攀鋼鑄余渣熱態(tài)循環(huán)利用實(shí)踐

郭奠榮

(攀鋼釩煉鋼廠，四川攀枝花 617062)

1 引言

鋼水澆鑄完畢后殘留在鋼包中的鋼渣和鋼水統(tǒng)稱為鋼包鑄余渣。大部分鋼包鑄余渣具有精煉能力，同時(shí)殘留一定量的鋼水，另外還具有較高的顯熱，因此，鋼包鑄余渣具有很好的綜合利用價(jià)值。目前，鋼包鑄余渣綜合利用已列入《鋼鐵工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》三大重點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新之一。

2 鑄余渣熱態(tài)循環(huán)利用方法

該方法是將鑄余渣進(jìn)行熱態(tài)循環(huán)再生利用，熱態(tài)渣倒入下一爐鋼水返回精煉爐循環(huán)利用。

該工藝可減少精煉爐熱態(tài)鋼渣和澆余鋼水的周轉(zhuǎn)時(shí)間，預(yù)熱利用值更高，操作簡單易行。通過以上工藝，鑄余渣循環(huán)利用，精煉最終排出的爐渣硫含量可達(dá)到1．2%以上，從精煉脫硫角度來看已作了充分利用。

國內(nèi)鋼鐵企業(yè)如唐鋼—鋼軋、馬鋼、杭鋼、安鋼、唐山國豐、廣鋼電爐煉鋼廠等在煉鋼生產(chǎn)中采用了此工藝，將精煉爐熱態(tài)鋼渣在精煉生產(chǎn)環(huán)節(jié)循環(huán)利用數(shù)次，大大減少了石灰、螢石等精煉造渣劑的消耗，減輕了電弧對(duì)鋼包的輻射，提高了鋼包壽命，降低了耐材消耗，回收了鋼包澆余鋼水，還可減少鋼水溫降。唐鋼、馬鋼和國豐等單位的噸鋼效益均在10～20元/噸鋼，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3 攀鋼鑄余渣在線熱態(tài)循環(huán)利用可行性分析

3．1 利用現(xiàn)狀

攀鋼鋼包鑄余渣翻在煉鋼廠澆鋼平臺(tái)附近的渣罐內(nèi)，目前共有5個(gè)鋼包鑄余渣翻渣點(diǎn)。2011年，鋼產(chǎn)量553萬噸，根據(jù)標(biāo)定，每爐鋼鋼包鑄余渣量約2.98噸，每爐鋼水量按131噸計(jì)算，則鋼包鑄余渣年產(chǎn)生量約12.6萬噸。目前，鋼包鑄余渣按液態(tài)鋼渣處理，以28元/噸外賣。

3．2 鋼包鑄余渣數(shù)量和成分標(biāo)定

鋼包鑄余渣按普碳鋼、低合金鋼、低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼、重軌鋼及管坯鋼5個(gè)鋼系進(jìn)行標(biāo)定。先在廢舊物質(zhì)分公司打水和粉化，然后運(yùn)至科技公司進(jìn)行落錘加工，落錘加工過程中盡可能將渣和鋼分離徹底，最后用電磁盤磁選得到渣鋼。5個(gè)鋼系鋼包鑄余渣數(shù)量標(biāo)定結(jié)果見表1，成分標(biāo)定結(jié)果見表2，鋼包鑄余渣冶金性能分析結(jié)果見表3，渣鋼形貌見圖1。

表1 鋼包鑄余渣數(shù)量標(biāo)定結(jié)果

表2 鋼包鑄造余渣成份標(biāo)定結(jié)果/%

表3 鋼包鑄余渣冶金性能分析結(jié)果

由以上數(shù)據(jù)可知:

(1)鋼包鑄余渣中渣鋼含量高，平均約35.77%。鋼包鑄余渣年產(chǎn)量按12.6萬噸計(jì)算，則每年可產(chǎn)生渣鋼約4.5萬噸。

(2)每爐鋼產(chǎn)生鋼包鑄余渣約3噸，其中渣鋼量約1．0噸/爐。

圖1 渣鋼形貌

(3)因質(zhì)量要求不同，不同鋼系產(chǎn)生的鋼包鑄余渣量及渣鋼量不同，其中重軌鋼系產(chǎn)生的鋼包鑄余渣量及渣鋼量最大。

(4)在1873 K～1923 K溫度范圍內(nèi)，五個(gè)鋼系鋼包鑄余渣的logCs處在－2.22～－1.67之間，與脫硫精煉渣相比，鑄余渣的Cs相差不大，仍然具有精煉能力。

(5)由于渣中FeO+MnO含量在5.21%～8.67%，與之平衡的鋼中 log［O］處在－1.11～－0.99之間，導(dǎo)致鋼液中的［O］偏高，由脫硫反應(yīng)可知渣的氧化性增加不利于脫硫，因此有必要進(jìn)行鑄余渣改性處理，控制FeO+MnO含量小于1.5%，降低其氧化性。

