李宏輝 劉智君 劉彬
摘 要:本文通過分析生白云石在轉(zhuǎn)爐熱分解反應(yīng)過程中的能量消耗以及渣化反應(yīng),認為生白云石既可以替代輕燒白云石作轉(zhuǎn)爐煉鋼造渣劑,同時還可以平衡轉(zhuǎn)爐富余熱量,減少其它冷料消耗,節(jié)約煉鋼成本,提高經(jīng)濟效益。
關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)爐煉鋼;生白云石;煉鋼成本
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.036
1 前言
在轉(zhuǎn)爐煉鋼爐渣中適當增加MgO含量,可提高濺渣護爐的效果減輕爐渣對爐襯的侵蝕。在運營轉(zhuǎn)型的新形勢下,創(chuàng)新驅(qū)動、降本增效已成為各鋼鐵企業(yè)共同關(guān)注的方向,自2017年8月,萊鋼股份煉鋼廠開始將生白云石應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)中,以代替輕燒白云石,降低其它冷料消耗,為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益。
2 生白云石應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐煉鋼的可行性
在轉(zhuǎn)爐內(nèi)直接加入生白云石相當于將生白云石的煅燒過程放在了轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)集中進行,其反應(yīng)式:
CaCO3CaO + CO2 ΔG0 = 169120—144. 6 T,J·mol-1
MgCO3 MgO + CO2 ΔG0 = 116300—173.43T,J·mol-1
生白云石主要是CaCO3和MgCO3的復(fù)合礦物,在爐內(nèi)800℃時即可分解, 跑出CO2后疏松多孔, 使反應(yīng)表面積大大增加, 有利于加速成渣反應(yīng)。另外,渣中MgO的提高能吸收一定量的FeO, 減緩了爐渣中氧化鐵對爐襯的滲透和侵蝕作用[2]。開吹后爐內(nèi)熔池溫度一般在1300-1450℃之間,從熱力學角度分析,該溫度下ΔG0<0,上述兩個吸熱反應(yīng)能夠順利進行;從動力學角度分析,CO2的排出和白云石的熔解進一步促進生白云石的煅燒反應(yīng)。
3 生白云石在轉(zhuǎn)爐中的應(yīng)用
3.1 實驗內(nèi)容
在煉鋼生產(chǎn)中,采用單渣法操作,轉(zhuǎn)爐開吹后,觀察爐口火焰判斷爐內(nèi)著火情況,確認充分著火后加入總石灰量的2/3,同時加入全部生白云石以及適量的化渣劑。
通過采用生白云石和輕燒白云石煉鋼的對比性實驗,在同一爐座上冶煉終點成分相近的60爐普通低碳鋼種。鐵水與廢鋼均為定量加入,鐵水初始條件相似,并對冶煉終點成分化驗分析,對實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計求平均值后列于表1。
4 生白云石應(yīng)用效果分析與討論
4.1 對化渣及脫磷效果的影響
根據(jù)萊鋼轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝,終渣堿度控制范圍為:2.8-3.2,采用輕燒白云石與生白云石煉鋼過程中的對比看,前期加入生白云石后,與加輕燒白云石爐次相比,化渣速度較慢,脫磷率相對較低,但隨著Si、Mn元素氧化,爐內(nèi)溫度上升,爐渣熔化較好且爐內(nèi)溫度保持較低水平,與輕燒白云石爐次相比,使用生白云石則更有利于去磷。
4.2 對煉鋼物料的影響
白云石在爐內(nèi)的反應(yīng)均為吸熱反應(yīng),可平衡轉(zhuǎn)爐富余熱量,減少其它冷料的消耗。根據(jù)表1成分可知,渣中達到相同數(shù)量的ω(MgO),則生白云石的用量約是輕燒白云石的1.84倍;萊鋼煉鋼廠平均噸鋼耗輕燒白云石6.2Kg,若折算為生白云石則需要11.4Kg,根據(jù)熱效應(yīng)計算,可額外吸收富余熱量:Q額=27942.7KJ,相當于5.23Kg鐵礦石的冷卻效應(yīng)。
噸鋼生白云石增加有效CaO量為:M1=2.8Kg,噸鋼輕燒白云石增加有效CaO量為:M2=2.1Kg,使用生白云石可節(jié)約石灰0.91Kg/t 。
相關(guān)資料顯示[3],焙燒1噸白云石耗煤120Kg, 因此生白云石的直接應(yīng)用,不僅可以取消輕燒白云石的生產(chǎn)流程,而且節(jié)省部分能源以及設(shè)備建設(shè)資金,同時降低了粉塵率,因此在節(jié)能減排,環(huán)境保護方面也產(chǎn)生了積極的影響。
4.3 對終渣成分和護爐的影響
根據(jù)表1成分對照,使用生白云石后,鋼水終點化學成分穩(wěn)定,終點熔渣堿度及w(MgO)無明顯變化。實踐表明,生白云石在轉(zhuǎn)爐應(yīng)用后,濺渣均勻,平均渣層厚度為23mm,爐型保持正常,但爐底略有上漲,分析原因認為生白云石的降溫幅度比輕燒白云石大,在調(diào)渣過程中,生白云石的加入使終渣粘度過大所致,因此在操作過程中,需要觀察終渣狀態(tài)及出鋼溫度來確定生白云石的加入量,以達到最佳濺渣護爐效果。
5 結(jié)論
(1)生白云石代替輕燒白云石后,終渣成分穩(wěn)定,滿足濺渣要求,可有效保護爐襯,防止爐襯侵蝕。
(2)生白云石代替輕燒白云石后,爐溫上升平穩(wěn),冶煉操作順行,減少了其它含鐵冷料用量,降低煉鋼成本,產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益。
(3)生白云石在轉(zhuǎn)爐煉鋼中的成功應(yīng)用,可以取消煉鋼用輕燒白云石生產(chǎn)流程,對于節(jié)能減排、減輕污染有重要的現(xiàn)實意義。
(4)生白云石代替輕燒白云石,可降低粉塵率,減少轉(zhuǎn)爐除塵設(shè)備損耗。
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