李宏輝，劉智君，劉　彬

（山東鋼鐵集團(tuán)萊蕪分公司銀山型鋼煉鋼廠  山東 萊蕪 271126）

摘　要：本文通過分析生白云石在轉(zhuǎn)爐熱分解反應(yīng)過程中的能量消耗以及渣化反應(yīng)，認(rèn)為生白云石既可以替代輕燒白云石作轉(zhuǎn)爐煉鋼造渣劑，同時(shí)還可以平衡轉(zhuǎn)爐富余熱量，減少其它冷料消耗，節(jié)約煉鋼成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐煉鋼 ; 生白云石 ; 煉鋼成本

1　前言

在轉(zhuǎn)爐煉鋼爐渣中適當(dāng)增加 MgO 含量，可提高濺渣護(hù)爐的效果減輕爐渣對爐襯的侵蝕。在運(yùn)營轉(zhuǎn)型的新形勢下，創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、降本增效已成為各鋼鐵企業(yè)共同關(guān)注的方向，自 2017 年 8 月，萊鋼股份煉鋼廠開始將生白云石應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)中，以代替輕燒白云石，降低其它冷料消耗，為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

2　生白云石應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐煉鋼的可行性

在轉(zhuǎn)爐內(nèi)直接加入生白云石相當(dāng)于將生白云石的煅燒過程放在了轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)集中進(jìn)行，其反應(yīng)式 :

CaCO₃ ?→ ? CaO + CO₂ ΔG₀  = 169120—144. 6 T，J·mol ^-1

MgCO₃  ?→ ? MgO + CO₂ ΔG₀  = 116300—173.43T，J·mol ^-1

生白云石主要是 CaCO₃ 和 MgCO₃ 的復(fù)合礦物 , 在爐內(nèi) 800℃時(shí)即可分解 , 跑出 CO₂ 后疏松多孔 , 使反應(yīng)表面積大大增加 , 有利于加速成渣反應(yīng)。另外， 渣中 MgO 的提高能吸收一定量的 FeO, 減緩了爐渣中氧化鐵對爐襯的滲透和侵蝕作用^[2] 。開吹后爐內(nèi)熔池溫度一般在 1300-1450℃之間，從熱力學(xué)角度分析，該溫度下 ΔG₀ <0，上述兩個(gè)吸熱反應(yīng)能夠順利進(jìn)行；從動(dòng)力學(xué)角度分析，CO₂ 的排出和白云石的熔解進(jìn)一步促進(jìn)生白云石的煅燒反應(yīng)。

3　生白云石在轉(zhuǎn)爐中的應(yīng)用

3.1　實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

在煉鋼生產(chǎn)中，采用單渣法操作，轉(zhuǎn)爐開吹后，觀察爐口火焰判斷爐內(nèi)著火情況，確認(rèn)充分著火后加入總石灰量的 2/3，同時(shí)加入全部生白云石以及適量的化渣劑。

通過采用生白云石和輕燒白云石煉鋼的對比性實(shí)驗(yàn)，在同一爐座上冶煉終點(diǎn)成分相近的60爐普通低碳鋼種。鐵水與廢鋼均為定量加入，鐵水初始條件相似，并對冶煉終點(diǎn)成分化驗(yàn)分析，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)求平均值后列于表 1。

4　生白云石應(yīng)用效果分析與討論

4.1　對化渣及脫磷效果的影響

根據(jù)萊鋼轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝，終渣堿度控制范圍為：2.8-3.2，采用輕燒白云石與生白云石煉鋼過程中的對比看，前期加入生白云石后，與加輕燒白云石爐次相比，化渣速度較慢，脫磷率相對較低 , 但隨著Si、Mn 元素氧化，爐內(nèi)溫度上升，爐渣熔化較好且爐內(nèi)溫度保持較低水平，與輕燒白云石爐次相比，使用生白云石則更有利于去磷。

4.2　對煉鋼物料的影響

白云石在爐內(nèi)的反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)，可平衡轉(zhuǎn)爐富余熱量，減少其它冷料的消耗。根據(jù)表 1 成分可知，渣中達(dá)到相同數(shù)量的 ω(MgO)，則生白云石的用量約是輕燒白云石的 1.84 倍；萊鋼煉鋼廠平均噸鋼耗輕燒白云石6.2Kg，若折算為生白云石則需要11.4Kg，根據(jù)熱效應(yīng)計(jì)算，可額外吸收富余熱量：Q 額 =27942.7KJ，相當(dāng)于 5.23Kg 鐵礦石的冷卻效應(yīng)。

噸鋼生白云石增加有效 CaO 量為 :M 1 =2.8Kg, 噸鋼輕燒白云石增加有效 CaO 量為 :M 2 =2.1Kg，使用生白云石可節(jié)約石灰 0.91Kg/t 。

相關(guān)資料顯示^[3] , 焙燒 1 噸白云石耗煤 120Kg, 因此生白云石的直接應(yīng)用，不僅可以取消輕燒白云石的生產(chǎn)流程，而且節(jié)省部分能源以及設(shè)備建設(shè)資金，同時(shí)降低了粉塵率，因此在節(jié)能減排，環(huán)境保護(hù)方面也產(chǎn)生了積極的影響。

4.3　對終渣成分和護(hù)爐的影響

根據(jù)表１成分對照，使用生白云石后，鋼水終點(diǎn)化學(xué)成分穩(wěn)定，終點(diǎn)熔渣堿度及 w(MgO) 無明顯變化。實(shí)踐表明，生白云石在轉(zhuǎn)爐應(yīng)用后，濺渣均勻，平均渣層厚度為 23mm，爐型保持正常，但爐底略有上漲，分析原因認(rèn)為生白云石的降溫幅度比輕燒白云石大，在調(diào)渣過程中，生白云石的加入使終渣粘度過大所致，因此在操作過程中，需要觀察終渣狀態(tài)及出鋼溫度來確定生白云石的加入量，以達(dá)到最佳濺渣護(hù)爐效果。

5　結(jié)論

（1）生白云石代替輕燒白云石后，終渣成分穩(wěn)定，滿足濺渣要求，可有效保護(hù)爐襯，防止?fàn)t襯侵蝕。

（2）生白云石代替輕燒白云石后，爐溫上升平穩(wěn)，冶煉操作順行，減少了其它含鐵冷料用量，降低煉鋼成本，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）生白云石在轉(zhuǎn)爐煉鋼中的成功應(yīng)用，可以取消煉鋼用輕燒白云石生產(chǎn)流程，對于節(jié)能減排、減輕污染有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

（4）生白云石代替輕燒白云石，可降低粉塵率，減少轉(zhuǎn)爐除塵設(shè)備損耗。

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