硅錳合金粒度對(duì)降低轉(zhuǎn)爐合金消耗的影響分析

陳躍軍

（新疆八鋼佳域工貿(mào)總公司）

1 前言

鋼鐵料消耗是衡量煉鋼廠(chǎng)生產(chǎn)技術(shù)水平的一項(xiàng)綜合性的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，也是轉(zhuǎn)爐煉鋼廠(chǎng)工藝裝備、工藝操作和各項(xiàng)管理水平的綜合體現(xiàn)。

鋼鐵料成本占煉鋼總成本約80%[1]，因而在節(jié)能降耗日益被重視的今天，降低鋼鐵料消耗是煉鋼技術(shù)人員所面臨的難題。在當(dāng)前嚴(yán)峻的市場(chǎng)形勢(shì)下，煉鋼工序所使用原材物料多樣化，且成分不穩(wěn)定，導(dǎo)致硅錳合金消耗存在較大波動(dòng)。為進(jìn)一步降低轉(zhuǎn)爐冶煉硅錳合金消耗，從八鋼公司第一煉鋼廠(chǎng)40t轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，以熱軋光圓鋼筋（Hot rolled Plain Bars）HPB300-1鋼種為例，通過(guò)硅錳合金粒度大小對(duì)比試驗(yàn)，提出了合適的合金粒度大小能夠降低轉(zhuǎn)爐硅錳合金加入量，從而降低轉(zhuǎn)爐煉鋼的合金消耗。

2 影響合金收得率的因素

合金元素用作脫氧合金化時(shí)，其中有一部分與鋼液中的氧發(fā)生脫氧反應(yīng)，一部分與爐渣中的氧化鐵發(fā)生反應(yīng)而消耗，其余部分為鋼液所吸收，其含量達(dá)到所煉鋼種成品鋼規(guī)格的要求。生產(chǎn)實(shí)踐表明，合金元素收得率受諸多因素影響，主要有：

（1）鋼液氧化性。鋼液氧化性主要取決于終點(diǎn)鋼液含碳量，終點(diǎn)碳含量低，鋼液氧化性越強(qiáng)，合金元素脫氧能力越強(qiáng)，則合金元素?zé)龘p量越大，合金元素收得率低。反之，終點(diǎn)碳含量高，則合金元素?zé)龘p量越小，合金元素收得率高。

（2）終渣含量。由于一部分合金元素被爐渣中（FeO）所氧化，爐渣中含量高，鋼液氧化性強(qiáng)，則合金元素收得率低。反之，爐渣中含量低，鋼液氧化性弱，則合金元素收得率高

（3）終點(diǎn)鋼液的殘余錳量。鋼液殘余錳量高，不僅使需要增加的錳量減少，而且鋼液殘余錳量高，鋼液含氧量低時(shí)，能使合金元素收得率提高。

（4）脫氧合金化方式。不同的合金元素其脫氧能力也不同。加入次序不同則收得率不同，對(duì)于同樣的鋼種，合金元素先加入鋼液的，其收得率就低，而后加入的元素則收得率就高。

（5）出鋼溫度。如果出鋼液溫度偏高，則合金元素收得率就會(huì)降低。

（6）出鋼下渣。出鋼時(shí)易帶渣，或出鋼時(shí)搖爐控制不當(dāng)造成爐口下渣過(guò)早、下渣過(guò)多，渣中含量又高，則合金元素收得率明顯降低。

（7）合金粒度。合金粒度要合適，粒度過(guò)大，雖能沉入鋼液中，但是不易熔化，會(huì)造成成分不均勻。如果合金粒度過(guò)小，粉面、沫子較多，加入鋼包后易被裹入渣中損失合金，降低合金元素收得率。

綜上所述，影響合金元素收得率的因素固然很多，但在生產(chǎn)中經(jīng)常變動(dòng)較大的因素并不多。一般在煉鋼時(shí)只要控制好終點(diǎn)碳、終點(diǎn)溫度及過(guò)程溫度，出鋼時(shí)注意不要下渣或者少下渣。保證合金元素收得率的穩(wěn)定性極為重要，否則容易造成廢品。

3 合金粒度的試驗(yàn)方案

長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，八鋼第一煉鋼廠(chǎng)40t轉(zhuǎn)爐現(xiàn)場(chǎng)硅錳合金使用較為粗放，轉(zhuǎn)爐脫氧合金化所需的硅錳合金粒度大小不一。因此，此次試驗(yàn)方案是在其它條件相對(duì)穩(wěn)定的情況下將冶煉鋼種所需的硅錳合金按粒度大小進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，通過(guò)反饋回來(lái)的轉(zhuǎn)爐成品成分錳含量來(lái)分析效果。

