轉(zhuǎn)爐高效冶煉工藝實踐與效益分析

陳樹輝，張 坤

（河鋼唐鋼長材部，河北 唐山 063000）

轉(zhuǎn)爐冶煉工藝經(jīng)過長時間的發(fā)展和演變，已經(jīng)成為目前工業(yè)企業(yè)中主要金屬冶煉工藝。而隨著信息及自動化技術(shù)的出現(xiàn)，轉(zhuǎn)爐冶煉工藝的控制形式逐漸從依靠人力及工人經(jīng)驗操作的靜態(tài)控制轉(zhuǎn)變?yōu)榱巳詣踊拇禑捒刂芠1]。隨著各個行業(yè)都在逐步結(jié)合人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新科技，冶煉領(lǐng)域智能化制造技術(shù)也將不斷融入，在未來采用轉(zhuǎn)爐冶煉自動化的吹煉技術(shù)從而實現(xiàn)智能化的冶煉工藝是轉(zhuǎn)爐冶煉金屬材料發(fā)展的主要方向。實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐高效冶煉，不僅可以對轉(zhuǎn)爐吹煉終點的成分及溫度進行精確的控制，同時還可以有效的提高終點命中的概率[2]。實現(xiàn)精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)爐冶煉控制還可以在一定程度上避免出現(xiàn)噴濺和爐渣返干的問題，進而實現(xiàn)在短時間內(nèi)完成金屬的冶煉，提高冶煉過程中的供養(yǎng)效率及穩(wěn)定控制材料的潔凈度。

1 轉(zhuǎn)爐高效冶煉工藝實踐

提高轉(zhuǎn)爐的冶煉效率首先要考慮轉(zhuǎn)爐吹煉之前的熔池溫度，通過提升溫度的方式可以有效的促進轉(zhuǎn)爐中各個冶煉材料渣化的形成，降低金屬元素?zé)岬V泉的消耗[3]。具體工藝實施為：在向轉(zhuǎn)爐中兌入金屬元素?zé)岬V泉，再加入金屬廢料4.5t，并將其放置在烘烤設(shè)備上，利用煤氣對其烘烤20min，當(dāng)材料的溫度達(dá)到800～900℃時，結(jié)束預(yù)熱并將其立即與金屬元素?zé)岬V泉進行融合。在金屬廢料體積較大的情況下，還要保證轉(zhuǎn)爐冶煉過程中熱平衡以及煤氣的回收量問題，保證充足的熱量可以有利于化渣輔料的加入，強化噴槍的攪拌能力。同時，每千克煤塊可以熔化金屬廢料約3.5～4.0kg，雖然焦炭的價格相對較高，但與煤塊相比能夠多熔化0.5kg的金屬材料，因此考慮轉(zhuǎn)爐冶煉工藝實際的生產(chǎn)效率及經(jīng)濟效益應(yīng)盡可能選用焦炭材料對金屬廢料熔化。

轉(zhuǎn)爐冶煉是利用金屬元素?zé)岬V泉的物理熱及化學(xué)熱完成的，在轉(zhuǎn)爐中溫度的變化情況決定這爐料的熱收入以及熱支出，提高轉(zhuǎn)爐冶煉的效率可以通過控制熱量收支平衡的方式實現(xiàn)[4]。為了盡可能降低轉(zhuǎn)爐中金屬廢渣量，控制熱量支出的消耗可以通過以下兩種操作方式完成：第一種，采用金屬元素?zé)岬V泉扒渣措施，控制金屬元素?zé)岬V泉的含量在0.5%～0.9%，采用白灰冶煉，降低造渣材料的分解以及轉(zhuǎn)爐內(nèi)爐渣的溫度上升出現(xiàn)吸熱傾向；第二種，嚴(yán)格控制提高轉(zhuǎn)爐冶煉中石灰的使用率，當(dāng)石灰的使用率出現(xiàn)較大的波動時，轉(zhuǎn)爐冶煉過程中的渣化會產(chǎn)生大量的結(jié)塊和結(jié)坨現(xiàn)象，從而影響熔池中由于溫度差引起的能量轉(zhuǎn)移以及質(zhì)量的傳遞，更嚴(yán)重的則會造成轉(zhuǎn)爐口的事故發(fā)生，抑制冶煉生產(chǎn)。

轉(zhuǎn)爐高效冶煉還需要對加料環(huán)節(jié)進行嚴(yán)格的控制，石灰是轉(zhuǎn)爐冶煉中常見的材料之一，屬于高熔點材料，在冶煉金屬時達(dá)到的溫度時很難將其熔化的，即使通過氧化還原反應(yīng)形成了各種化合物，其熔點也高達(dá)1600℃以上。若在金屬冶煉過程中，一次性加入大量的石灰，會造成轉(zhuǎn)爐內(nèi)部的助氧化物供給不及時，無法產(chǎn)生足夠的熱量，不僅會生成難熔化的復(fù)雜化合物，還后悔造成溫度的降低，導(dǎo)致熔渣重新凝結(jié)，惡化整個轉(zhuǎn)爐冶煉過程，增加化渣時間，阻礙吹煉的順利進行。因此提高轉(zhuǎn)爐冶煉的效率可以在吹煉前期分批次、小批量的加入石灰，避免出現(xiàn)結(jié)坨、返干[5]。在轉(zhuǎn)爐冶煉前期加入量控制在全部石灰的50%～60%，有效利用前期的低溫條件有效去磷。在轉(zhuǎn)爐冶煉中期，保證充足的化渣條件下，分批次的加入剩余石灰，提高石灰的利用率，同時保證轉(zhuǎn)爐中的堿度，從而控制在轉(zhuǎn)爐冶煉升溫過程中的回磷現(xiàn)象。

表1 轉(zhuǎn)爐高效冶煉工藝實踐結(jié)果

2 轉(zhuǎn)爐高效冶煉效益分析

將本文上述提出的轉(zhuǎn)爐高效冶煉工藝加入到實際金屬材料的工藝生產(chǎn)當(dāng)中進行實踐，對轉(zhuǎn)爐高效冶煉的效益分析得出如表1所示的結(jié)果。

將本文采用的轉(zhuǎn)爐高效冶煉工藝與改造前金屬材料加工生產(chǎn)廠實際的冶煉結(jié)果進行比較得出，經(jīng)過本文上述提出的改造方法后鐵水的消耗量降低了48.61kg/t，SPHC鋼消耗降低了0.014%，含有鋼、鐵、鋁元素的金屬廢料消耗減少了54.18kg/t，而石灰的利用率提高了22.34%，冶煉周期縮短了23min，產(chǎn)能提升了55萬噸。在整個轉(zhuǎn)爐高效冶煉過程中，生產(chǎn)流程順利，節(jié)奏更加高效，產(chǎn)品的質(zhì)量更加穩(wěn)定，實現(xiàn)了提高轉(zhuǎn)爐冶煉效率的目的。

3 結(jié)語

隨著工業(yè)行業(yè)領(lǐng)域綠色環(huán)保政策的逐步深化，轉(zhuǎn)爐冶煉過程中，推崇短流程冶煉、低成本生產(chǎn)、高品質(zhì)發(fā)展，必將成為未來冶金企業(yè)生存和發(fā)展的重點目標(biāo)。因此，不斷提高對冶煉材料的利用率，盡可能優(yōu)化可控成本，才能更好的實現(xiàn)冶金企業(yè)的綠色經(jīng)濟發(fā)展。