轉(zhuǎn)爐應(yīng)用石灰石煉鋼技術(shù)實(shí)踐

刁興武， 王大博

(西林鋼鐵集團(tuán)有限公司， 黑龍江 伊春 153025)

隨著長流程鋼鐵企業(yè)降成本需要，對(duì)鐵水成分控制要求逐漸向低硅鐵水控制發(fā)展，但對(duì)于轉(zhuǎn)爐低硅鐵冶煉技術(shù)存在諸多不利因素，轉(zhuǎn)爐粘氧槍，粘爐口嚴(yán)重，嚴(yán)重影響轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)節(jié)奏。為此煉鋼總廠通過實(shí)際探索，在低硅鐵水使用灰石冶煉，嚴(yán)格控制前期溫度，控制爐渣堿度，中期加入燒結(jié)礦等冷料進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)轉(zhuǎn)爐煉鋼熱平衡計(jì)算，利用石灰石代替冷料，造渣料達(dá)到轉(zhuǎn)爐熱平衡。利用轉(zhuǎn)爐自身的熱量使石灰石在爐內(nèi)進(jìn)行分解再參與反應(yīng)，達(dá)到替代石灰的作用。

(1)解決了轉(zhuǎn)爐煉鋼中熱平衡的問題?？梢杂锰妓徭V，碳酸鈣分解帶走熱量來滿足熱平衡的問題，可以大大減少廢鋼的產(chǎn)生，降低了采購成本及鋼材的成本。

(2)如果熱量還存在富余，可以加大鐵礦石的用量，錳礦的用量，可以大大降低鋼鐵料消耗。直接從礦石變成了鋼。從錳礦變成了合金。工序成本沒有了，成本可以進(jìn)一步降低。

1 石灰石代替石灰煉鋼技術(shù)原理：

(1)大氣條件下碳酸鈣約420℃就可以分解，820℃即可完全分解，而化渣卻發(fā)生在1 200℃以上，因此碳酸鈣的分解與化渣早晚無關(guān)。只要保證爐溫，石灰石的外圈會(huì)瞬間分解成石灰與渣反應(yīng)，初生石灰活性最大，化渣時(shí)間會(huì)縮短。

(2)煉鋼是一個(gè)氧化熔煉的過程，生產(chǎn)中需強(qiáng)制供氧吹煉。石灰石中CaCO3含有44%質(zhì)量的CO2，在煉鋼前期，這部分CO2分解出來后可以與Fe、[Si]、[Mn]、[C]等發(fā)生氧化反應(yīng)，對(duì)煉鋼過程強(qiáng)化冶煉減少氧氣消耗是有利的。但是(完全燒成的)石灰中已沒有CO2，不具有氧化性，因此煉鋼過程中直接加入具有氧化性的石灰石造渣，更符合煉鋼原理要求。同時(shí)由于分解放出的二氧化碳在爐內(nèi)大大減低了氧氣的分壓，形成了轉(zhuǎn)爐內(nèi)軟吹的條件，更能促進(jìn)前期渣早化。

(3)石灰石塊受熱煅燒成石灰塊是一個(gè)由表及里的過程，首先在其表層發(fā)生碳酸鈣分解反應(yīng)生成石灰，然后一圈圈地向里面發(fā)展，一般可以用“未反應(yīng)核模型”來解釋。當(dāng)石灰石塊加入轉(zhuǎn)爐之后，在吹氧攪拌條件下其與熔渣可充分接觸，其表層轉(zhuǎn)變成石灰后，會(huì)馬上與周圍的熔渣發(fā)生反應(yīng)而脫落，燒成石灰和化渣脫落方向一致，這一過程的模型可稱為“表層脫落型未反應(yīng)核模型”

(4)石灰石直接與爐渣接觸，可以認(rèn)為在其表面層中CO2逸出的同時(shí)，就發(fā)生了石灰的化渣反應(yīng)，因此參與反應(yīng)的石灰都具有高氣孔率、高活性。石灰一層層地生成，一層層地反應(yīng)溶入爐渣，煅燒反應(yīng)層的移動(dòng)方向與化渣反應(yīng)層的移動(dòng)方向一致，因此在保證爐內(nèi)溫度的條件下，石灰石化渣的速度應(yīng)不低于石灰的化渣速度。石灰石上新生成的石灰表面層可以快速地消失，讓內(nèi)部石灰石的表面裸露出來，也可以使向石灰石內(nèi)部的傳熱加快。因此從動(dòng)力學(xué)角度看，石灰石在轉(zhuǎn)爐內(nèi)的煅燒造渣過程，實(shí)際上是煅燒、化渣同時(shí)進(jìn)行的過程?，F(xiàn)在煉鋼生產(chǎn)前期石灰化渣的過程中，常常因?yàn)樵蠸iO2浸入石灰內(nèi)部生成高熔點(diǎn)的2CaO·SiO2而影響快速化渣，而在加入石灰石的條件下，由于碳酸鈣一層層地分解且有CO2逸出，則有可能限制SiO2浸入石灰石內(nèi)部，避免高熔點(diǎn)2CaO·SiO2的生成，從而有利于化渣。

