酒鋼煉軋廠SGRS工藝探索實踐

張豐紅

摘 要：該文主要介紹SGRS工藝，SGRS工藝的核心內(nèi)容及主要優(yōu)點，結(jié)合現(xiàn)階段酒鋼鐵水條件，設(shè)備特點及SGRS工藝特點，對SGRS工藝在酒鋼應(yīng)用的現(xiàn)狀及存在的問題進行分析，倒不出足量前期高效脫磷渣是酒鋼SGRS工藝的主要問題，因此對SGRS工藝進行優(yōu)化，進行了多爐次試驗，試驗爐次鐵水硅含量在0.41%～0.67%之間，鐵水磷含量在0.010 9%～0.133%之間，實驗前期爐次石灰加入較理論計算稍多，其余爐次基本按照理論計算操作，并通過計算優(yōu)化冶煉過程操作，基本都能夠倒出足量脫磷階段爐渣，達到降低石灰消耗及轉(zhuǎn)爐總渣量，降低鋼鐵料消耗的目的，對實際生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：SGRS工藝 生產(chǎn)優(yōu)化 石灰消耗 鋼鐵料消耗

中圖分類號：TF713 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）02（a）-0042-03

鋼鐵工業(yè)作為重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，近30年來發(fā)展非常迅速，其中尤為中國鋼鐵工業(yè)的崛起令人矚目。在高度重視可持續(xù)發(fā)展的今天，鋼鐵工業(yè)在節(jié)省資源、能源和減少爐渣、煙塵等固體廢棄物排放方面，面臨著巨大壓力和挑戰(zhàn)；氧氣轉(zhuǎn)爐每生產(chǎn)一噸鋼，大約消耗40～60 kg石灰，12～20 kg輕燒白云石，并產(chǎn)生90～110 kg爐渣；煉鋼爐渣經(jīng)過熱悶，滾筒等方法處理后，主要用作路基石料，經(jīng)濟價值很低。

SGRS是Slag Generation Reduced Steelmaking的英文縮寫，意為“少渣冶煉”，在酒鋼又叫“留渣——雙渣”，以下通稱SGRS工藝，日本新日鐵最早在轉(zhuǎn)爐開發(fā)應(yīng)用了轉(zhuǎn)爐SGRS工藝，降低了40%石灰消耗和30%渣量。自2011年3月開始，遷鋼在5座210 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐和首秦公司3座100 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐上對轉(zhuǎn)爐SGRS工藝開展了試驗研究。遷鋼和首秦公司采用SGRS工藝產(chǎn)鋼比率分別達到了79.1%和81.1%，噸鋼石灰消耗分別降低了47.3%和41.1%（遷鋼降低至22.0 kg/t，首秦降低至37.2 kg/t），輕燒白云石消耗分別降低了55.2%和56.6%（遷鋼降低至8.0 kg/t，首秦降低至8.2 kg/t），轉(zhuǎn)爐煉鋼渣量減少30%左右，鋼鐵料消耗分別降低了6.07 kg/t和6.31kg/t。

因此，SGRS工藝的應(yīng)用，首先，可以大幅度減少煉鋼石灰，白云石等渣料消耗和煉鋼渣量，而且，煉鋼爐渣含14%～26%FctO，渣量減少可以降低鋼鐵料消耗。其次，外排爐渣主要為脫磷階段低堿度渣，不含自由CaO，可以簡化爐渣處理。再次，常規(guī)轉(zhuǎn)爐出鋼后留在爐內(nèi)鋼水隨爐渣倒出，采用SGRS工藝終點不倒渣，可以提高鋼水收得率。

1 SGRS工藝核心及主要優(yōu)點

1.1 SGRS工藝核心

（1）改變傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐排出高堿度的脫碳爐渣而轉(zhuǎn)向排放低堿度、高P2O5含量的脫磷爐渣，降低煉鋼原輔材料的消耗；（2）將上爐終渣（高溫下已基本不具備脫磷能力），用于下爐吹煉前期（由于溫度低，爐渣重新具備脫磷能力）；（3）充分利用吹煉初期有利于脫磷反應(yīng)的熱力學(xué)條件；（4）在溫度上升至對脫磷不利之前將爐渣部分倒出，加入渣料造渣進行。

