曹祎哲， 陳東寧， 趙廣勛， 安君輝， 王玉剛， 劉道孟
（河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼公司一煉鋼廠， 河北 邯鄲 056015）
摘 要：系統(tǒng)分析了低鐵耗下轉(zhuǎn)爐冶煉存在的問(wèn)題，針對(duì)這些問(wèn)題，從轉(zhuǎn)爐每個(gè)工序入手，通過(guò)鐵包加壓塊、改善轉(zhuǎn)爐入爐料結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)爐內(nèi)焦炭預(yù)熱廢鋼等措施解決了由于低鐵耗轉(zhuǎn)爐熱量不足的問(wèn)題，鐵水消耗由原來(lái)的950 kg/ t 降低到 870 kg/ t，達(dá)到了降鐵增鋼的目的。
關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐冶煉；廢鋼比；發(fā)熱劑；出鋼溫度
近年來(lái)，國(guó)家加大對(duì)環(huán)保的督查力度，環(huán)保形勢(shì)異常嚴(yán)峻，造成煉鋼原材料供應(yīng)不足，致使各個(gè)鋼鐵企業(yè)處于半停產(chǎn)甚至停產(chǎn)狀態(tài)，面對(duì)這種情況，各個(gè)鋼鐵企業(yè)千方百計(jì)努力尋找自己的新技術(shù)新工藝來(lái)最大程度的降低原材料消耗保證自己的生產(chǎn)。鐵水是煉鋼的主要鋼鐵料，占比較大，迫于環(huán)保壓力，鐵水供應(yīng)不足，為保證生產(chǎn)順行，河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼公司（以下簡(jiǎn)稱邯鋼）一煉鋼廠通過(guò)降低鐵水消耗的措施來(lái)解決由于鐵水短缺而造成的生產(chǎn)緊張的問(wèn)題，取得了顯著的效果。
1 低鐵耗下冶煉存在的問(wèn)題
1）降低鐵水消耗，相應(yīng)的提高了廢鋼比，造成轉(zhuǎn)爐吹煉熱量不足，終點(diǎn)命中率低，后吹率高，爐襯侵蝕嚴(yán)重。
2）石灰有一定含粉率，生燒率高，粒度不均勻，渣中游離 CaO 含量較高，造成石灰利用低，相應(yīng)的石灰加入量偏多，造成爐內(nèi)熱量一定損失。
3）提高廢鋼比，會(huì)使得廢鋼在轉(zhuǎn)爐內(nèi)堆積密度增大，造成終點(diǎn)廢鋼部分不化，出鋼量不足，出鋼溫度低，影響生產(chǎn)，不僅如此，未化廢鋼甚至還會(huì)粘到爐襯，危及人身安全。
2 低鐵耗下冶煉工藝控制
鐵水是提供轉(zhuǎn)爐冶煉的主要熱源，降低鐵水消耗提高廢鋼比必定會(huì)造成吹煉熱量不足，熔池吹煉熱量不足是造成上述問(wèn)題的根本原因，邯鋼一煉鋼廠擁有 2 座 120 t 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，平均出鋼量為 135 t，邯鋼一煉鋼廠從每個(gè)工序入手，從倒灌站到出鋼操作制定了相應(yīng)的措施。
2.1 鐵包加壓塊烘烤預(yù)熱
壓縮塊致密程度高，體積較大，直接加入轉(zhuǎn)爐后不易熔化，針對(duì)此問(wèn)題，利用出鐵間隙使用抓鋼機(jī)向鐵包內(nèi)加鋼筋壓塊（一塊約 1 t 左右），利用出鐵間隙進(jìn)行煤氣烘烤，出鐵時(shí)減去壓縮塊的質(zhì)量，達(dá)到降低鐵水量的目的。根據(jù)烘烤時(shí)間與鐵水溫度來(lái)確定壓縮塊加入量，一般不超過(guò) 4 塊，烘烤時(shí)間一般為 5 min 左右，具體加入量如表 1 所示，鐵水溫度情況如圖 1 所示，鐵水溫度在 1 330～1 400 ℃范圍內(nèi)占比較大，平均 1 349 ℃，壓縮塊平均每爐鋼可加入 2～3塊，平均每爐鋼可降低 2～3 t，折合降低鐵水消耗 15～22 kg/t。