(5)利用碳酸鈣碳酸鎂的分解帶走熱量達(dá)到低溫快速成渣目的。從而達(dá)到去磷的先決條件。

2 基本流程說明

(1)鐵水條件

CSiMnPS4.2～5.00.15～0.300.15～0.30<0.12<0.05

鐵水溫度≥1 250℃

(2)轉(zhuǎn)爐對(duì)鐵水成分及溫度及時(shí)了解，要求每爐測鐵水溫度取樣分析，轉(zhuǎn)爐渣料根據(jù)鐵水成分及溫度情況及時(shí)調(diào)整，渣料分二批料加入，要求前期加入總量的2/3，其余渣料在吹煉6分鐘前加完。

(3)終點(diǎn)判斷 吹煉700s時(shí)將煙罩抬起，觀察火焰情況，在煙氣分析CO質(zhì)量分?jǐn)?shù)開始下降時(shí)準(zhǔn)備起槍，當(dāng)CO達(dá)到30%、終點(diǎn)碳含量在0.1%左右時(shí)起槍取樣。

3 轉(zhuǎn)爐工藝操作要點(diǎn)

3.1 裝入制度

(1)裝入順序：先加廢鋼，后兌鐵水。

(2)裝入量：采用定量裝入，入爐鐵水計(jì)量誤差范圍不超過±500Kg。全鐵90t，鐵水+廢鋼=100t。其加入量根據(jù)鐵水條件和熱平衡來控制。

(3)遇下述情形之一時(shí)，不加廢鋼：

1)開新爐前三爐采用全鐵水冶煉，裝入量控制在90t。

2)當(dāng)有回爐鋼水、補(bǔ)爐第一爐或熱停爐時(shí)間大于3h時(shí)，不加廢鋼。

3.2 供氧制度

采用恒壓變槍制度。

3.3 造渣制度

(1)槍位控制

開吹槍位為1.4m，比石灰煉鋼開吹槍位高100mm，過程槍位與石灰煉鋼相同。前期開吹可將流量控制在17 500m3/h加入第一批后降低流量至在19 000m3/h，槍位提高至1.6m，促進(jìn)前期化渣。中期可視渣化情況調(diào)整槍位或流量，減緩冶煉速度，保證穩(wěn)定升溫。

(2)造渣料加入方式

①正常情況下，在開吹后即加入石灰石總量的30%～50%以及部分白云石等輔料，遇鐵水溫度低時(shí)，先低槍位點(diǎn)火，等爐口碳焰出現(xiàn)后再加入；

②剩余的石灰石在吹煉過程中根據(jù)化渣情況分批加入，在吹煉到六分鐘時(shí)全部加完；

③當(dāng)熔池溫度偏高或爐渣返干時(shí)，可加入適量的燒結(jié)礦或污泥球降溫或化渣，單批量≤100kg；

④石灰石不得作為冷卻劑使用；

⑤正常情況下，所有輔料在終點(diǎn)前1.5min加完，當(dāng)終點(diǎn)磷或硫成分偏高需補(bǔ)加石灰石處理時(shí)，應(yīng)補(bǔ)吹15s以上；

⑥根據(jù)爐況侵蝕情況(大面與爐底)可在兌鐵前鋪入爐內(nèi)1～1.5t石灰石，開吹時(shí)加入剩余造渣料。

(3) 終渣及濺渣護(hù)爐

終渣堿度控制2.5-3，MgO=8%～12%，∑FeO≤15%；

相同堿度，比石灰煉鋼終渣渣量較少，操作槍位與濺渣時(shí)間根據(jù)觀察爐口濺渣情況適當(dāng)調(diào)整。

表1 石灰石加入量

表2 燒結(jié)礦或污泥球加入量

表3 各因素對(duì)爐內(nèi)鋼水溫度的影響參考表

4 結(jié)論

使用石灰石煉鋼主要技術(shù)指標(biāo)完成情況

(1)轉(zhuǎn)爐經(jīng)驗(yàn)判斷終點(diǎn)命中率≥80%一倒脫磷率≥85%

(2)爐渣堿度2.3～3.0鋼鐵料消耗≤1 059kg/t

(3)灰石消耗≤65kg/t

通過轉(zhuǎn)爐高效化低成本潔凈鋼生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用， 造渣材料消耗，鋼鐵料消耗及氧氣消耗，均不同程度降低，降低了轉(zhuǎn)爐的加工成本。同時(shí)，轉(zhuǎn)爐一倒脫磷率，終點(diǎn)命中率均大幅度提高，轉(zhuǎn)爐冶煉周期縮短，生產(chǎn)率提高，使轉(zhuǎn)爐冶煉控制水平得到有效提高。該技術(shù)對(duì)于低硅鐵水冶煉，廢鋼供應(yīng)不足條件下具有良好的熱平衡調(diào)節(jié)效果。