煉鋼海綿鐵制備水霧化鐵粉的生產(chǎn)實踐

于永亮

（萊蕪鋼鐵集團粉末冶金有限公司，萊蕪 271105）

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煉鋼海綿鐵制備水霧化鐵粉的生產(chǎn)實踐

于永亮

（萊蕪鋼鐵集團粉末冶金有限公司，萊蕪 271105）

摘 要：使用萊鋼自產(chǎn)較低檔次鐵鱗，在以煤氣為燃料的隧道窯燒制煉鋼海綿鐵，隨后進行水霧化生粉的噴制。同時，以此為原料在還原爐進行精還原，生產(chǎn)高質(zhì)量的水霧化鐵粉。本實踐的推進，摸索出了一條“使用鐵鱗在隧道窯生產(chǎn)煉鋼海綿鐵”的合理工藝，以及在鋼水冶煉階段的配入方法及配比等，是一套完整可靠并可持續(xù)運行的工藝路線。

關(guān)鍵詞：煉鋼海綿鐵 水霧化 鐵粉 壓縮性

水霧化制粉作為鐵粉行業(yè)主要的生產(chǎn)方式，生產(chǎn)技術(shù)日趨成熟，市場需求量日益增多。低成本且高質(zhì)量生產(chǎn)水霧化鐵粉，成為未來制粉行業(yè)的發(fā)展方向。本生產(chǎn)實踐使用萊鋼集團公司自產(chǎn)鐵鱗生產(chǎn)煉鋼海綿鐵，實現(xiàn)部分代替高價廢鋼進行冶煉。煉鋼海綿鐵使用比例占所有原料的30%，與高價廢鋼對比，成本降低200元/噸。煉鋼海綿鐵生產(chǎn)要求符合萊鋼粉末冶金公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，外觀質(zhì)量無明顯夾生氧化現(xiàn)象，滿足碳氧平衡，作為煉鋼的基本原料符合要求。與國內(nèi)外同行業(yè)對比，海綿鐵質(zhì)量有明顯提升，保證C含量≥0.15%（同行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是≥0.10%）。

1 煉鋼海綿鐵的生產(chǎn)

1.1 原材料準(zhǔn)備

目前，公司主要采用固體碳還原法在大型隧道窯生產(chǎn)海綿鐵。該工藝經(jīng)多年實踐已非常成熟，原料主要為軋鋼氧化鐵皮（俗稱鐵鱗）和焦末。鐵鱗經(jīng)過烘干、篩分、磁選、研磨等一系列處理后，作為裝罐鐵鱗使用。因煉鋼對海綿鐵的品位要求不高，且在現(xiàn)有鐵鱗庫存中量大，鐵含量較低的有中型鐵鱗及鍛壓鐵鱗。因此，使用鍛壓鐵鱗∶中型鐵鱗=1∶1搭配生產(chǎn)。為保證海綿鐵還原充分，防止出現(xiàn)夾生現(xiàn)象，控制裝罐鐵鱗松比≤2.90g/cm3。研究表明，多相反應(yīng)與界面有關(guān)［1］，鐵鱗愈細(xì)其界面的面積愈大，還原反應(yīng)愈快。但研究表明，鐵鱗粒度細(xì)到一定程度后，由于顆粒與顆粒之間的縫隙減小，透氣性變差，反應(yīng)速度會隨之降低。經(jīng)過多年的生產(chǎn)實踐證明：嚴(yán)格控制鐵鱗的粒度20～60目（250～850um）所占比例，可增加還原反應(yīng)效果。實踐檢驗，控制裝罐鐵鱗+60目≤25%，還原反應(yīng)效果最佳，其化學(xué)成分及物理性能如表1所示。

焦末使用萊鋼焦末、蘭炭及舊焦末，使用蘭炭：焦末：舊焦末=2∶2∶1的配料工藝，控制裝罐焦末粒度≤5mm，松比不低于0.9g/cm3，C固≥70%，S≤0.60%，以確保配碳量充足，還原過程快速進行。

1.2 海綿鐵的燒制

使用厚度為58mm的環(huán)形裝具，裝罐鐵鱗與裝罐焦末通過裝具裝入耐火罐再裝車后進入隧道窯，整個還原反應(yīng)在隧道窯中發(fā)生。燒制溫度為1145～1160℃，每日進車15車，產(chǎn)量在60t左右。

首先，在生產(chǎn)組織上精心安排。低檔次鐵鱗雜質(zhì)較多，裝罐較慢，影響生產(chǎn)節(jié)奏，主要表現(xiàn)是流速慢、揚塵多、效率低。由裝罐困難帶來的直接后果是海綿鐵形狀多種多樣，有實心的、扭曲的、上部參差不齊等，同時單重低、成本高。為了改善這種狀況，不斷探索創(chuàng)新，如加振動電機提高粉料流速，增加配重塊防止帶料，加高裝具以提高產(chǎn)量等，且取得了不錯的效果。

其次，在還原方面，一次還原若是溫度太低（最低時曾經(jīng)執(zhí)行過1020℃），在二次還原時碳、氧很難脫除。這是因為二次還原的溫度較一次還原低近200℃，在高溫下未完成脫除的碳氧在低溫時更難脫除，因此在生產(chǎn)煉鋼海綿鐵時沒有大幅降溫。在還原速度方面，主要涉及裝具規(guī)格及日進車數(shù)。一座隧道窯其還原能力有一定范圍，不可能無限制提高。經(jīng)過不斷摸索總結(jié)后，大約單根海綿鐵重量每減少10～15kg，相應(yīng)的日進車數(shù)應(yīng)增加1車。比如，單重150kg，日進13車，單重120kg日進15車，海綿鐵還原充分質(zhì)量合格。

