轉(zhuǎn)爐少渣冶煉一倒的相關(guān)研究

李章勇 武志杰 石 磊 孟凡雷 溫 靜

(河鋼集團(tuán)邯鋼公司)

轉(zhuǎn)爐少渣冶煉一倒的相關(guān)研究

李章勇 武志杰 石 磊 孟凡雷 溫 靜

(河鋼集團(tuán)邯鋼公司)

針對(duì)邯寶煉鋼廠實(shí)際生產(chǎn)情況，通過理論分析和計(jì)算對(duì)少渣冶煉的一倒溫度、熔渣堿度以及熱平衡和物料平衡進(jìn)行了討論，確定了一倒的合理溫度區(qū)間，以及熔渣堿度控制參數(shù)，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，取得了良好的效果，有效的降低了冶煉成本，簡化了爐渣處理過程，降低了環(huán)境壓力。

轉(zhuǎn)爐 少渣冶煉 一倒

0 前言

高效、低成本、低排放清潔生產(chǎn)是煉鋼技術(shù)發(fā)展的重要方向之一[1]。近年來，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)積極探索轉(zhuǎn)爐少渣冶煉方法，其中首遷5座210 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐、首秦3座100 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐和沙鋼三座180 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐均對(duì)少渣冶煉工藝展開了試驗(yàn)研究，并取得了較好的成效[2]。

由于少渣冶煉工藝在經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)上的優(yōu)勢(shì)，河鋼邯鋼要求對(duì)少渣冶煉工藝展開攻關(guān)，為公司降本提質(zhì)做貢獻(xiàn)。筆者通過理論分析計(jì)算，對(duì)少渣冶煉的一倒溫度、渣堿度進(jìn)行了討論，為少渣冶煉一倒時(shí)機(jī)的確定提供理論基礎(chǔ)，從而達(dá)到前期高效脫磷的目的。

1 少渣冶煉工藝概述

少渣冶煉工藝的基本流程如圖1所示：

圖1 少渣冶煉工藝的基本流程

少渣冶煉工藝流程：利用前期低溫優(yōu)勢(shì)進(jìn)行脫磷，之后倒出脫磷渣，進(jìn)入脫碳反應(yīng)階段，出鋼后不倒渣，利用上一爐脫碳渣循環(huán)冶煉。

該工藝優(yōu)點(diǎn)為：

(1)脫碳渣其本身具有較高堿度，所以降低了石灰的使用量，降低鋼鐵料消耗減少了污染物的排放。

(2)渣量少，所以提高了氧氣的利用率。

(3)出鋼后不倒渣，從而提高了鋼水的收得率。

(4)外排爐渣為低堿度渣，可以簡化爐渣處理過程。

盡管少渣冶煉工藝具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是實(shí)際操作中也存在著很多難點(diǎn)，最突出的問題就是對(duì)一倒時(shí)間的確定，在確定一倒時(shí)間的過程中需要綜合考慮前期脫磷狀況；考慮爐渣堿度、流動(dòng)性。因此，需要進(jìn)行理論分析和計(jì)算為實(shí)際生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。

2 少渣冶煉一倒時(shí)機(jī)的理論分析

2.1 碳大量反應(yīng)溫度

轉(zhuǎn)爐冶煉開始階段，磷、硅和錳的氧化抑制碳氧反應(yīng)的進(jìn)行，之后隨著溫度的升高碳氧開始劇烈反應(yīng)，磷、硅和錳的氧化被碳氧反應(yīng)所抑制，甚至不反應(yīng)。該規(guī)律，可由鐵液元素的氧勢(shì)圖看出[3]。因此確定碳氧劇烈反應(yīng)的溫度，對(duì)少渣冶煉一倒溫度有指導(dǎo)性作用。

由氧勢(shì)圖可以看出，碳大量氧化時(shí)的溫度即是碳硅反應(yīng)的轉(zhuǎn)折溫度。根據(jù)熱力學(xué)原理可知：

SiO2+2[C]=[Si]+2CO

(1)

(2)

