210t轉(zhuǎn)爐提高終點(diǎn)[C]含量的工藝實(shí)踐

許 建

（濟(jì)南鋼鐵股份有限公司煉鋼廠，山東 濟(jì)南250101）

鋼中[C]含量是轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)最重要的控制參數(shù)之一。轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)[C]含量很大程度上影響著產(chǎn)量、鋼水質(zhì)量、轉(zhuǎn)爐爐齡、鋼鐵料及合金消耗等轉(zhuǎn)爐各項(xiàng)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。為此，作為降本增效的重要部分，濟(jì)鋼210t轉(zhuǎn)爐煉鋼車間相應(yīng)開(kāi)展了提高轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)[C]含量的工藝生產(chǎn)實(shí)踐。

1 工藝主要優(yōu)勢(shì)分析

1.1 降低鋼鐵料消耗

鋼鐵料消耗是煉鋼企業(yè)最重要的成本指標(biāo)，是衡量一個(gè)煉鋼廠競(jìng)爭(zhēng)或贏利能力重要標(biāo)志。而終點(diǎn)[C]含量又很大程度上影響著鋼鐵料消耗。

我們知道，終點(diǎn)[C]含量與渣中（FeO）存在著對(duì)應(yīng)的關(guān)系。終點(diǎn)[C]含量越高，渣中（FeO）就越低；相反，終點(diǎn)[C]越低，渣中（FeO）就越高，則渣中帶走的鐵含量也就越高，越不利于鋼鐵料消耗的降低。

氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程的脫碳速度VC隨著溫度的升高而逐漸加快，達(dá)到最大VC后又隨著剛水中碳的減少而逐漸下降。當(dāng)碳減少至一定小的含量（約0.07%～0.10%）時(shí)，VC已經(jīng)很小了，此時(shí)供入的氧氣主要不是用來(lái)氧化碳而是氧化鋼水中的鐵元素。如果由于某種原因需要繼續(xù)供氧，此后的吹煉稱之為后吹[1]?？梢?jiàn)，后吹增加了鐵損，減少了出鋼量，并降低了鋼水質(zhì)量。

當(dāng)[C]含量低于0.06%時(shí)，渣中（FeO）會(huì)急聚增加，嚴(yán)重后吹及點(diǎn)吹爐次的（FeO）含量會(huì)高達(dá)40%以上，而當(dāng)[C]含量在0.06～0.08%時(shí)，渣中（FeO）則急劇降至25%以下的較低水平，隨著[C]含量的繼續(xù)升高，（FeO）的降低趨勢(shì)則趨于平緩。因此，為了使終點(diǎn)[C]對(duì)鋼鐵料消耗的影響不至于太明顯，應(yīng)該使終點(diǎn)[C]含量大于0.06%。

我們可以簡(jiǎn)單計(jì)算一下：若渣中（FeO）增加10%，則1t爐渣則多帶走鐵含量為：1000×10%×56/72=77.8kg，

一般轉(zhuǎn)爐終渣含量占總裝入量的0.10～0.15%，經(jīng)計(jì)算，鋼鐵料消耗升高6～8kg/t，隨渣量的增加而增加。顯然，若拉后吹或點(diǎn)吹嚴(yán)重的話，鋼鐵料消耗必會(huì)大幅增加。

由此可見(jiàn)，提高轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)[C]有利于降低鋼鐵料消耗，在允許的條件下，我們應(yīng)盡可能的提高終點(diǎn)[C]含量，杜絕拉后吹及點(diǎn)吹。