經(jīng)過隧道窯燒制的海綿鐵質(zhì)量，結(jié)果完全符合煉鋼標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 水霧化生粉的生產(chǎn)

2.1 煉鋼原料配料

電爐冶煉調(diào)整爐料結(jié)構(gòu)，一次料和二次料均投入30%的煉鋼海綿鐵代替廢鋼，其中20%為萊鋼自產(chǎn)廢鋼，50%為萊鋼自產(chǎn)生鐵；二次料增加配碳用焦炭塊1.25%。

表1 裝罐鐵鱗化學(xué)成分及物理性能分析（%）

2.2 鋼水冶煉

強化EBT電爐冶煉水平，優(yōu)化終點C及P等的控制參數(shù)［2］，控制吹氧強度，防止鋼水過氧化。降低出鋼口使用頻率，避免出鋼下渣。在LF爐精煉過程中，確?？焖僮儼自?，控制脫氧劑SiC的使用量，實現(xiàn)鋼水雜質(zhì)含量的有效降低。精煉保持白渣時間15分鐘以上，保證霧化鋼水質(zhì)量穩(wěn)定。通過合理快速的造白渣，盡快營造出爐內(nèi)穩(wěn)定的還原性氣氛，實現(xiàn)充分脫硫、脫氧，又可以吸收鋼中的夾雜物和控制夾雜物的形態(tài)。要不斷優(yōu)化LF精煉吹氬攪拌工藝，達到均勻鋼水成份及氧化性夾雜快速上浮進而隨爐渣去除的目的。鋼水控制成分如表2所示。

2.3 霧化

用高壓水將熔融的鋼液在霧化器內(nèi)切斷、分散、裂化而成為微小液滴，再經(jīng)脫水、烘干、篩分、生粉高溫還原、粉餅破碎、篩分、合批等工序制成。霧化生粉分析典型指標(biāo)如表3所示。

表2 鋼水化學(xué)成分

表3 霧化生粉化學(xué)及物理性能分析

表4 霧化成品粉前后對比

3 水霧化成品粉生產(chǎn)

3.1 二次還原

以霧化生粉為原料，在精還原車間投入還原爐進行二次還原。精還原溫度在保證脫除C、S、O、N等元素充分的前提下，必須通過合理的溫度曲線使粉末達到退火良好的目的［3］。經(jīng)生產(chǎn)實踐，目前還原爐工藝執(zhí)行如下工藝溫度：760℃-860℃-930℃-945℃-960℃-960℃-950℃-940℃-920℃-900℃-880℃，料厚25mm，帶速180mm/min，氣流量110Nm3/h。經(jīng)過爐溫測試，爐溫高溫段工藝完全符合要求。3.2 性能對比

使用煉鋼海綿鐵前后，霧化粉的綜合性能指標(biāo)對比情況如表4所示。圖1則為煉鋼海綿鐵生產(chǎn)的100批水霧化成品粉壓縮性能圖。

圖1 煉鋼海綿鐵生產(chǎn)的100批水霧化成品粉壓縮性能

從表4及圖1可以看出，使用煉鋼海綿鐵生產(chǎn)的LAP100.29水霧化純鐵粉，與公司以往全部使用生鐵及廢鋼冶煉所得水霧化鐵粉的技術(shù)水平相當(dāng)。使用煉鋼海綿鐵生產(chǎn)的100批霧化成品壓縮性能水平均勻，批次穩(wěn)定性高。同時，由于本實踐的多項改進降低了產(chǎn)品成本，使鐵粉具有較高的市場競爭力。

4 結(jié)語

第一，使用煉鋼海綿鐵作為主要原料，生產(chǎn)的水霧化鐵粉經(jīng)跟蹤檢測，壓縮性（600MPa）≥7.06g/cm3、Fe含量≥99%等，各項關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)均在國家標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，質(zhì)量保持持續(xù)穩(wěn)定，滿足客戶使用要求。第二，通過生產(chǎn)實驗，公司完全掌握了使用煉鋼海綿鐵生產(chǎn)水霧化鐵粉整套的生產(chǎn)技術(shù)。該技術(shù)可作為生產(chǎn)其他牌號鐵粉，如水霧化預(yù)合金粉、水霧化擴散型合金鋼粉、水霧化易切削鋼粉等的工藝參考。第三，水霧化粉作為公司兩大系列產(chǎn)品之一，占公司年產(chǎn)量的40%左右。因此，本生產(chǎn)實踐在一定程度上降低了冶煉成本，保證了質(zhì)量可靠性，提高了產(chǎn)品在市場上的競爭力。

參考文獻

［1］李森蓉等.金屬粉末技術(shù)進展［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1990：158-167.

［2］崔建民，李松林，袁勇，等.化學(xué)成份對水霧化鐵粉壓縮性影響的研究［A］//中國工程院化工·冶金與材料工程學(xué)部第六屆學(xué)術(shù)會議論文集［C］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007：507-514.

［3］張華誠.粉末冶金實用工藝學(xué)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2004：80-83.

Production Practice of Sponge Iron Preparation of Water Atomized Iron for Steelmaking

YU Yongliang
（Laiwu iron and Steel Gr oup Powder Metallurgy Co.， L td.，Laiwu 271105）

Abstract:The use of Laiwu Iron and Steel Group produced low grade iron scale， in gas as the fuel of the tu nnel kiln firing sponge iron for steelmaking， followed by water atom ized powder spray system. At the same time， as the raw material in the reduction furnace to carry out fine reduction， the production of high quality water atomization iron powder. The practice of advance， worked out a "use iron scale in tunnel kiln production steelmaking reasonable process of sponge iron"， and in the m olten steel smelting stage mixing method and ratio， is a set of complete and reliable and

sustainable operation of the process route.

Key words:Steel s ponge iron， water atom ization， iron powder， compressibility