(6)爐渣的曼內(nèi)斯曼指數(shù)反映在保證精煉渣一定的堿度下，爐渣有較為適宜的流動(dòng)性。五個(gè)鋼系鋼包鑄余渣的流動(dòng)性相差不大，可以根據(jù)精煉實(shí)際情況調(diào)整，提高脫氧及吸附夾雜物的能力。

3．3 技術(shù)可行性分析

通過考察及結(jié)合攀鋼提釩煉鋼廠實(shí)際情況，鋼包鑄余渣在線熱態(tài)循環(huán)利用在技術(shù)上是可行的，不存在大的問題。

(1)精煉跨吊車能力

共有吊車8臺(tái)，其中板坯有225 t吊車3臺(tái)，1方有225 t吊車2臺(tái)，2方和3方有225 t吊車3臺(tái)，吊車能力沒有問題。

(2)在線利用地點(diǎn)

板坯和1方:LF爐區(qū)域，2方和3方:爐后或LF爐區(qū)域。

(3)生產(chǎn)組織

需在試驗(yàn)過程中不斷探索和優(yōu)化。

(4)精煉工藝

在LF爐或爐后在線熱態(tài)循環(huán)利用鋼包鑄余渣，因部分鋼包鑄余渣氧化性強(qiáng)，為防止對(duì)鋼水造成污染，需在LF爐對(duì)其進(jìn)行改質(zhì)處理。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，往往根據(jù)鋼種性質(zhì)，調(diào)整不同的爐渣組成，以達(dá)到脫氧和吸附夾雜物的目的［1］。

4 鑄余渣熱態(tài)回收試驗(yàn)情況

4．1 鑄余渣回收試驗(yàn)開展情況

(1)在前期鑄余渣量和理化指標(biāo)系統(tǒng)標(biāo)定的基礎(chǔ)上，課題組根據(jù)各區(qū)域生產(chǎn)、工藝、裝備和品種特點(diǎn)，分別于2012年8月22日、9月15日、9月20日和2013年1月4日下發(fā)了各區(qū)域的試驗(yàn)計(jì)劃。

(2)2012年9月3～13 日，在2#、3#方坯連鑄區(qū)域進(jìn)行鑄余渣回收探索試驗(yàn)。

(3)2012年11月6日，1#方坯連鑄區(qū)域利用死座子進(jìn)行探索試驗(yàn)。

(4)2012年12月25日，1#方坯連鑄區(qū)域完成對(duì)轉(zhuǎn)盤進(jìn)行功能性改造，利用轉(zhuǎn)盤位置進(jìn)行鑄余渣回收試驗(yàn)。

(5)板坯區(qū)域于2013年1月15日開始進(jìn)行探索試驗(yàn)。

(6)2013年3月27日，板坯區(qū)域完成對(duì)轉(zhuǎn)盤進(jìn)行功能性改造，利用轉(zhuǎn)盤進(jìn)行鑄余渣回收試驗(yàn)。轉(zhuǎn)盤改造前后效果見圖2、3。

圖2 改造前轉(zhuǎn)盤

圖3 改造后轉(zhuǎn)盤

4．2 生產(chǎn)主要物流節(jié)奏控制情況

4．2．1 節(jié)奏(出鋼結(jié)束至開澆)

鑄余渣未回收爐次平均節(jié)奏時(shí)間123.6 min，鑄余渣回收爐次平均節(jié)奏時(shí)間122.6 min，比未試驗(yàn)爐次短1 min，節(jié)奏時(shí)間平均123.3 min(見圖4)。節(jié)奏時(shí)間沒有延長，主要是在轉(zhuǎn)盤上進(jìn)行了回收作業(yè)，相比到死座子上進(jìn)行翻渣，吊車少吊運(yùn)一次鋼包，縮短了物流時(shí)間。

圖4 生產(chǎn)主要物流節(jié)奏控制情況

4．2．2 LF 處理時(shí)間

鑄余渣未回收爐次LF平均工序時(shí)間45.2 min，鑄余渣回收爐次LF平均處理時(shí)間38 min，比未試驗(yàn)爐次短7.2 min，滿足工藝控制要求(見圖5)。

圖5 LF處理時(shí)間

4．2．3 LF 加熱時(shí)間

回收爐次的LF加熱時(shí)間比未回收爐次加熱時(shí)間短(見圖6)。

圖6 LF加熱時(shí)間

從生產(chǎn)物流時(shí)間控制情況來看，在節(jié)奏、LF加熱時(shí)間差異不大的情況下，因回收鑄余渣增加了LF進(jìn)站前作業(yè)工序，LF處理時(shí)間明顯被壓縮，對(duì)LF的操作要求相對(duì)較高。