試驗(yàn)鋼種為熱軋光圓鋼筋，其成分要求如表1所示，鐵水成分及硅錳合金成分如表2和表3所示。

表1 熱軋光圓鋼筋HPB300-1的化學(xué)成分 %

表2 鐵水成分 %

表3 硅錳合金成分 %

轉(zhuǎn)爐裝入量為：鐵水（37t）+廢鋼（8t）=45t

硅錳的密度，為7.0g/cm3，表面顏色很深近乎于黑褐色，斷面呈灰白色，并有缺口。如果相互碰撞會(huì)有火花產(chǎn)生。

硅錳合金元素加入量計(jì)算公式[2]：

由于現(xiàn)在降本增效，轉(zhuǎn)爐硅錳合金加入量按照0.45%的錳規(guī)格進(jìn)行配加。由表3知，硅錳合金中錳元素含量為64.88%；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)爐中期取樣的化驗(yàn)結(jié)果，轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)的終點(diǎn)殘余錳含量為0.10%；錳元素的合金收得率為93%，平均鋼水量為41t。

計(jì)算可知噸鋼硅錳合金加入量為：

每爐鋼水需加入合金：5.85 t/kg 41t=240 kg

4 試驗(yàn)方案的實(shí)施

經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐調(diào)研，將硅錳合金按其粒度大小分為三類(lèi)，即：0～30mm、30mm～60mm、60mm 以上，如圖1所示。試驗(yàn)將硅錳合金按照上述三類(lèi)粒度進(jìn)行分類(lèi)，如圖2所示。

圖2 硅錳合金分類(lèi)0～30mm、30～60mm、60mm

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況，由于粒度在0～30mm的硅錳合金呈粉末狀，合金收得率低，如果全部加入，必然會(huì)造成鋼水成分不穩(wěn)定，出現(xiàn)廢品，因此不將其納入試驗(yàn)中。

轉(zhuǎn)爐共試驗(yàn)6爐鋼，由同一煉鋼工操作，控制過(guò)程比較穩(wěn)定，終點(diǎn)控制的有關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

現(xiàn)將分類(lèi)好的硅錳合金，按照如表5的試驗(yàn)方案順序加入到鋼包中。

表4 40t轉(zhuǎn)爐實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

5 試驗(yàn)結(jié)果討論

按照表5的試驗(yàn)方案，所得轉(zhuǎn)爐的成品成分如表6所示。由表6可知所試驗(yàn)的6爐鋼中錳的成分都在要求范圍內(nèi)。

表5 硅錳合金加入量的試驗(yàn)方案

表6 轉(zhuǎn)爐的成品成分 %

圖3 不同合金粒度錳元素的成品成分

以錳元素為例進(jìn)一步分析，如圖3所示。雖然錳元素的成品成分都在要求范圍內(nèi)，但是不同粒度下、不同硅錳合金加入量下，依然會(huì)有區(qū)別。

硅錳合金加入量為230kg時(shí)，硅錳合金粒度為30mm～60mm，成品成分中錳元素含量為0.454%；硅錳合金粒度為60mm以上，其成品成分中錳元素含量為0.465%，提高了0.011%。

硅錳合金粒度為30mm～60mm，其加入量為235kg時(shí)，成品成分中錳元素含量為0.461%；硅錳合金粒度為60mm以上，其加入量為230kg時(shí)，成品成分中錳元素含量為0.465%。

由試驗(yàn)可知，硅錳合金粒度為60mm以上時(shí)，每爐鋼可有效減少硅錳合金5kg以上。

6 結(jié)束語(yǔ)

轉(zhuǎn)爐鋼鐵料消耗是煉鋼廠(chǎng)工藝裝備、工藝操作和各項(xiàng)管理水平的綜合體現(xiàn)，降低鋼鐵料消耗，意味著原料投入減少、成本和能耗降低，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

（1）對(duì)硅錳合金按照粒度分別為30mm～60mm、60mm以上進(jìn)行分類(lèi)對(duì)比試驗(yàn)。數(shù)據(jù)表明：使用硅錳合金粒度在60mm以上進(jìn)行脫氧時(shí)，每爐鋼可有效減少硅錳合金5kg以上。

（2）對(duì)于諸如硅鐵合金、硅鈣鋇合金等其他合金，也可以按照上述方法，將合金按照粒度大小進(jìn)行有效分類(lèi)，并細(xì)化合金的粒度使用規(guī)范。

[1]彭鋒,李曉.轉(zhuǎn)爐鋼鐵料消耗分析與對(duì)策[J]．技術(shù)經(jīng)濟(jì)：2008,16(3).

[2]馮捷,張紅文.轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)[M]．北京：冶金工業(yè)出版社.