工業(yè)廢物的排放量，真正做到環(huán)境友好是每個冶金工作者的追求。開展LF 爐精煉渣循環(huán)利用技術研究是節(jié)能環(huán)保與經(jīng)濟發(fā)展的需要。理論研究和實踐表明，經(jīng)LF 爐精煉處理后的精煉渣具有高堿度、低氧化性、低熔點的特性，精煉渣循環(huán)利用可以節(jié)約造渣材料，減少石灰及化渣劑用量，減輕精煉過程渣對包襯的侵蝕，提高包襯壽命。精煉渣循環(huán)利用還可以提高成渣速度，降低LF 爐精煉初期熔化渣料的時間，減少電耗。精煉渣循環(huán)利用可實現(xiàn)澆鑄后余鋼回收，進一步提高金屬收得率。

承鋼公司通過對精煉渣循環(huán)利用進行研究，確定將連鑄機澆鑄后鋼包內(nèi)的熱態(tài)精煉渣不倒入渣罐，而是倒入出鋼后的鋼包( 或半鋼包) 內(nèi)，進行熱態(tài)精煉渣及余鋼的回收再利用。同時，將沒有熱態(tài)利用的精煉渣進行冷卻、破碎磁選，實現(xiàn)二次利用，真正實現(xiàn)了“廢渣”的循環(huán)利用，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 LF 爐精煉渣脫硫能力分析

LF 爐精煉渣循環(huán)利用如圖1 所示。

爐渣脫硫能力可以用爐渣硫容量來表征，其值根據(jù)渣－ 鋼的平衡反應來測量:

［S］+ ( O₂) = ( S₂^－ ) +［O］ ( 1)

C_s = ( S) ［a₀］/［a_S］ ( 2)

薩辛斯基( Sasinsky ) 和薩莫爾維爾( Sommerville)導出了不同溫度下硫容量和光學堿度的關系［1］:

l_gC_s = ( 22 690 － 54 640∧) /T + 43． 6 － 25∧ － 25． 2     (3)

硫容量隨著溫度的升高而增大，也隨著堿度的增長而上升。根據(jù)式( 3) 導出，在1 400 ～ 1 700 ℃范圍內(nèi)，爐渣硫容量和溫度、爐渣成分的關系式:

L_gC_s = B /A + 2． 82 － 13 300 /T    (4)

式中，B = 5． 623 ( % CaO) + 4． 15 ( % MgO) －1． 152( %SiO₂) + 1． 457( %Al₂O₃)A = ( %CaO) + 1． 391( %MgO) － 1． 867( %SiO₂)+ 1． 65( %Al₂O₃)

由式( 4) 可看出，隨著CaO 含量升高、SiO₂含量降低、溫度降低，爐渣的硫容量上升。但是，當Al₂O₃上升時，硫容量有下降的趨勢。

2 LF 爐精煉渣( 熱態(tài)) 在LF 爐的循環(huán)利用

2． 1 循環(huán)利用次數(shù)對爐渣硫含量、堿度的影響

跟蹤LF 爐精煉渣( 熱態(tài)) 循環(huán)利用次數(shù)對爐渣硫含量、堿度的影響，取各階段LF 爐出站爐渣，分析其成分變化，檢測結果如表1 所示。

由表1 可以看出，隨著LF 爐精煉渣( 熱態(tài)) 循環(huán)次數(shù)的增加，渣中的Al2O3濃度提高幅度較大，爐渣堿度降低，導致爐渣硫容量降低，實際生產(chǎn)過程中表現(xiàn)為脫硫率降低。根據(jù)以上變化，在LF 爐精煉渣循環(huán)利用過程中，應適當補加石灰，使爐渣堿度維持在相對穩(wěn)定的水平，確保脫硫率穩(wěn)定。針對LF爐精煉渣( 熱態(tài)) 循環(huán)利用渣中硫含量隨循環(huán)次數(shù)不斷增加的問題，要求將循環(huán)利用次數(shù)控制在不超過3 次^［2］。

2． 2 循環(huán)利用前后LF 爐技術指標對比

對LF 爐精煉渣( 熱態(tài)) 循環(huán)利用操作進行了全面跟蹤，并對利用效果進行分析。比較LF 爐技術指標變化，具體情況如表2 所示。

LF 爐精煉渣( 熱態(tài)) 循環(huán)利用后石灰消耗降低了4． 72 kg /t，化渣劑消耗減少2． 04 kg /t，噸鋼電耗降低4． 44 kW ·h /t，平均加熱時間縮短1． 72min /爐，鋼鐵料消耗降低7． 17 kg /t。通過對比可知，LF 爐精煉渣( 熱態(tài)) 循環(huán)利用后，改善LF 爐技術指標效果明顯，降低原料成本顯著。

