祁永旺，王德勇，許志明，王 海，王永紅，寧培棟
(甘肅酒鋼集團(tuán)宏興鋼鐵股份有限公司，甘肅 嘉峪關(guān) 735100)
摘 要: 介紹了酒鋼 120 t 轉(zhuǎn)爐低鐵耗生產(chǎn)條件下，為保證基本的鋼水溫度、成分，對(duì)轉(zhuǎn)爐的主要操作制度進(jìn)行了操作方法的改進(jìn)，對(duì)造渣制度、溫度制度、成分控制、爐況維護(hù)等方面進(jìn)行了分析，提出了改進(jìn)方法，并在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中取得了良好的效果。
關(guān)鍵詞: 轉(zhuǎn)爐; 煉鋼尾渣; 脫磷; 廢鋼; 溫度
1 引言
酒鋼碳鋼薄板廠(chǎng)煉鋼裝備情況: 現(xiàn)有 3 座公稱(chēng)容量 120 t 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，3 座 120 t 三相交流 LF 鋼包精煉爐，1 座 120 tＲH 爐、2 臺(tái)常規(guī)連鑄機(jī)、2 臺(tái)薄板坯連鑄機(jī)［1］。
面對(duì)公司存在嚴(yán)重的鐵水不足問(wèn)題，鋼、材產(chǎn)量受到制約，目前受鐵水資源限制，碳鋼薄板廠(chǎng)煉鋼環(huán)節(jié)出現(xiàn)了不同程度的等鐵現(xiàn)象，鋼產(chǎn)量不足，能耗消耗高，嚴(yán)重影響生產(chǎn)節(jié)奏，在一定程度上降低了經(jīng)濟(jì)效益和提高了運(yùn)營(yíng)成本。在不增加鐵水量的情況下如何增加鋼產(chǎn)量成為煉鋼系統(tǒng)首要考慮的問(wèn)題，為此在綜合考慮轉(zhuǎn)爐裝入制度、冶煉熱平衡、鋼包容量、溫度制度、產(chǎn)品質(zhì)量、綜合成本等各方面因素的前提下，策劃并實(shí)施降鐵增鋼實(shí)施方案，以達(dá)到降低鐵水消耗，提高鋼產(chǎn)量的目的。主要采用的方法是提高廢鋼鐵消耗，降低鐵水消耗，降低轉(zhuǎn)爐出鋼溫度，增加精煉溫度補(bǔ)償時(shí)間，保證出站溫度及上連鑄機(jī)的溫度保持不變，進(jìn)站溫度不低于鋼種液相線(xiàn)溫度為 準(zhǔn)。結(jié)合該方案需要工藝制度進(jìn)行必要調(diào)整。
2 轉(zhuǎn)爐工藝操作改進(jìn)的理論分析
根據(jù)冶煉產(chǎn)品分析: 連鑄澆注溫度保持不變，精煉出站溫度保持不變，精煉進(jìn)站溫度可以適當(dāng)下調(diào)，下調(diào)溫度界限以液相線(xiàn)溫度為基準(zhǔn)，其中各牌號(hào)的液相線(xiàn)溫度介于 1 507～1 536 ℃之間，進(jìn)站溫度以不低于 1 530 ℃為前提，進(jìn)站溫度比實(shí)際相比降低 30 ℃。
2．1 轉(zhuǎn)爐裝入制度分析
轉(zhuǎn)爐物料冷卻效應(yīng)分析見(jiàn)表 1。裝入制度按照表 2 四個(gè)方案實(shí)施，表 2 裝入制度中溫降最大的87．5 ℃，取為 90 ℃，轉(zhuǎn)爐的總熱量下降導(dǎo)致終點(diǎn)溫度降低 90 ℃。
當(dāng)鐵耗為 860 kg /t，出鋼溫度下降至 1 620 ℃時(shí)，計(jì)算廢鋼消耗最大增加到 207 kg /t，溫降達(dá)到( 207－160) ×120 /1 000×15 = 84．6 ℃。
2．2 造渣制度分析