1.2 SGRS的主要優(yōu)點

（1）大幅度減少煉鋼石灰、白云石等渣料消耗和煉鋼渣量；（2）煉鋼爐渣含14%～23%Tfe，渣量減少可以降低鋼鐵料消耗；（3）常規(guī)轉(zhuǎn)爐出鋼后留在爐內(nèi)鋼水隨爐渣倒出，SGRS工藝終點不倒渣，可以提高鋼水收得率；（4）外排爐渣主要為脫磷階段低堿度渣，可以簡化爐渣處理。

2 SGRS工藝在酒鋼應(yīng)用的現(xiàn)狀及存在的問題

圖1和表1反應(yīng)了酒鋼SGRS工藝的流程路線和冶煉周期核算。

酒鋼從2012年11月開始展開了對SGRS工藝的實驗和實踐，現(xiàn)如今已取得一定的效果和成績，制定了比較完善的工藝安全操作規(guī)程，尤其在去年鐵水條件差的情況下，保證了區(qū)域各項指標的順利完成。并且，通過實踐應(yīng)用，該廠已完全掌握了SGRS工藝中的關(guān)鍵技術(shù)要點。

但是，隨著近期鐵水條件的變化，在執(zhí)行工藝的過程中出現(xiàn)了前期倒渣倒渣量不足，倒不出，爐內(nèi)渣量逐爐蓄積、堿度不斷增加、倒渣愈加困難的情況，SGRS工藝無法接續(xù)、循環(huán)中途停止；倒渣不順增加冶煉時間；爐內(nèi)渣量波動對吹煉過程控制穩(wěn)定性造成波動；爐內(nèi)流動性控制不好，渣中“鐵珠”量多的諸多問題隨之出現(xiàn)。關(guān)于SGRS工藝技術(shù)，國際、國內(nèi)文獻少之又少，各種報道也是只報道應(yīng)用后取得的成果，對各類關(guān)鍵技術(shù)和參數(shù)很少提及，再加上各個鋼廠實際情況不同，現(xiàn)階段，酒鋼工藝執(zhí)行過程中存在的主要問題是倒不出足量前期高效脫磷渣的問題，因此，我們有必要展開對SGRS工藝中存在的問題進行研究并對工藝進行優(yōu)化。

3 對SGRS工藝優(yōu)化的研究

能否快速倒出足量脫磷階段爐渣，主要取決于對倒渣階段流動性的控制，而倒渣階段爐渣的流動性控制主要取決于控制爐渣的組成。從該廠實驗前期取得的倒渣時期渣樣數(shù)據(jù)分析來看，爐渣堿度基本分在1.5～2.2之間，當(dāng)快速脫磷階段在1.5左右及較低FeO條件下具有較高的爐渣流動性，當(dāng)爐渣堿度上升到1.5之后，爐渣流動性迅速降低，當(dāng)然，爐渣堿度太低爐渣流動性亦會變差。因此，從該廠實際情況及轉(zhuǎn)爐加料方式來看，前期堿度過高，是倒渣時期制約爐渣流動性及倒渣量的主要因素。

現(xiàn)階段酒鋼鐵水條件鐵水硅含量一般在0.4%～0.65%

之間，磷含量在0.10%～0.13%之間，鐵水溫度在1 265 ℃～1 315 ℃之間。因此，對鐵水硅含量在0.4%～0.65%之間的SGRS工藝進行優(yōu)化，對實際生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。以我廠轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)普碳低合金鋼為例，終渣CaO含量平均為48%，普碳終渣堿度平均為3，入爐鐵水48 t，平均出鋼量53 t，由于條件限制所留終渣一般在1 t左右（現(xiàn)階段廢鋼條件下，鐵水硅含量在0.4%～0.65%之間時終渣一般在1 t左右），假設(shè)倒渣階段脫硅反應(yīng)已全部完成，我們可以通過計算得到鐵水硅含量在0.4%～0.65%（主要計算了鐵水硅含量在0.4%、0.45%、0.5%、0.55%、0.6%、0.65%時的數(shù)據(jù)）之間時，前期倒渣量對噸鋼石灰（我廠石灰有效CaO約85%，SiO2約3.5%）消耗的影響。