生產(chǎn)中鐵水成分和爐渣成分見表1，表2：

表1 鐵水成分

表2 渣成分

分別求出asi,asio2和ac，其中PCO取標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。

asio2=γsio2·xsio2將渣成分進(jìn)行換算得出x(SiO2)=0.16，x(CaO)=0.53，

x(FeO)=31 通過相圖查詢得出lgγSiO2=-1.1, 所以asio2=1.02×10-2

ΔG=540 870-305.153 T 當(dāng)ΔG=0時(shí)，即T=1 772k=1 489 ℃為碳氧大量反應(yīng)溫度。

該溫度為CO大量生成期，一倒溫度應(yīng)為1 489 ℃之內(nèi)。

綜上所述，一倒溫度應(yīng)為小于1 489 ℃為佳。經(jīng)過實(shí)際生產(chǎn)摸索，確定一倒溫度為 1 400 ℃較為合適。

2.2 一倒熔渣堿度對(duì)流動(dòng)性的影響

爐渣流動(dòng)性好壞直接影響一倒成功率，如果流動(dòng)性太好渣子太泡，會(huì)導(dǎo)致噴濺；如果渣子流動(dòng)性差、粘稠將會(huì)導(dǎo)致倒渣困難。1 400 ℃時(shí)，CaO-SiO2-FeO渣系中粘度變化規(guī)律如圖2所示。

圖2 CaO-SiO2-FeO渣系粘度

由圖可以看出當(dāng)FeO含量一定且堿度大于1時(shí)，堿度升高將導(dǎo)致爐渣粘度上升，當(dāng)堿度升至1.5時(shí)出現(xiàn)粘度密集區(qū)，即粘度會(huì)隨著堿度的升高急劇上升。因此一倒堿度應(yīng)取在1.5左右。

2.3 留渣量確定

留渣量是少渣冶煉工藝中的重要環(huán)節(jié)，留渣量少無法達(dá)到去磷的效果，造成產(chǎn)品質(zhì)量事故；留渣量多容易造成兌鐵冒煙，下槍無法點(diǎn)火造成泄爆，吹煉過程惡性噴濺等不良效果，不僅影響產(chǎn)線正常生產(chǎn)，同時(shí)嚴(yán)重污染環(huán)境，因此需要確定一倒合理的留渣量，保證生產(chǎn)順利進(jìn)行。

通過對(duì)大量實(shí)際生產(chǎn)的跟蹤，當(dāng)留渣量在15 t時(shí)，冶煉效果最佳。因此，確定一倒留渣量應(yīng)控制在15 t左右。

2.4 動(dòng)力學(xué)分析

少渣冶煉工藝一倒為脫磷階段，磷元素在煉鋼過程中主要是渣液之間的反應(yīng)，可以用雙膜理論模型來研究其反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)。從反應(yīng)原理可知，脫磷反應(yīng)主要是高溫下的電化學(xué)反應(yīng)，擴(kuò)散是脫磷反應(yīng)的限制性環(huán)節(jié)，在一倒脫磷反應(yīng)期，主要的限制性環(huán)節(jié)為鋼液中的磷向渣中的擴(kuò)散，因此加強(qiáng)攪拌增大渣液的接觸面積有利于脫磷。

在實(shí)際生產(chǎn)中，由于少渣冶煉前期渣堿度的限制以及上一爐脫碳渣中本身還有殘留磷元素，因此，為了保證前期脫磷效果，應(yīng)該保證前期化渣和底吹效果。

3 結(jié)論

通過理論分析可以得到以下三個(gè)結(jié)論：

(1) 一倒溫度應(yīng)為小于1 489 ℃為佳。經(jīng)過實(shí)際生產(chǎn)摸索，確定一倒溫度為1 400 ℃較為合適。

(2)一倒渣堿度應(yīng)控制在1.5左右。

(3)一倒留渣量應(yīng)控制在15 t左右。

(4)為保證良好的一倒化渣效果，應(yīng)確保熔池?cái)嚢栊Ч己谩?/p>

[1] 劉瀏.建設(shè)高效低成本潔凈鋼平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)[J].山東冶金，2011，33(2)：1-2

[2] 王新華，朱國森，李海波，等.氧氣轉(zhuǎn)爐“留渣+雙渣”煉鋼工藝技術(shù)研究[J].中國冶金，2013，23(4)：41-42

[3] 黃希祜.鋼鐵冶金原理[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1990：370-373

RESEARCH ON CONVERTER FIRST SLAG PROCESS DURING LESS SLAG SMELTING

Li Zhangyong Wu Zhijie Shi lei Meng fanlei Wen Jing

(Hansteel Group of HBIS)

Based on the actual production situation of Hanbao steelmaking plant, a reasonable temperature range of first slag process and the basicity of slag control parameters were determined through theoretical analysis and calculation and discussing the less slag smelting pouring temperature, slag basicity and heat balance and material balance. The practice of industrial production achieved good results and effectively reduced the cost and environmental pressure.

converter less slag smelting first slag process

2016-10-14

*聯(lián)系人：李章勇, 河北.邯鄲(056009)，邯鄲市邯鋼公司邯寶煉鋼廠轉(zhuǎn)爐車間；