2.2 降低轉(zhuǎn)爐內(nèi)物理熱與化學(xué)熱損失
1）保證入爐白灰的質(zhì)量。對(duì)進(jìn)廠白灰進(jìn)行嚴(yán)格檢查，對(duì)上高位料倉(cāng)的白灰實(shí)行 100%篩分，改善入爐白灰質(zhì)量，確保有效 w（CaO）在 88%以上，從而間接降低入爐白灰加入量，減少爐內(nèi)物理熱。
2）使用鎂球代替輕燒白云石。輕燒白云石w（MgO）為 33%，鎂球 w（MgO）為 65%，1 t 鎂球相當(dāng)于 2 t 輕燒白云石，兩者的冷卻效應(yīng)基本相同，1 t 輕燒白云石或鎂球約影響熔池溫度 8 ℃。所以采用鎂球完全代替輕燒白云石，降低渣料加入量，熔池溫降相應(yīng)約減少 8～10 ℃，鎂球參考加入量見表 2。
3）使用生鐵塊代替部分廢鋼，等量生鐵塊的冷卻效應(yīng)大約為等量廢鋼冷卻效應(yīng)的 4/5 倍[1]，此外生鐵塊含有一定量硅含量，隨著生鐵塊的熔化釋放出一定量的硅元素，硅是主要的發(fā)熱元素之一，在一定程度上彌補(bǔ)了一些溫度的損失，每 1 000 kg 生鐵取代廢鋼可以減少爐內(nèi)的溫度損失約 7～12 ℃[2]，熔池的升溫曲線大致如圖 2 所示。
2.3 爐內(nèi)廢鋼預(yù)熱
使用現(xiàn)有生產(chǎn)條件，一煉鋼廠使用 2 座轉(zhuǎn)爐交替預(yù)熱廢鋼，采取先用焦炭預(yù)熱廢鋼，后加鐵塊及鐵水模式，使廢鋼達(dá)到一定的溫度，補(bǔ)償冶煉過(guò)程一定熱量，促進(jìn)吹煉過(guò)程廢鋼快速熔化。
轉(zhuǎn)爐預(yù)熱廢鋼具體操作步驟如下：
1）出鋼結(jié)束后搖直爐子正常濺渣。
2）濺渣結(jié)束后倒掉適量（一般為 2/3）爐渣。
3）然后將爐子搖至加廢鋼角度，加入下一爐冶煉所需的廢鋼，搖直爐子。
4）將氧槍降至 2.0～2.3 m。
5）加入適量焦炭（第一批一般為 500～1 000 t），加焦炭的量視廢鋼多少與 2 爐之間等待間隔時(shí)間來(lái)定，廢鋼量越多，2 爐之間間隔時(shí)間越長(zhǎng)，需加焦炭則越多。利用焦炭預(yù)熱廢鋼，使廢鋼烘烤溫度達(dá)500～800 ℃。
2.3 吹煉時(shí)使用焦炭作為發(fā)熱劑加入轉(zhuǎn)爐
轉(zhuǎn)爐碳質(zhì)發(fā)熱劑是利用碳以滲碳發(fā)熱方式[3]對(duì)轉(zhuǎn)爐鋼水進(jìn)行提溫，一煉鋼廠根據(jù)鐵水溫度情況，制定了焦炭參考加入量，見表 3。為了提高焦炭利用率，盡快升溫，焦炭一般在氧壓到達(dá)吹煉氧壓之前加入，約 70 s 左右加入，100 s 前加完，防止冒煙造成環(huán)保事故。
2.4 低鐵耗下吹煉控制
1）低鐵耗下槍位控制。低鐵耗下的吹煉過(guò)程不易控制，極易造成嚴(yán)重噴濺，造成出鋼量不足，爐襯沖刷嚴(yán)重，對(duì)煉鋼產(chǎn)生不利影響。根據(jù)低鐵耗下不同時(shí)期的特點(diǎn)，制定出了相應(yīng)的槍位控制技術(shù)。整體槍位為“低-高-低”模式：吹煉前期采用低槍位高氧壓，快速脫硅，配加提溫劑，延時(shí)加料 100 s，加強(qiáng)攪拌促使熔池快速升溫；吹煉中期提高槍位，氧壓調(diào)整到正常氧壓，防止鐵塊熔化熔池溫度急劇上升碳氧反應(yīng)劇烈造成返干噴濺；吹煉中后期逐步降低槍位，加強(qiáng)攪拌，抑制泡沫渣噴濺，保證廢鋼完全融化。
