轉(zhuǎn)爐煉鋼使用石灰石造渣的合理性和可行性

任云嬋

（河鋼宣鋼一鋼軋廠，河北 張家口 075100）

1 煉鋼渣中石灰的作用和基本要求

1.1 煉鋼渣中石灰的作用

在煉鋼工作開始后，要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用要求和管控要點(diǎn)完善相應(yīng)工作，確保能提升不同物質(zhì)的應(yīng)用價(jià)值和綜合水平。最關(guān)鍵的是，要在氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的過程中集中對(duì)各個(gè)物質(zhì)進(jìn)行綜合監(jiān)督，尤其是鐵水中的硒元素、錳元素以及磷元素等都會(huì)被氧氣直接作用形成對(duì)應(yīng)的氧化物，這些氧化物本身就呈現(xiàn)出微酸性，因此，此時(shí)加入微堿性的物質(zhì)就能進(jìn)行化學(xué)中和。生石灰是較為廉價(jià)且來源廣泛的堿性物質(zhì)，其中氧化鈣的含量超過90%，因此，煉鋼沼渣材料中生石灰不可獲取。而對(duì)于鋼水物質(zhì)而言，尤其要減少磷元素和硫元素，以避免對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的危害，就會(huì)借助堿性的氧化鈣完成對(duì)應(yīng)的反應(yīng)，保證氧化鈣和五氧化二磷能形成化學(xué)反應(yīng)生成復(fù)合氧化物被有效保留在鋼渣中。

另外，鋼水中還存在硫元素和氧化鈣形成硫化鈣的情況，為了有效完善脫磷和脫硫處理，石灰的加入量要得到有效的約束和控制，一般保證氧化鈣和二氧化硅的比例在3.0～3.5之間即可。

1.2 煉鋼渣中石灰應(yīng)用的基本要求

在早期的煉鋼管理工作中，一般會(huì)選取一些豎窯中煅燒工藝殘留的石灰作為處理藥品，但是，因?yàn)樨Q窯本身存在氣流分布不均勻的問題，這就是的局部溫度會(huì)出現(xiàn)增高的現(xiàn)象，最關(guān)鍵的是，欠燒和過燒問題都較為嚴(yán)重。要想從根本上保證石灰石能充分分解，就要結(jié)合煅燒工藝進(jìn)行綜合處理，有效保證石灰的活性和成渣效率?；诖耍瑥纳鲜兰o(jì)70年代開始，平爐煉鋼工藝逐漸沒落，利用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法處理方式能有效替代傳統(tǒng)工藝體系，且能有效縮短原有平爐法煉鋼的時(shí)間。在技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，對(duì)石灰成渣的速度及反應(yīng)活性就提出了更高的要求，尤其是活性石灰的應(yīng)用。

相關(guān)研究人員對(duì)實(shí)際應(yīng)用過程進(jìn)行了集中分析，判定石灰的活性與石灰石煅燒溫度之間有著較為緊密的聯(lián)系，在活性石灰生產(chǎn)的過程中，石灰石在700～900℃間進(jìn)行預(yù)熱處理，然后集中利用1100～1200℃的溫度環(huán)境完成快速煅燒，具體時(shí)間要結(jié)合設(shè)備進(jìn)行判定。目前，多數(shù)處理方式都會(huì)采取回轉(zhuǎn)窯或者是套筒窯進(jìn)行，保證了產(chǎn)量的基礎(chǔ)上也對(duì)質(zhì)量予以良好的約束和管理。

結(jié)合我國(guó)冶金行業(yè)管理制度和相關(guān)要求可知，在冶金石灰管理項(xiàng)目中，要依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)管，達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的石灰活性度要控制在320mL以上，并且活性度能有效反映石灰在熔渣中的快速溶解能力。需要指出的是，相關(guān)人員不能借助簡(jiǎn)單的方式直接對(duì)社會(huì)熔渣中的融化能力進(jìn)行測(cè)定和分析，工業(yè)上一般會(huì)利用測(cè)定石灰在水中消化速度的方式完成相應(yīng)的工作。基于此，多數(shù)操作處理部門會(huì)借助冶金石灰物理檢驗(yàn)方法進(jìn)行綜合監(jiān)督和管理，也就是說，要完善對(duì)應(yīng)的石灰物理檢驗(yàn)操作，才能投入使用，具體的操作流程如下：①保證新燒石灰破碎篩分過程中，能對(duì)1～5mm的試樣進(jìn)行篩分控制，取50g；②向其最終加入2000nL水，并且添加酚酞試劑，完成對(duì)應(yīng)的消化處理工作；③利用濃度為4N的稀鹽酸溶液進(jìn)行處理，在39～41℃的環(huán)境中進(jìn)行連續(xù)滴定處理；④滴定過程一般為10min，消耗的稀鹽酸要按照毫升數(shù)進(jìn)行綜合監(jiān)管，有效對(duì)活性度指標(biāo)數(shù)值予以系統(tǒng)化判定。依據(jù)相應(yīng)試驗(yàn)完成后可獲得活性石灰，其中氧化鈣的晶粒較為細(xì)小，并且因?yàn)槎趸紩?huì)從石灰石晶體結(jié)構(gòu)中逸出，因此會(huì)留下較多的微氣孔，無論是氣孔率還是比表面積都能滿足相應(yīng)的應(yīng)用要求。

