煉鋼轉(zhuǎn)爐返渣回收利用的工藝探究

張春輝

（新疆八一鋼鐵股份有限公司煉鋼廠）

1 前言

八鋼煉鋼廠鋼渣的處理采用熱悶工藝。其技術(shù)特點是利用水與熱悶坑中熱態(tài)鋼渣接觸產(chǎn)生的蒸汽在一定壓力下充分與鋼渣接觸，促使鋼渣中的f-CaO、f-MgO發(fā)生消解，產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力使鋼渣開裂、粉化，實現(xiàn)渣鋼分離[1]。鋼渣熱悶工藝由于具有渣鋼分離效果好、處理過程污染相對少等優(yōu)點。鋼渣的綜合利用不但可以消除環(huán)境污染，還能夠變廢為寶創(chuàng)造經(jīng)濟效益。八鋼煉鋼現(xiàn)場試驗表明，加尾渣可以降低石灰消耗量，對少渣冶煉有利。但在八鋼現(xiàn)有鐵水及原輔料條件下生產(chǎn)成品[P]含量小于0.015%的鋼種，轉(zhuǎn)爐渣料消耗高，造成煉鋼成本升高。為此在八鋼120t轉(zhuǎn)爐進行了試驗探索，確定經(jīng)濟的轉(zhuǎn)爐爐渣返渣利用的工藝措施。

2 返渣加入對轉(zhuǎn)爐冶煉影響的試驗

試驗?zāi)康模横槍﹁F水Si≤0.5%，鐵水溫度T＞1320℃的實際條件，利用轉(zhuǎn)爐返渣具有TFe含量高、堿度高、有害元素低的特性，通過對轉(zhuǎn)爐渣進行回收，取代部分冷料和石灰，達到進一步降低白云石和石灰用量的目的。

表1 返渣成分

2.1 返渣加入量及加入時間

根據(jù)前期堿度1.2～1.5，理論計算鐵水裝入量為115t時，加入廢鋼量12～14t，控制轉(zhuǎn)爐前期溫度在1450℃以下。加料方案如表2所示。

表2 返渣與輔料加入量 kg/t

渣料加入時間如表3所示，在吹煉中后期根據(jù)實際情況小批量多批次加入，槍位底吹與終點控制與脫磷實驗方案相同。

表3 返渣加入時機的設(shè)計

2.2 返渣加入對轉(zhuǎn)爐脫磷的影響

返渣屬于預(yù)熔渣，加入返渣有利于前期化渣和脫磷[2]，對單渣法冶煉和爐渣法配加返渣進行對比，表4為單渣法冶煉終渣成分，表5為留渣法配加返渣成分。

表4 單渣法冶煉終渣成分 wt.%

表5 留渣法配加返渣渣成分 wt.%

對比表 4、表 5、可知，加入返渣后，渣中（FeO）含量增高，堿度升高，有利于脫磷，渣中(CaO)含量與單渣法相比降低，但是(SiO2)含量降低，堿度有所增加?，F(xiàn)場試驗結(jié)果也證明了留渣法配加返渣脫磷率更高。

由表1可知，返渣成分基本接近轉(zhuǎn)爐渣成分，堿度為2.88、（FeO）含量為14.85%，可以使轉(zhuǎn)爐前期爐渣中的（FeO）迅速提高，促進石灰的熔化，促使初期渣的形成，有利于脫磷反應(yīng)的進行。

由于八鋼鐵水的特殊性，在鐵水Si含量較低P含量較高時，僅以Si含量作為參照計入石灰，會導(dǎo)致渣量不足，難以脫磷。因此需要根據(jù)不同情況進行配加渣料的計算。

（1）按鐵水中Si%計算：

（1）按鐵水中P%計算：

表6 現(xiàn)場試驗爐次加料情況

從表6中可以看出，鐵水[Si]≤0.5%，終點溫度＜1630℃，加入返渣后，脫磷率平均值為92.1%。

2.3 返渣加入對渣料消耗的影響

針對鐵水Si≤0.5%時，鐵水溫度高于1320℃時，試驗過程采用三種方法進行對比試驗：單渣未留渣、單渣全留渣、留渣法配加返渣?，F(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)如表7所示。