1.2 降低合金消耗

我們知道，終點(diǎn)[C]含量越高，熔池[O]就越低，反之，熔池[O]則越高。因此終點(diǎn)[C]是合金工配加合金首先要考慮的因素。不同的終點(diǎn)[C]含量對(duì)合金收得率有著不同的影響，但若[C]含量保持在0.07%以上，不僅脫氧合金如鋁塊消耗大大降低，硅、錳元素收得率也能分別穩(wěn)定在90%及95%以上的水平。而一旦后吹或點(diǎn)吹嚴(yán)重，因[O]的分布明顯加大，使元素吸收率明顯下降且波動(dòng)大，配料計(jì)算就難以把握，不利于成分的控制與穩(wěn)定性。回收率若降低，噸鋼成本則升高。因此，后吹或點(diǎn)吹嚴(yán)重的情況嚴(yán)重制約著生產(chǎn)成本的降低。

此外，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)[Mn]和終點(diǎn)[C]也有著一定關(guān)系，一般終點(diǎn)[C]含量越高，終點(diǎn)余[Mn]含量就越高，相應(yīng)地合金化過(guò)程中加入的錳鐵量就越少。由此可見(jiàn)提高終點(diǎn)[C]含量工藝對(duì)合金料消耗的降低是顯而易見(jiàn)的。

1.3 利于維護(hù)爐襯，提高爐齡

渣中（FeO）含量顯著影響著爐襯壽命，渣中（FeO）含量越高，對(duì)爐襯的侵蝕就越嚴(yán)重。也就是說(shuō)，終點(diǎn)[C]含量越低，對(duì)爐襯侵蝕越嚴(yán)重。

渣中（FeO）是濺渣護(hù)爐最重要的技術(shù)參數(shù)，對(duì)濺渣效果起著至關(guān)重要的作用。若終渣（FeO）含量較高，特別是有嚴(yán)重后吹及點(diǎn)吹情況的，濺渣效果往往較差，對(duì)維護(hù)爐襯非常不利。而采用終點(diǎn)高[C]含量工藝時(shí)，由于終點(diǎn)熔池[C]高，終渣中(FeO)含量較低，可明顯改善終渣狀況，提高濺渣護(hù)爐效果，降低濺渣調(diào)料劑及補(bǔ)爐材料消耗，補(bǔ)爐次數(shù)減少。許多鋼廠例子證明良好的濺渣護(hù)爐可使轉(zhuǎn)爐爐齡提高到10000爐以上，甚至15000爐。因此提高轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)[C]含量，是維護(hù)爐襯提高爐齡的主要任務(wù)。

1.4 提高鋼水質(zhì)量

終點(diǎn)[C]含量越低，則渣中及鋼水中殘存的氧含量越高，在鋼水脫氧后，氧化夾雜物也就越多，殘存在鋼水中的數(shù)量也較多。嚴(yán)重的后吹及點(diǎn)吹使鋼脫氧后產(chǎn)生大量的一次夾雜物使鋼的可澆性變差。而終點(diǎn)[C]含量高的鋼水，在這方面的情況則大為減少甚至消失。因此，終點(diǎn)[C]含量低，不僅增加消耗，加重精煉負(fù)擔(dān)，還嚴(yán)重影響鋼水內(nèi)在的質(zhì)量。

2 工藝存在的主要問(wèn)題

2.1 不利于鋼水的脫磷

根據(jù)脫磷反應(yīng)的熱力學(xué)條件可知，鋼中[C]低，鋼及渣中氧化性高，渣中（FeO）升高有利于脫磷。大量實(shí)踐證明，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)[C]含量越高，回磷傾向越大，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)[C]含量越低，回磷傾向越小。這也就是為什么在冶煉低磷鋼使終點(diǎn)[C]含量普遍控制偏低的原因。因此，如何保證在轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)[C]含量較高的前提下，最大限度的去除[P]是所有鋼鐵企業(yè)普遍存在難點(diǎn)。

2.2 終點(diǎn)判斷易失誤

如果一昧的片面追求高碳出鋼，控制不當(dāng)反而會(huì)出現(xiàn)終點(diǎn)高碳高磷現(xiàn)象，這就必然采取點(diǎn)吹操作，不僅增加冶煉周期，還嚴(yán)重侵蝕了爐襯，增加了鋼水中夾雜物，增加了鋼鐵料消耗及合金消耗，這對(duì)降成本顯然起到了相反的作用，得不償失。