2． 3 循環(huán)利用前后化渣階段埋弧效果比較

LF 爐精煉渣( 熱態(tài)) 循環(huán)利用前后LF 爐化渣階段供電曲線如圖2、圖3 所示。

從圖2、圖3 對比可以看出: LF 精煉渣( 熱態(tài))循環(huán)利用前爐渣融化狀態(tài)差，化渣階段供電曲線波動較大; 循環(huán)利用后爐渣融化較好，爐渣厚度增加，供電曲線比較平穩(wěn)。

供電曲線平穩(wěn)減輕了電弧對鋼包渣線的熱輻射、提高了渣線壽命和電能利用率。

3 LF 爐精煉渣( 冷態(tài)) 在半鋼煉鋼工序的應用

含釩鐵水采用雙聯(lián)工藝煉鋼，即經(jīng)提釩后，采用半鋼煉鋼，半鋼中硅、錳等元素含量痕跡。因此在煉鋼過程爐渣中SiO₂、TiO₂等酸性氧化物產(chǎn)生量少，導致爐渣組分單一、堿度高、黏度大、流動性差，化渣效果不佳，從而造成化渣時間長，渣料消耗高，同時也影響了濺渣護爐效果，限制了爐齡的提高。傳統(tǒng)半鋼煉鋼過程依靠渣中FeO 化渣，爐渣二元堿度高達5． 0 以上。爐渣是典型的鐵鈣渣系，終渣成分如表3 所示。

為了改善這種冶金性能不良的鐵鈣渣系，解決半鋼煉鋼過程中成渣難的技術難點，通過將LF 爐精煉渣( 冷態(tài)) 重新應用于半鋼煉鋼改造轉爐渣系結構、提高爐渣冶金能力。半鋼煉鋼過程中充分利用LF 爐精煉渣中SiO₂、A1₂O₃、MnO 等組分，促使吹煉初期形成堿度適當、多組元、高氧化性、低熔點爐渣，縮短成渣時間，促進石灰熔化，提高爐渣冶金效果。LF 爐精煉渣( 冷態(tài)) 加入量與爐渣堿度的關系如圖4 所示。

4 LF 爐精煉渣( 冷態(tài)) 在預成渣上的應用

生產(chǎn)400 MPa、500 MPa 鋼筋時，部分規(guī)格鋼筋不執(zhí)行釩渣合金化工藝，導致轉爐出鋼過程渣料加入種類單一，并且爐渣融化較為困難。針對該問題進行了轉爐出鋼過程使用石灰配加LF 爐精煉渣( 冷態(tài)) LF 爐預成渣試驗，該試驗的爐渣融化效果較好，并且堿度適中。通過LF 精煉爐進一步調渣后，可達到較好的精煉效果。試驗數(shù)據(jù)( 轉爐出鋼過程加入6 kg /t 包渣和2． 5 kg /t 小顆粒石灰，LF 精煉爐適當加入石灰和化渣劑) 如表4 所示。

5 結論

(1) LF 爐精煉渣( 熱態(tài)) 循環(huán)利用可降低LF 爐石灰和化渣劑消耗，縮短加熱時間，減少鋼鐵料消耗和電耗，提高LF 爐技術指標，降低原料成本顯著。

(2) LF 爐精煉渣( 冷態(tài)) 在半鋼煉鋼中可促使吹煉初期形成堿度適當、多組元、高氧化性、低熔點爐渣，縮短成渣時間，促進石灰熔化。

(3) LF 爐精煉渣( 冷態(tài)) 在轉爐出鋼時使用，實現(xiàn)了LF 精煉爐預成渣，降低了石灰與化渣劑消耗。

(4) LF 爐精煉渣循環(huán)利用減少了工業(yè)廢物排放，實現(xiàn)了“廢渣”的循環(huán)利用。

參考文獻

［1］張鑒． 爐外精煉的理論與實踐［M］． 北京: 冶金工業(yè)出版社，1996: 150 ～ 154．

［2］黃康樂，等． LF 爐熱態(tài)鋼渣的循環(huán)利用技術［J］． 河北冶金，2012，( 5) : 64 ～ 65．