5 重軌質(zhì)量影響分析

鑄余渣回收時(shí)，不但回收了鑄余鋼水，上一爐鋼包渣也一并進(jìn)入下爐鋼水，為保證渣態(tài)與回收前基本一致，試驗(yàn)時(shí)，采取了不加高堿度精煉渣，不加碳化硅，而加白渣精煉劑200 kg/爐的方案對(duì)渣態(tài)進(jìn)行調(diào)整。

5．1 鋼材氧含量指標(biāo)對(duì)比(見圖7)

從氧含量看，是否進(jìn)行試驗(yàn)的爐次平均水平差異不大，正常生產(chǎn)爐次波動(dòng)略大于試驗(yàn)爐次。

圖7 鋼材氧含量質(zhì)量對(duì)比

5．2 夾雜級(jí)別

重軌鋼夾雜分布情況見表4。從夾雜級(jí)別看，回收與否，A、B、C、D 類夾雜各級(jí)別比例基本相當(dāng)。

表4 重軌鋼夾雜分布情況

5．3 報(bào)警情況(見表5)

表5 2013年1～5月重軌鋼報(bào)警數(shù)據(jù)

從統(tǒng)計(jì)看，因回收了熱態(tài)的鑄余渣，爐渣渣量更大，LF造渣效果更好，吸附夾雜能力更強(qiáng)。在觀察期間，不管是按爐計(jì)算還是按支計(jì)算，在95%的置信度下，是否開展本項(xiàng)目試驗(yàn)，其報(bào)警率存在顯著差異，開展本項(xiàng)目試驗(yàn)的報(bào)警率明顯低于未開展?fàn)t次。

總的來看，回收鑄余渣前后，檢驗(yàn)夾雜基本相當(dāng)，但因回收熱態(tài)的鑄余渣后，爐渣渣量更大，LF造渣效果更好，吸附夾雜能力更強(qiáng)，重軌報(bào)警率有顯著降低。

6 降本增效情況

6．1 輔料消耗

6．1．1 高堿度精煉渣

正常爐次平均加入高堿度精煉渣248 kg，回收爐次要求不加，有2爐分別加入300 kg和200 kg，平均加入5 kg，比正常爐次少加入243 kg(見圖8)。

圖8 高堿度精煉渣

6．1．2 熔渣發(fā)泡劑(見圖9)

正常爐次平均加入熔渣發(fā)泡劑97 kg，回收爐次平均加入196 kg，回收爐次比正常爐次多加入99 kg。精煉輔料消耗降低1.11 kg/t。

圖9 Ⅲ型熔渣發(fā)泡劑

6．2 鋼鐵料消耗

統(tǒng)計(jì)自2012年6月1日至2013年8月25日的全部U71Mn類和U75V類鋼鐵料消耗(出鋼量至鑄坯量)與一方回收率的情況，具體見表6。

從鋼鐵料消耗與鑄余渣回收率的對(duì)應(yīng)看，隨著回收率的提高，鋼鐵料消耗成正比的下降。

2013年1～8月共回收鑄余渣爐數(shù)及回收率見表7。

表6 鋼鐵料消耗與回收率對(duì)應(yīng)表

表7 2013年1～8月各區(qū)域鑄余渣回收爐數(shù)，爐

考慮一方全部為重軌，二、三方全部是管坯鋼、板坯為低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼。鑄余渣中鋼水量按標(biāo)定量計(jì)算，共計(jì)回收鋼水為:

3102×2.15+356×0.63+2563×0.92=9251.54噸。

6．3 效益

綜合考慮輔料和鋼鐵料消耗產(chǎn)生的效益，具體如下:

(0.243×1063－0.099×3168)×3102+9251.54×3000

=27583008．05 元

=2758萬元(如考慮轉(zhuǎn)盤改造(方坯2座、板坯3座)共投入100萬元，2013年01月～08月期間，該項(xiàng)目實(shí)際效益為2658萬元)

其中:0.243——回收條件下每爐鋼比正常工藝少加入的高堿度精煉渣量，噸;

1063——高堿度精煉渣單價(jià)，元/噸;

0．099——回收條件下每爐鋼比正常工藝多加入的高堿度白渣精煉渣量，噸;

3168——白渣精煉渣單價(jià)，元/噸;

3102——一方回收爐數(shù);

9251．54——1 ～8 月共回收鋼水量，噸;

3000——平均噸鋼生產(chǎn)成本，元。

7 結(jié)束語

實(shí)踐表明，鑄余渣熱態(tài)循環(huán)利用能達(dá)到脫氧和吸附夾雜物的目的，降低了鋼鐵料消耗，降低了精煉輔料消耗1.11 kg/t鋼，成果顯著，并且實(shí)現(xiàn)了精煉快速成渣，縮短了精煉處理時(shí)間，保證了鋼水質(zhì)量。

［1］ 徐志成，劉界鵬．精煉熱態(tài)渣循環(huán)應(yīng)用實(shí)踐［J］．山東冶金，2012，34(3)．