鐵水包廢鋼預(yù)熔預(yù)熱新工藝在某鋼鐵公司的應(yīng)用

楊得軍

（唐鋼國(guó)際工程技術(shù)股份有限公司，河北 唐山 063000）

在轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程中，鐵水和廢鋼是主要的金屬原料。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外很多轉(zhuǎn)爐煉鋼廠為了降低能耗，都在努力為增加轉(zhuǎn)爐廢鋼的熔化能力，借此降低鐵水消耗量。同時(shí)，隨著國(guó)家工業(yè)化的發(fā)展，社會(huì)上的廢鋼越來(lái)越多，在鐵水供應(yīng)能力不足的煉鋼廠，更是在采用各種方法、進(jìn)行多種試驗(yàn)，以增加廢鋼比例[1-4]。

1 轉(zhuǎn)爐高廢鋼比冶煉技術(shù)現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)外轉(zhuǎn)爐煉鋼增加廢鋼裝入量，主要采取下列措施：

（1）在轉(zhuǎn)爐外將廢鋼加熱，將加熱后的廢鋼裝入轉(zhuǎn)爐內(nèi)，再兌鐵水，用通用的轉(zhuǎn)爐氧槍煉鋼。這種工藝可以提高轉(zhuǎn)爐廢鋼裝入量，但廢鋼在爐外加熱，數(shù)量有限，加熱的溫度有限，廢鋼比不能大幅度提高。

（2）將廢鋼裝入轉(zhuǎn)爐內(nèi)，用燃燒器的高溫火焰加熱廢鋼。這種工藝可以大幅度地提高轉(zhuǎn)爐廢鋼裝入量，但廢鋼在轉(zhuǎn)爐內(nèi)加熱，占用很多時(shí)間，降低轉(zhuǎn)爐作業(yè)率，影響鋼的產(chǎn)量。某鋼鐵公司采用在空鐵水包中加入廢鋼，采用新型多孔氧燃槍設(shè)備，通過(guò)新型多孔氧燃槍噴射出的燃?xì)馀c氧氣，對(duì)鐵水包內(nèi)廢鋼進(jìn)行預(yù)熔預(yù)熱。鐵水包中加入高爐鐵水后，可實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)熔預(yù)熱后的廢鋼進(jìn)行熔化。

2 新型多孔氧燃槍設(shè)備

（1）通用轉(zhuǎn)爐氧槍。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐是目前世界上最主要的煉鋼設(shè)備。通過(guò)設(shè)置在轉(zhuǎn)爐上方的轉(zhuǎn)爐氧槍?zhuān)蜣D(zhuǎn)爐內(nèi)吹氧，精煉鋼水進(jìn)行煉鋼。目前，各國(guó)通用的轉(zhuǎn)爐氧槍是由三層套管組成，內(nèi)層鋼管通氧氣，氧氣通過(guò)紫銅的噴頭進(jìn)行噴吹；冷卻水由中層鋼管進(jìn)入，冷卻氧槍與噴頭；冷卻水經(jīng)外層鋼管與中層鋼管之間的環(huán)縫返回。這種氧槍只有吹氧的功能。通過(guò)氧氣與鐵水中的碳、硅、錳、磷、硫及鐵等元素，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，放熱進(jìn)行煉鋼。除鐵水的內(nèi)能外，不能引入外部熱源。

（2）新型多孔氧燃槍。多孔氧燃槍是一種具有燃燒和吹氧兩種功能的設(shè)備，既可以應(yīng)用在鐵水包對(duì)廢鋼進(jìn)行預(yù)熔預(yù)熱，又可以取代電爐供電設(shè)備或取代氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的普通轉(zhuǎn)爐氧槍來(lái)實(shí)現(xiàn)煉鋼。

圖1 多孔氧燃槍

如圖1所示，它由四層套管組成，四層套管由內(nèi)向外依次形成氧氣通道1、燃?xì)馔ǖ?、冷卻水進(jìn)水通道3和冷卻水的回水通道4，氧燃槍噴頭5于進(jìn)氧氣通道、燃?xì)馔ǖ李^部出口對(duì)應(yīng)處分別設(shè)氧氣噴孔7和燃?xì)鈬娍?，進(jìn)水通道和回水通道之間通過(guò)氧燃槍噴頭聯(lián)通，氧燃槍槍體上依次設(shè)置有與進(jìn)氧氣通道1聯(lián)通的進(jìn)氧氣支管8、與燃?xì)馔ǖ?聯(lián)通的進(jìn)燃?xì)庵Ч?，與冷卻水進(jìn)水通道3聯(lián)通的進(jìn)水支管10，與回水通道4聯(lián)通的回水支管11。同時(shí)向煉鋼爐內(nèi)噴吹燃?xì)夂脱鯕?，燃?xì)饬鞴珊脱鯕饬鞴尚纬砂殡S流，每一股伴隨流，氧氣流股在中心，燃?xì)饬鞴森h(huán)繞在氧氣流股的周?chē)蛘呷細(xì)饬鞴稍谥行?，氧氣流股環(huán)繞在燃?xì)饬鞴傻闹車(chē)?/p>

