張羽
(德龍鋼鐵有限公司，河北邢臺054000)
摘要:為進(jìn)一步改善轉(zhuǎn)爐經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)、降低冶煉成本，分析了鐵水消耗較為富裕的情況下，轉(zhuǎn)爐冶煉過程采用石灰石替代部分石灰造渣的可行性。對比了不同造渣工藝冶煉Q235B 鋼的主要參數(shù)，分析了渣料對鋼鐵料成本的影響，并提出了主要控制措施。通過工藝優(yōu)化及技術(shù)改進(jìn)等方式，在保證脫磷效果的基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)爐造渣料消耗、成本等指標(biāo)得到了明顯改善。
關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)爐；石灰石；石灰；造渣；脫磷；成本
0 引言
石灰石經(jīng)燒結(jié)白灰窯煅燒成石灰后用于轉(zhuǎn)爐煉鋼這一工業(yè)鏈上，浪費了燒成石灰時攜帶的物理熱、同時存在著CO2過度排放和增加環(huán)境污染的問題。
轉(zhuǎn)爐采用石灰石替代部分石灰冶煉新工藝，目前在國內(nèi)湘鋼、昆鋼等廠已開始推行，且降本明顯，創(chuàng)效可觀。而此工藝在德龍鋼鐵公司還處于剛剛引進(jìn)研究階段，各項參數(shù)、過程冶煉控制均無數(shù)據(jù)及經(jīng)驗。針對上述問題，本文主要從不同渣料結(jié)構(gòu)對轉(zhuǎn)爐造渣制度展開試驗，同時對工藝及過程參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，極大地改善了轉(zhuǎn)爐經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)，冶煉控制水平明顯提高，經(jīng)濟效益顯著。
1 石灰石替代部分石灰造渣可行性分析［1，2］
石灰石的主要成分為CaCO3，煅燒成為石灰的溫度一般在1 000 ～ 1 200 ℃。因此，燒成的石灰攜帶了較多的熱能，高溫石灰必須降溫后才能運輸，通過皮帶到達(dá)轉(zhuǎn)爐料倉進(jìn)入轉(zhuǎn)爐時已接近常溫，然后石灰在轉(zhuǎn)爐中再吸熱升溫化渣。很明顯，這一過程石灰先降溫再升溫存在能量浪費。而公司受入爐冷料不足的影響，冶煉過程存在較高的富裕熱量，大量的礦石需要在冶煉后期加入，過程存在回收率低、成本高的現(xiàn)象。石灰石中CaCO3含有44% 質(zhì)量的CO2，在煉鋼前期，這部分CO2受熱分解出來后，可以與［Fe］、［Si］、［Mn］、［C］等發(fā)生氧化反應(yīng)，起到良好的助熔攪拌作用，并且符合轉(zhuǎn)爐低溫、高堿度脫磷的相關(guān)條件。
2 不同渣料結(jié)構(gòu)、過程參數(shù)對比分析
為降低造渣料成本，采取4 種試驗方案( 見表1) 進(jìn)行綜合對比。
2． 1 加料工藝過程控制［2 ～ 9］
鐵水成分是轉(zhuǎn)爐操作順行的關(guān)鍵因素。由于高爐鐵水成分時有波動，為此擬定了鐵水不同硅含量情況下，相應(yīng)的原輔料裝入變化趨勢( 見表2) ，同時對冶煉前期的輔料加入量及加入時機( 見表3) 進(jìn)行了相關(guān)優(yōu)化。
2． 2 試驗過程存在問題及數(shù)據(jù)分析