3 工藝優(yōu)化

3.1 吹煉前期高效脫磷

根據(jù)脫磷反應(yīng)熱力學(xué)條件可知，前期熔池溫度低，渣中（FeO）含量高，[C]—[O]反應(yīng)緩慢，是高碳出鋼工藝最有效的去磷時(shí)期。在此時(shí)期，一定要做到“早化渣，化好渣，盡快形成具有一定堿度和良好流動(dòng)性的堿性渣”，以保證最大限度的脫磷。

為確保前期去磷效果，前期熔池溫度不能過(guò)高，而為了促進(jìn)石灰的熔化，獲得較好的渣流動(dòng)性，熔池溫度又不能過(guò)低。因而操作中應(yīng)注意，為避免前期升溫過(guò)快，Si、Mn氧化期過(guò)后應(yīng)提高槍位，同時(shí)降低供氧流量，以便延長(zhǎng)脫磷期保證去磷效果[2]。

3.2 中期采用高槍位低氧流量操作

高槍位低氧流量操作，降低了對(duì)鋼液的供氧強(qiáng)度，能夠在一定程度上抑制碳氧反應(yīng)的快速進(jìn)行，這樣既可以抑制快速脫[C]升溫，又可以增加渣中FeO含量，促進(jìn)化渣，強(qiáng)化脫磷，同時(shí)保證了終點(diǎn)[C]。

3.3 控制合適的爐渣(FeO)

(FeO)含量過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響熔池去磷效果。因?yàn)?FeO)含量過(guò)低時(shí)，爐渣流動(dòng)性和氧化性差，去磷能力降低；而(FeO)含量過(guò)高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致?tīng)t渣中(CaO)活度顯著降低，這樣反而會(huì)降低熔池去磷能力。有資料[3]表明，爐渣(FeO)含量控制在12%～16%附近脫磷效果最佳。可見(jiàn)，過(guò)高（FeO)對(duì)脫磷無(wú)用，且會(huì)降低終點(diǎn)[C]含量，在保證脫磷合適的前提下，控制爐渣(FeO)越低越好。

3.4 合理的造渣制度

在高[Si]、高[Mn]條件下，易化渣且渣量大，[P]在終點(diǎn)[C]含量較高的情況下也很容易脫到較低水平，這是提高終點(diǎn)[C]含量的絕佳機(jī)會(huì)。若在低[Si]、低[Mn]鐵水條件下，提倡推進(jìn)留渣操作，很容易達(dá)到低磷、高碳出鋼的目的。另外采用雙渣法操作也有利于脫磷，有利于提高終點(diǎn)[C]含量，但雙渣法需要倒前期渣，會(huì)帶走大量金屬，增加鋼鐵料消耗。

3.5 降低出鋼溫度，快速出鋼

在高[C]出鋼工藝下，為保證去磷效果，過(guò)程溫度控制偏低對(duì)脫磷有利。在轉(zhuǎn)爐停爐間隔及出鋼時(shí)間短，鋼包烘烤良好，正常周轉(zhuǎn)包等有利出鋼條件和滿足后續(xù)工序要求的條件下，出鋼溫度控制的越低越好。210煉鋼車間經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐證明過(guò)程溫度控制在1580～1600℃，[C]控制在0.40～0.60%，終點(diǎn)溫度控制在1640～1660℃，容易進(jìn)行高C低磷操作。210煉鋼車間經(jīng)過(guò)工藝優(yōu)化后，終點(diǎn)[C]有效控制在了0.08～0.10%，同時(shí)平均磷也控制在了0.016%左右。

3.6 合理控制終點(diǎn)[C]含量

根據(jù)冶煉鋼種采取合理的操作工藝，控制合適的終點(diǎn)[C]含量。終點(diǎn)[C]含量的多少主要取決于所冶煉鋼種[C]、[P]的成份以及所配加增碳合金量的多少。我車間根據(jù)大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)如下：