值得一提的是，較好的活性石灰要滿足具體參數(shù)要求，首先，體積密度要在1.5～1.7g/cm3。其次，氣孔率要在50%以上。再次，比表面積要在1.5～2.0m2/kg，且結(jié)晶較為細(xì)小。最后，活性度要在300mL以上。

2 轉(zhuǎn)爐煉鋼使用石灰石造渣的合理性和可行性

在全面分析了轉(zhuǎn)爐煉鋼使用石灰石造渣要求和具體應(yīng)用要點(diǎn)后，就要結(jié)合實(shí)際工藝流程判定相應(yīng)理論推導(dǎo)過程的合理性和實(shí)際操作的可行性，從而實(shí)現(xiàn)技術(shù)的大范圍推廣，提升相應(yīng)工序的時(shí)效性，真正發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，提升煉鋼工作的環(huán)保價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。

一般而言，借助石灰石代替活性石灰進(jìn)行煉鋼和傳統(tǒng)的工藝存在較大的差異，這種操作機(jī)制中要求石灰是能瞬時(shí)進(jìn)入到1350～1500℃的環(huán)境中，就會(huì)馬上形成升溫分解，轉(zhuǎn)變?yōu)槭倚螒B(tài)。

（1）在應(yīng)用石灰石替代石灰的過程中，煅燒過程就已經(jīng)轉(zhuǎn)移到了轉(zhuǎn)爐設(shè)備中，形成碳酸鈣分解為氧化鈣和二氧化碳。石灰石加入轉(zhuǎn)爐煅燒過程需要較高的熱量，因此，爐內(nèi)的熱平衡就會(huì)受到影響，石灰石的額外熱量不僅涉及石灰石升溫過程中吸收的熱量，也包括石灰石分級(jí)過程中吸收的熱量，而在現(xiàn)代化的氧氣轉(zhuǎn)爐設(shè)備中，本身就是負(fù)能煉鋼，這就使得熱量較為富余，這部分能量正適宜抵消石灰石代替石灰進(jìn)行煉鋼造成的額外熱量支出，能有效提升相應(yīng)的處理工序和管理效率。最關(guān)鍵的是，吸熱比值能被控制在一定的數(shù)據(jù)范圍內(nèi)，提升了操作工序的合理性和綜合價(jià)值?；诖?，石灰石的分解反應(yīng)較為關(guān)鍵，本身會(huì)產(chǎn)生較多的二氧化碳，能有效助力逸出過程形成石灰表面的氣孔，對(duì)于后續(xù)形成熔渣具有較為突出的作用，所以在轉(zhuǎn)爐煉鋼工序中應(yīng)用石灰石代替石灰具有一定的合理性。

（2）在轉(zhuǎn)爐出鋼的過程中，主要是借助余熱進(jìn)行石灰石煅燒，活性度能維持在320mL以上，這就使得相應(yīng)物質(zhì)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)能滿足要求。并且在1200～1500℃石灰石的轉(zhuǎn)化率本身就會(huì)隨著溫度升高而升高，煅燒時(shí)間的增長(zhǎng)必然會(huì)增加轉(zhuǎn)化率，甚至趨近100%。因此，轉(zhuǎn)爐煉鋼使用石灰石造渣能在減少降溫材料使用量的同時(shí)，保證脫磷效果滿足安全管理的標(biāo)準(zhǔn)要求，整體管控結(jié)構(gòu)較為便利，也能維護(hù)產(chǎn)量和基礎(chǔ)質(zhì)量，轉(zhuǎn)爐煉鋼使用石灰石造渣具有可行性。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在低碳經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展進(jìn)步的時(shí)代背景下，轉(zhuǎn)爐煉鋼使用石灰石造渣能順應(yīng)環(huán)保要求，具有一定的合理性和可行性，能在降低煉鋼成本的同時(shí)，真正打造節(jié)能減排的管理工序，因此，全面推廣應(yīng)用具有較好的前景，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)相應(yīng)工作的全面發(fā)展，技術(shù)部門也要對(duì)技術(shù)予以多元化升級(jí)改良。