從表2可以看出隨著倒渣量的增大，石灰噸鋼消耗逐漸下降，而且，隨著鐵水硅含量的升高，噸鋼石灰消耗下降的更快，在倒出50%前期渣的情況下，我們可以根據(jù)將終渣堿度配到3.0的要求計算得到需要加入的石灰量如表3（計算的石灰都是倒完前期渣時加入的）。

從表3中可以看出鐵水硅含量在0.4%～0.65%之間時，SGRS工藝每爐鋼只需加入882～1 549 kg石灰，石灰噸鋼消耗減少12.7～18.4 kg，從這里我們可以看出SGRS工藝的巨大優(yōu)越性，且隨著入爐造渣料的減少，噸鋼產(chǎn)生的爐渣也將減少，轉(zhuǎn)爐鋼鐵料消耗也將隨之降低。因此，對SGRS工藝進行優(yōu)化研究，倒出足量的脫磷階段爐渣，保證SGRS工藝發(fā)揮最大優(yōu)勢，意義深遠。

為了倒出足量高效脫磷渣，我們必須控制好快速脫磷階段爐渣物性，快速脫磷階段爐渣的流動性，不僅和爐渣堿度有關(guān)，而且與渣中氧化鎂和氧化鐵含量有關(guān)，由于從前期我們試驗的結(jié)果來看，制約該廠爐渣物性的主要因素是快速脫磷階段的爐渣堿度，因此，結(jié)合該廠實際情況，終點留渣1 t，鐵水硅含量在0.4%～0.65%之間時，可以計算得到在將轉(zhuǎn)爐前期渣堿度配至1.15時頭批料所需要加入的石灰（假設(shè)鐵水硅元素已全部被氧化）。

從表4可以看出在終點留渣量在1 t的情況下，每爐鋼頭批料加入石灰221～591 kg以上時，就可以獲得堿度大于1.15的爐渣物性較好的前期爐渣。此時爐渣粘度較低，爐渣流動性較好，能夠倒出足量且“鐵珠”少的爐渣，以上在頭批料少加石灰時，各種數(shù)據(jù)條件與一般情況下現(xiàn)階段該廠實際比較接近，前期倒渣時期爐渣的堿度情況，從實際結(jié)果來看，也是基本相符的。因此SGRS工藝執(zhí)行時，我們頭批料可以少加石灰。用白云石來固化爐渣，氧化鐵皮平衡前期溫度。

實際上，SGRS工藝還與轉(zhuǎn)爐終點留渣量有關(guān)，由于該廠設(shè)備限制，轉(zhuǎn)爐終點留渣較難控制，留渣量太少，SGRS工藝優(yōu)勢發(fā)揮明顯，太多影響正常冶煉過程。因此，在實踐中，操作者應(yīng)該將轉(zhuǎn)爐留渣量控制在合理的水平。

4 SGRS工藝優(yōu)化后的效果

通過以上理論計算和分析，我們在2015年10月26日～12月6日期間進行了多爐次試驗，試驗爐次鐵水硅含量在0.41%～0.67%之間，鐵水磷含量在0.010 9%～0.133%之間，實驗前期爐次石灰加入較理論計算稍多，其余爐次基本按照理論計算操作，基本都能夠倒出足量脫磷階段爐渣，實驗36爐次，其中3爐次終點磷不符合出鋼要求。倒爐終點溫度在1 608 ℃～1 693 ℃之間，終點磷最低溫度至0.008%，最高至0.041%，平均在0.020%左右。磷高爐次基本是由于終點溫度較高或者廢鋼中有降級生鐵。該工藝基本能滿足生產(chǎn)要求。

5 結(jié)論

（1）能否足量倒出前期脫磷階段爐渣是SGRS工藝能否發(fā)揮優(yōu)勢的關(guān)鍵，因此，我們必須控制好前期脫磷階段爐渣物性，主要是爐渣的堿度；（2）一般鐵水條件下，轉(zhuǎn)爐前期倒渣量越大，SGRS工藝降石灰效果越明顯；與傳統(tǒng)工藝相比，SGRS工藝能大幅降低轉(zhuǎn)爐石灰消耗；（3）硅含量在0.4%～0.65%之間時，SGRS工藝執(zhí)行時，頭批料可以少量加入的石灰，頭批料需加入的量在221～591 kg以上，重點留渣量要適中。

參考文獻

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[2] 王新華.全國高校少渣煉鋼會議[R].2012.

[3] 高澤平.煉鋼工藝學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2013.