脫磷作為轉(zhuǎn)爐的主要任務(wù)必須予以考慮，因轉(zhuǎn)爐低鐵耗冶煉，過(guò)程溫度較低，Lp( 磷在渣鋼中的分配比) 提高，在此條件下必然需要對(duì)爐渣堿度和總渣量進(jìn)行下調(diào); Ls( 磷在渣鋼中的分配比) 降低可能使終點(diǎn)鋼水硫上升，終點(diǎn)硫高的鋼水可通過(guò)出鋼渣洗脫硫及精煉脫硫重新分配鋼水脫硫任務(wù); 考慮到溫度變化較大，冶煉過(guò)程中需要降低輔料中的生白云石、石灰石、氧化鐵皮球的使用量，降低輔料造成的溫降; 針對(duì)轉(zhuǎn)爐爐況的維護(hù)，在渣量減小、堿度減 小 時(shí)，提高輕燒白云石用量，適 當(dāng) 提 高 渣 中MgO 含量，提高對(duì)爐襯的保護(hù); 具體到操作層面，還可采取留渣作業(yè)模式進(jìn)行造渣的同時(shí)進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
2．3 供氧制度
由于轉(zhuǎn)爐吃入廢鋼鐵量加大，轉(zhuǎn)爐冶煉前期應(yīng)對(duì)槍位進(jìn)行適當(dāng)提高，避免氧槍蝕漏的現(xiàn)象發(fā)生，中后期的槍位變化較小; 因鐵水減少、廢鋼鐵增加金屬料中碳、硅含量降低，氧氣消耗量略有降低，氧氣的流量和氬保持不變。
2．4 出鋼溫度
因裝入制度調(diào)整必然造成轉(zhuǎn)爐冶煉熱量不足，為此需對(duì)溫度制度進(jìn)行分析調(diào)整。根據(jù)冶煉產(chǎn)品分析: 連鑄澆注溫度保持不變，精煉出站溫度保持不變，但精煉進(jìn)站溫度可以適當(dāng)下調(diào)，下調(diào)溫度界限以液相線(xiàn)溫度為基準(zhǔn)，其中各牌號(hào)的液相線(xiàn)溫度介于1 507～1 536 ℃之間。
出鋼過(guò)程溫降 75 ～ 85 ℃，出鋼溫度基準(zhǔn): 鋼種出鋼溫度上限溫度 1 536 ℃ +85 ℃ = 1 621 ℃，下限為 1 536 ℃ + 75 ℃ = 1 61 ℃，操作控制目標(biāo)按照1 610～1 630 ℃的出鋼溫度進(jìn)行控制。轉(zhuǎn)爐出鋼溫度由1 640～1 660 ℃約下降 30 ℃，轉(zhuǎn)爐出鋼溫度控制在1 610～1 630 ℃ 左右，出鋼溫度的平均值預(yù)計(jì)在1 620 ℃左右。進(jìn)站溫度在 1 530 ℃左右，比原進(jìn)站溫度降低約 30 ℃。
2．5 鋼水成分分析
⑴因處于低溫冶煉狀態(tài)，冶煉過(guò)程脫磷的效果好于高鐵耗操作，冶煉后期回磷情況得到緩解，尤其是 P 的分配比 Lp 明顯上升:
lgLp = 22 350 /T － 21.876 + 5.6lg ( CaO%) + 2.5lg ( ∑FeO%) ⑴
在其他條件不變的情況下，溫度降低 30 ℃，Lp 從 124 變化的 190，爐渣脫磷能力大幅度上升，因此可適當(dāng)降低爐渣堿度及渣量。
⑵熱量欠缺或出現(xiàn)鋼水過(guò)吹現(xiàn)象，造成終點(diǎn)碳含量降低。
⑶由于增加了生鐵塊的用量，入爐金屬料的硫負(fù)荷增加，根據(jù)硫的分配比:
Ls = 1.4+16( nCaO+nMgO+nMnO－2nSiO2 －4nP2 O∑FeO－2nAi2O3 ) ⑵
爐渣的堿度 R 和渣量下降、CaO 下降，Ls 此時(shí)下降。
鋼中最終 S 含量［S%鋼］= ∑S 料/( W 金+Ls× W 渣) ，
其中: ∑S 料－所有入爐料帶入的 S 量;
W 金－鋼水總量( 按 118～120 t 計(jì)) ;
W 渣－終渣總量( 按 12．5 t 計(jì)) ;
Ls－S 渣鋼中的分配系數(shù)。
終點(diǎn)硫高的鋼水可通過(guò)出鋼渣洗脫硫及精煉脫硫重新分配鋼水脫硫任務(wù)。
2．6 爐況維護(hù)
正常情況下，轉(zhuǎn)爐爐況受侵蝕在鋼水過(guò)吹、高溫出鋼影響危害極大，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生的漏爐的幾率升高。低鐵耗條件下的冶煉，有利因素是出鋼溫度低爐襯耐材侵蝕較小; 不利因素是低鐵耗時(shí)，如出現(xiàn)溫度不足造成的補(bǔ)吹、過(guò)吹，使鋼水過(guò)氧化造成的爐襯侵蝕幾率上升。為避免發(fā)生上述不利情況，應(yīng)在操作中避免熱量不足造成的過(guò)吹，同時(shí)適當(dāng)提高爐渣中MgO 含量。