冶煉PD23系列、PD17系列等類似鋼種時(shí)，因成品[P]的上限為0.030%，[C]的上限為0.20～0.022%，因而是提高終點(diǎn)[C]含量工藝的理想選擇?？紤]到合金增碳影響，終點(diǎn)[C]控制在0.10～0.14%；

冶煉[P]上限為0.025%，[C]上限為0.18～0.20%的鋼種時(shí)，終點(diǎn)[C]控制在0.08～0.12%；

冶煉[P]上限為0.020%，[C]上限為0.18～0.20%的鋼種時(shí)，終點(diǎn)[C]控制在0.08～0.10%；

冶煉[P]上限為0.015%，[C]上限為0.18%的鋼種時(shí)，終點(diǎn)[C]控制在0.07～0.09%；

冶煉[P]上限為0.015%，[C]上限為0.10%的鋼種時(shí)，終點(diǎn)[C]控制在0.05～0.08%，合金使用低碳合金或金屬錳或兩者按一定比例結(jié)合的配加方式，具體情況視終點(diǎn)[C]、[P]以及合金資源及成本而定。

3.7 建立一次拉[C]命中率競(jìng)賽

在上述優(yōu)化工藝的基礎(chǔ)上，建立一次拉[C]命中率競(jìng)賽，獎(jiǎng)勵(lì)與考核制度并行，激勵(lì)煉鋼人員的工作熱情與積極性，并能有效提高工人的冶煉水平。

4 工藝實(shí)踐效果

統(tǒng)計(jì)210煉鋼車間工藝優(yōu)化前后各200爐實(shí)際數(shù)據(jù)平均值對(duì)比，如表1。

表1 工藝優(yōu)化前后實(shí)際數(shù)據(jù)平均值

從表1工藝優(yōu)化前后數(shù)據(jù)對(duì)比可知新工藝的效果是顯而易見(jiàn)的。

210煉鋼車間通過(guò)優(yōu)化工藝及勞動(dòng)競(jìng)賽，終點(diǎn)[C]由原先0.06～0.09%提高到0.08～0.12%，平均余[Mn]增加約0.03%，終點(diǎn)氧含量由平均423ppm降到平均340ppm，噸鋼鋁消耗降低約0.1kg/t，平均終點(diǎn)[P]控制在了0.016%以下。鋼鐵料消耗由1064.5/kg降到1058.1/kg，一次終點(diǎn)合格率由原先82.6%提高到92.3%。硅、錳合金收得率分別由原來(lái)的87.3%、95.5%提高到92.5%、97.8%。

另外，終渣粘度大大改觀，濺渣料消耗減少，濺渣效果較好，濺渣時(shí)間縮短約1～2分鐘，噸鋼氮?dú)夤?jié)約750～1500Nm3。爐襯質(zhì)量保持良好，補(bǔ)爐料消耗降低，液位長(zhǎng)期穩(wěn)定在9800～10000mm，利于操作的穩(wěn)定。

5 結(jié)論

（1）采取有效的措施，保證了去磷保碳，終點(diǎn)[C]有原先0.06～0.09%提高到0.08～0.12%，平均終點(diǎn)[P]控制在了0.016%以下。

（2）平均余[Mn]增加約0.03%,終點(diǎn)氧含量由平均423ppm降到平均340ppm，鋼鐵料消耗由1064.5/kg降到1058.1/kg。

（3）有利于維護(hù)爐襯，節(jié)約了濺渣料和補(bǔ)爐料，有利于凈化鋼水。

［1］馮捷,賈燕.轉(zhuǎn)爐煉鋼實(shí)訓(xùn)[M].北京：冶金工業(yè)出版社,2004.

［2］王金平,吳健鵬,李小明,等.河南冶金,2006(9)：52-57.

［3］韓明榮,張生芹,陳建斌,高逸峰.冶金原理[M].北京：冶金工業(yè)出版社,2008.