2）優(yōu)化后期底吹參數(shù)。由于廢鋼加入較多，廢鋼堆積密度大，表面溫度傳遞慢，容易造成吹煉終點(diǎn)部分廢鋼不化，出鋼量不足，出鋼溫度低，甚至黏爐襯，為了解決這一問(wèn)題，提高轉(zhuǎn)爐底吹后期供氣強(qiáng)度，將冶煉后期的供氣強(qiáng)度由原來(lái)的 0.03 m3/（t·min）提高 到 0.08 m3/（t·min），加速了熔池?cái)嚢枘芰?，促進(jìn)了廢鋼完全熔化，并且達(dá)到了降低了轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)氧含量的目的。
2.5 降低出鋼溫度
1）優(yōu)化轉(zhuǎn)爐出鋼口材質(zhì)與尺寸。出鋼口改進(jìn)措施：出鋼口內(nèi)徑由 150 mm 擴(kuò)大到 160 mm，以縮短出鋼時(shí)間，出鋼時(shí)間約縮短 90 s，降低出鋼溫降；制定出鋼口維護(hù)制度。針對(duì)出鋼口后期侵蝕嚴(yán)重，出鋼口不圓整、鋼流散、出鋼過(guò)程溫降大的現(xiàn)狀，及時(shí)修補(bǔ)出鋼口，保證出鋼過(guò)程鋼流圓整。
2）提高鋼包周轉(zhuǎn)效率。根據(jù)生產(chǎn)節(jié)奏確定鋼包周轉(zhuǎn)數(shù)量，實(shí)行鋼包在線烘烤，保證鋼包溫度，使用A1 包（鋼包溫度≥850 ℃），避免使用黑包，降低鋼水溫降。
3）采用鋼包加蓋技術(shù)。在使用過(guò)程中鋼包加上包蓋后，不僅對(duì)鋼包的熱量流失起到很好的保護(hù)作用，而且還能在鋼包運(yùn)送鋼水過(guò)程中降低鋼水溫降，提高進(jìn)精煉溫度，使鋼包周轉(zhuǎn)過(guò)程中的熱量趨于穩(wěn)定狀態(tài)，鋼包加蓋示意圖如下頁(yè)圖 3 所示。
3 應(yīng)用效果
轉(zhuǎn)爐煤氣回收由原來(lái)的 130 m3 /t 提高至 152 m3 /t，鐵水消耗由原來(lái)的 950 kg/t 降低到 870 kg/t。
4 結(jié)語(yǔ)
提高廢鋼比降低鐵水消耗是未來(lái)鋼鐵企業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，高廢鋼比會(huì)打破原有轉(zhuǎn)爐冶煉熱量平衡，熔池?zé)崃坎蛔?，造成冶煉困難，通過(guò)鐵包加壓塊烘烤、降低入爐料結(jié)構(gòu)、加入碳質(zhì)發(fā)熱劑等措施很好地補(bǔ)償了轉(zhuǎn)爐冶煉溫度的不足，保證了終點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了降鐵增鋼的目的。
參考文獻(xiàn)
[1] 曹祎哲，武波.生鐵塊加入對(duì)轉(zhuǎn)爐吹煉的影響分析[J].河南冶 金，2018（1）：15.
[2] 胡昌志,梁慶.轉(zhuǎn)爐低鐵水比控制技術(shù)的應(yīng)用[J].煉鋼，2009 （6）：12- 14.
[3] 黃希祜.鋼鐵冶金原理[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002