試驗爐次脫磷率統(tǒng)計，如圖1中所示。

表7 三種不同操作形式平均消耗（單渣、單渣留渣、留渣法配加返渣）

圖1 入爐鐵水硅含量與鋼水脫磷率

由圖1可以看出：采用單渣未留渣操作方式，[Si]＜0.53%時，可以實現(xiàn)脫磷率大于85%；當[Si]＞0.53%，脫磷率不穩(wěn)定。采用留渣操作發(fā)生，脫磷率達到90%以上。采用留渣法配加返渣操作發(fā)生，在入爐鐵水[Si]＜0.5%時，脫磷率達到90%以上，當鐵水[Si]＞0.5%時，脫磷率達到88%以上。

試驗爐次的石灰消耗情況如圖2所示。

由圖2(B)可知，留渣法配加返渣會使石灰消耗量降低。在0.4%＜[Si%]＜0.5%的鐵水條件下，采用單渣未留渣操作，石灰消耗量平均為45.95kg/t；單渣留渣操作，平均為38.62kg/t；采用留渣法配加返渣操作，在入爐鐵水溫度在1330℃～1360℃、入爐鐵水[P]＜0.20%時，石灰平均消耗為36.11kg/t。增加返渣加入量，可降低石灰消耗。冶煉過程中返渣的使用不但有利于脫磷，而且可以減少石灰、白云石及螢石的加入，有效降低渣料消耗，節(jié)約轉(zhuǎn)爐煉鋼成本[3]。

圖2 入爐鐵水硅含量與石灰消耗量

2.4 返渣循環(huán)利用的次數(shù)

終渣返回下一爐使用，出鋼溫度1660℃、爐渣(P2O5)含量為2.5%時，出鋼磷含量為0.009%～0.025%，計算不同留渣量條件下，加入噸鋼石灰量如圖3所示。

圖3 留渣量對石灰加入量的影響

滿足終點磷含量為0.015%的條件下，連續(xù)留渣爐數(shù)對造渣料加入以及堿度的影響如圖4所示。

圖4 留渣次數(shù)對新加造渣料影響

由圖4可見，滿足脫磷需要的理論新渣料加入量，留渣次數(shù)的增加在不斷增加，但是新渣料的加入量依然是小于不留渣爐次的新渣料加入量，由于隨著連續(xù)留渣爐數(shù)的增加，爐渣磷含量在不斷提高，堿度在不斷下降，因此，需要通過不斷提高新渣料的加入量來削弱這些不利于脫磷的條件，但是當留渣爐數(shù)超過一定爐次，也會導(dǎo)致新渣料的加入量達到或超過正常未留渣爐次的渣料加入量，而此時，連續(xù)留渣就失去其意義，必須采取重新造渣的操作，由圖5可見，連續(xù)留渣爐次可以穩(wěn)定在4～5爐，之后再進行重新造渣。

3 結(jié)束語

在120t轉(zhuǎn)爐采用鐵水Si≤0.5%，鐵水溫度T＞1320℃生產(chǎn)[P]含量小于0.015%的鋼種，配加尾渣的試驗表明：

（1）隨著返渣加入量的逐步增加，渣中FeO含量呈上升趨勢，脫磷率逐步升高，脫磷率平均值為92.1%。

（2）加入返渣后，在 0.4%＜[Si%]＜0.5%，采用單渣未留渣操作，石灰消耗量大于單渣留渣操作的石灰消耗量；留渣法配加返渣在入爐鐵水溫度在1330～1360℃、入爐鐵水[P%]＜0.20%較為有利的條件下進行時，石灰平均消耗為36.11kg/t。渣料消耗呈下降趨勢，可以有效降低石灰消耗且對少渣冶煉極為有利。

（3）返渣連續(xù)使用可以有效降低新石灰的加入量，但隨著循環(huán)利用次數(shù)增加，終渣（P2O5）含量增加，在鐵水[Si]含量小于0.6%情況下，返渣循環(huán)利用次數(shù)不應(yīng)超過5次。