氧氣噴孔和燃?xì)鈬娍椎臄?shù)目相同或呈一定倍數(shù)，噴孔數(shù)目為三孔、四孔、五孔、六孔的一定倍數(shù)。

氧燃槍的燃?xì)馔ǖ纼?nèi)使用可燃燒介質(zhì)為煤氣、天然氣、石油液化氣或柴油。

3 鐵水包廢鋼預(yù)熔預(yù)熱新工藝

（1）工藝流程概述。轉(zhuǎn)爐裝鐵結(jié)束后，在100t規(guī)模的空鐵水包內(nèi)加入5t～8t廢鋼，由多孔氧燃搶燃?xì)饪讎姵龅娜細(xì)夂脱鯕鈬娍讎姵龅牟糠盅鯕?，在鐵水包內(nèi)燃燒，形成高溫火焰，并發(fā)出大量的熱量，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢鋼的預(yù)熔預(yù)熱，至廢鋼快速預(yù)熱站進(jìn)行廢鋼加熱，加熱時(shí)間5min～8min，加熱溫度至800℃左右，然后加蓋進(jìn)行保溫，再轉(zhuǎn)移至煉鐵區(qū)加入鐵水。出鐵過(guò)程中，高溫鐵水將加熱烘烤過(guò)的廢鋼全部熔化。

鐵包廢鋼預(yù)熔預(yù)熱系統(tǒng)配套接入現(xiàn)有除塵系統(tǒng)。可以滿(mǎn)足高溫?zé)煔獾某龎m需要，粉塵單獨(dú)回收，風(fēng)量核定按照氧燃槍氣體上限設(shè)計(jì)，約為20000Nm3/h。

轉(zhuǎn)爐廢鋼預(yù)熱系統(tǒng)不需增加額外水量，鐵包廢鋼預(yù)熱系統(tǒng)需增加設(shè)備冷卻水300m3/h。

控制系統(tǒng)為設(shè)備鐵水包廢鋼預(yù)熱成套設(shè)施。

（2）廢鋼技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（理論計(jì)算）。按正常工況考慮，鐵水罐接鐵水110t、兌廢鋼4t～8t為基準(zhǔn)，計(jì)算得出的鐵水包預(yù)熱廢鋼技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 鐵水包預(yù)熱廢鋼技術(shù)指標(biāo)（理論計(jì)算）

根據(jù)表1進(jìn)行的測(cè)算，加廢鋼預(yù)熱800℃，鐵包廢鋼可增加8t左右（鐵水消耗降低80kg/t），但鐵水溫度降低36℃左右（按理論計(jì)算鐵水消耗升高36kg/t），最終可實(shí)現(xiàn)鐵水包廢鋼比最高位8%，并降低煉鋼鐵水消耗約40kg/t左右。

由于對(duì)轉(zhuǎn)爐裝鐵結(jié)束后的空鐵水包的余熱實(shí)現(xiàn)綜合利用，同時(shí)因?yàn)轭A(yù)熔預(yù)熱后減少鐵水溫降，縮短了轉(zhuǎn)爐冶煉所需要的時(shí)間，對(duì)企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排起到一定作用。

3.3 廢鋼烘烤試驗(yàn)實(shí)踐

廢鋼烘烤項(xiàng)目進(jìn)行熱試兩個(gè)包次，分別為二期14#及6#鐵水包，測(cè)試情況見(jiàn)表2。

表2 鐵水包預(yù)熱廢鋼技術(shù)指標(biāo)（試驗(yàn)值）

烘烤結(jié)束拉至高爐接鐵水，接鐵水后廢鋼全部融化，撈渣及轉(zhuǎn)爐裝鐵過(guò)程未發(fā)現(xiàn)有結(jié)坨現(xiàn)象，達(dá)到相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求（單次廢鋼加入量5t～8t，烘烤5min～8min，溫度500min～800min）。烘烤過(guò)程除塵系統(tǒng)良好，無(wú)煙塵溢出現(xiàn)象。

同時(shí)由上述數(shù)據(jù)可知，廢鋼烘烤后對(duì)鐵水溫度無(wú)明顯影響，但鐵水碳含量下降約0.20%，鐵水P含量降低約0.010%，與理論計(jì)算降低量基本一致。

廢鋼烘烤圖片見(jiàn)圖2。

4 優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)

①由于帶來(lái)外部熱源，可大幅提高廢鋼比。②由于廢鋼比鐵水經(jīng)濟(jì)并環(huán)保，特別是鐵水不足的鋼鐵公司，增加廢鋼裝入量，可以降低轉(zhuǎn)爐煉鋼成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。③由于火焰溫度高，爐渣熔化快，可以縮短煉鋼時(shí)間，增加鋼產(chǎn)量。④由于化渣快、化渣好，有利于去除鋼中雜質(zhì)，提高鋼的質(zhì)量。⑤由于具有加熱功能，當(dāng)鋼水溫度低時(shí)，可以快速升溫，有利于煉鋼的順利進(jìn)行。⑥燃?xì)獍殡S氧氣一起噴出，火焰溫度高，氧氣流股剛性好，穿透能力強(qiáng)，有利于溫度均勻。

圖2 廢鋼烘烤圖片

5 結(jié)論

本文通過(guò)敘述國(guó)內(nèi)外增加轉(zhuǎn)爐廢鋼比冶煉技術(shù)，對(duì)國(guó)內(nèi)某鋼鐵公司現(xiàn)有4#轉(zhuǎn)爐100t鐵水包建設(shè)預(yù)熔預(yù)熱處理工藝進(jìn)行研究，使鐵水包廢鋼比最高為8%，理論上實(shí)現(xiàn)降低煉鋼鐵水消耗約40kg/t。同時(shí)因?yàn)轭A(yù)熔預(yù)熱后減少鐵水溫降，縮短了轉(zhuǎn)爐冶煉所需要的時(shí)間，對(duì)企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排起到一定作用。