3 轉(zhuǎn)爐操作方法上的改進(jìn)及應(yīng)用效果
鐵水碳增加 0．2%，熱量增加，溫度上升 30 ℃; 鐵水 Si 增加 0．05%，熱量增加，溫度上升 15 ℃( 表 3) 。
出鐵水降低 3．6 t，廢鋼鐵增加 6．45 t( 含鋼包加入廢鋼) ，出鋼溫度降低 21． 52 ℃，進(jìn)站溫度降低21 ℃，出鋼量降低 0．1 t，試驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論分析的結(jié)果對(duì)應(yīng)的較好(表4) 。但鋼鐵料成本及廢鋼鐵比例受原料采購(gòu)價(jià)格影響發(fā)生較大變化。
3．1 供氧制度執(zhí)行情況
從冶煉過(guò)程中因自動(dòng)開(kāi)氧點(diǎn)較低 2．66 m，采用手動(dòng)開(kāi)氧操作，在 2．8 m 處開(kāi)氧后逐步降槍?zhuān)苊獯蟪叽鐝U鋼造成的氧槍蝕漏情況; 鐵水成分中碳含量提高 0．2%、硅含量上升 0．05%，均造成氧氣消耗上升，但實(shí)際氧氣消耗量下降 110 m3 ，與理論分析的情況對(duì)應(yīng)。氧氣流量、壓力保持正常。
3．2 造渣制度及終渣成分
為避免對(duì)爐襯的侵蝕加劇，在熱量欠缺，渣量減少的情況下，適當(dāng)增加爐渣中的 MgO 含量，提高爐渣的飽和度，有利于轉(zhuǎn)爐護(hù)爐。同時(shí)由于低溫冶煉過(guò)程脫磷效果較好，降低了爐渣堿度 0．45，造渣料變化使熱量降低 13．4 ℃，∑FeO 變化量?jī)H僅 0．11%，差異較小(表 5、表 6) 。
3．3 鋼水終點(diǎn)成分變化
進(jìn)站鋼水磷有所降低，與低溫冶煉狀態(tài)有關(guān)，硫含量上升與爐渣堿度、渣量的變化相關(guān)，與理論分析中的磷的分配比 Lp、硫的分配比 Ls 對(duì)應(yīng); 終點(diǎn)硫高也與鐵水硫高及留渣作業(yè)相關(guān)，碳、磷含量控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)(表7) 。
進(jìn)站鋼水磷、錳有所降低，與終點(diǎn)情況相對(duì)應(yīng)，硫含量上升與鐵水硫高及留渣作業(yè)相關(guān)( 表 8) 。
3．4 轉(zhuǎn)爐爐襯狀況
低鐵耗冶煉期間轉(zhuǎn)爐爐況保持了基本穩(wěn)定，爐渣中的 MgO 含量提高 1．59%，能夠在渣量降低的不利條件下，利用好溫度降低的有利條件，使轉(zhuǎn)爐爐況安全運(yùn)行得到保證，其中轉(zhuǎn)爐爐襯測(cè)量記錄顯示爐殼溫度均控制在 300 ℃以下，平均在 280 ℃左右，保持了爐襯的安全運(yùn)行。
4 結(jié)語(yǔ)
⑴轉(zhuǎn)爐采取降低出鋼溫度的措施，可以有效的降低鐵耗增加廢鋼鐵的吃入量，在保證冶煉過(guò)程熱量需求的情況下，鐵耗可以降低到 830～960 kg /t。
⑵冶煉過(guò)程爐渣成分及溫度能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，爐襯安全運(yùn)行能夠得到有效保證。
⑶由于熱量不足冶煉過(guò)程廢鋼的塊度過(guò)大可能造成廢鋼難以融化并粘貼在爐膛內(nèi)壁。
參考文獻(xiàn):
［1］ 王德勇，張英嘉，鄒 明．酒鋼 120 t 轉(zhuǎn)爐留渣加雙渣工藝技術(shù)研究與應(yīng)用［J］．甘肅冶金，2015，37( 02) : 28-31．