使用石灰石替代部分石灰造渣，冶煉過程存在初期渣不化，過程渣化不透，終點磷含量較高等諸多弊端。針對以上情況，前期槍位較之前提高100mm，吹煉氧壓控制在0． 75 ～ 0． 80 MPa，即采取高槍位、低氧壓，使其有充分的時間進(jìn)行熔化，為初期渣早化打好基礎(chǔ)，同時對前期去磷起到了至關(guān)重要的作用。吹煉中期為減少和避免返干造成金屬噴濺，在返干期提前吊槍，配加少量礦石消除返干，槍位控制1 300 ～ 1 500 mm 之間，較之前槍位提高約150mm。過程渣化透后，終點降槍必須在2 min 以上，以終渣做粘為原則，確保終渣堿度及氧化鎂含量符合標(biāo)準(zhǔn)，提高濺渣效果，消除對爐況造成的負(fù)面影響。為系統(tǒng)分析石灰石替代部分石灰造渣的可行性，統(tǒng)計了500 爐4 種不同造渣料結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)( 表4) ，使用全石灰石造渣煉鋼較使用石灰造渣脫磷率低0． 5%，同時需相應(yīng)地降低終點溫度，以降低終點的回磷現(xiàn)象。
2． 3 渣料對鋼鐵料成本的影響
減少轉(zhuǎn)爐冶煉過程渣量，可降低造渣料消耗，有效提高金屬收得率，是降低鋼鐵料消耗的有效途徑之一。主要控制措施如下:
(1) 及時了解鐵水成分及溫度，根據(jù)鐵水成分及溫度調(diào)整渣料結(jié)構(gòu)。
(2) 在全鐵冶煉時，采取倒渣后將爐體搖至零位，向爐內(nèi)加入部分石灰石及輕燒白云石進(jìn)行預(yù)熱，之后再兌入鐵水。通過提前成渣，將泡沫渣的高峰期前移，降低前期的熔池溫度，提高脫磷效率。
(3) 提高轉(zhuǎn)爐冶煉過程化渣效果，提高造渣料利用率。
(4) 返干期適當(dāng)加入少量返礦，提高化渣效果。
(5) 冶煉10 min 以后禁止加入返礦，終點避免長時間吊槍操作，以終渣做粘為原則。
(6) 降低吹煉終點溫度，以≤1 650 ℃為宜，避免高溫回磷。
2． 4 噴濺的預(yù)防與控制
噴濺是轉(zhuǎn)爐冶煉過程中時有發(fā)生的現(xiàn)象，往往會造成大量的金屬損失。除此之外，噴濺還會提高渣料用量和溫度損失，劇烈沖刷使?fàn)t齡縮短。影響轉(zhuǎn)爐噴濺的因素很多，如鐵水條件不穩(wěn)定、廢鋼比小、操作不當(dāng)?shù)?。吹煉中發(fā)生噴濺時不能輕易降槍，因為降槍后碳氧反應(yīng)更加激烈，會加劇噴濺。應(yīng)采取適當(dāng)提槍迅速壓槍或加入少量石灰石進(jìn)行壓渣，緩和碳氧反應(yīng)，降低熔池升溫速度，同時借助氧氣射流的沖擊吹開爐渣，排出氣體。
3 結(jié)果分析
3． 1 造渣料消耗及成本
自2017 年9 月份起，采取石灰石替代部分石灰造渣，在總造渣料消耗不增加的情況下，噸鋼造渣料成本較8 月份降低4． 05 元，且10 月份造渣料成本完成10． 96 元/t，創(chuàng)歷史最好水平，如圖1 所示。
3． 2 產(chǎn)品質(zhì)量［10］
按照《YB /T4003 － 1997 連鑄板鋼板坯低倍組織缺陷評級圖》評級，Q235B 鋼鑄坯低倍穩(wěn)定控制在C 類2． 0 級以下，鑄坯質(zhì)量良好。按照《GB /T －10561 － 2005》檢驗標(biāo)準(zhǔn)，抽檢2017 年9 ～ 10 月普碳鋼、冷軋料夾雜物20 爐次，單類夾雜物級別≤2． 5級，質(zhì)量控制較為穩(wěn)定，見表5。
4 結(jié)語
(1) 石灰石替代部分石灰造渣，脫磷率優(yōu)于全石灰造渣及全石灰石造渣爐次。
(2) 石灰石化渣效果較石灰差，需相應(yīng)降低出鋼溫度，增加返礦使用量，提高終點化渣效果，從而保證脫磷效果。
(3) 對高硅鐵水使用石灰石具有較好的抑制噴濺作用。
(4) 冶煉過程減少渣量，降低造渣料消耗，是降低鋼鐵料消耗的有效途徑。
(5) 石灰石替代部分石灰造渣，對產(chǎn)品質(zhì)量無明顯影響，鋼質(zhì)純凈度滿足產(chǎn)品質(zhì)量所需。
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