鐵水包渣厚和成分硫變化分析

陳貴

【摘要】針對鐵水進入煉鋼廠后鐵水硫增多的現(xiàn)象，研究了鐵水包中的渣厚變化與對應清理后的魚雷罐使用次數(shù)、渣中硫元素的變化。對鐵水渣的相關測量、檢測和計算，發(fā)現(xiàn)鐵水包渣的厚度和渣中硫含量，與清理后的魚雷罐使用次數(shù)有關。控制好魚雷罐清理后的使用次數(shù)，可以降低鐵水包渣的硫含量。

【關鍵詞】鐵水、硫元素、渣厚、魚雷罐

0、前言

梅鋼公司高爐鐵水采用魚雷罐儲存和運輸，在煉鋼廠進行倒罐到鋼廠用鐵水包，由鐵水包采用鎂粉石灰粉的復合噴吹法進行脫硫，而噴吹鎂粉量由脫硫模型計算，其中主要由鐵水原始硫確定，因此他們對鐵水脫硫效果影響很大，相關研究也非常多。但鐵水脫硫效果除這因素影響外，鎂粉脫硫還受原始鐵水渣量和鐵包渣中硫含量的影響，而梅鋼公司還采用魚雷罐加廢鋼工藝，廢鋼中的雜質元素、魚雷罐耐材等均影響最終的脫硫效果。同時煉鐵的鐵水產量以煉鋼廠倒罐時計量為準，并采用固定扣渣方式計產，而高爐出鐵帶渣量也成為影響鐵水產量計量的關鍵因素。鐵包渣的成分含量以及影響因素等的研究分析并不多，需要我們進行進一步的分析和研究。為了解引起鐵水從煉鐵廠到煉鋼廠后硫增多的原因，以及鐵水包中渣的重量，開展了鐵水渣的測量、檢測和計算等工作。進行了鐵水渣的厚度測量，并取了高爐渣樣和鐵水包渣樣進行密度測量。

1、鐵水包渣厚測量分析

本次實驗（6月18日、21日和22日共三天）分三次測量了11個鐵水包次的渣厚，并且在測量前對魚雷罐加廢鋼情況、鐵水包渣的渣況進行了分類。分為干渣和油渣、加廢鋼與不加廢鋼、鐵水溫度幾種狀態(tài)。具體渣厚測量數(shù)據(jù)見表1。

根據(jù)表1數(shù)據(jù)可知，鐵水包渣厚與鐵包的渣況，即干渣還是油渣，對應關系不明顯在這兩種情況下，油渣的渣厚都比較低，最大值僅3.8cm，最小圍毆2.0cm，因此在油渣情況下，渣厚是較薄的。鐵水包渣厚與魚雷罐加或不加廢鋼，對應關系也不明顯，加廢鋼時，最大值為9.0cm，最小值為2.0cm，不加廢鋼時，最大為10.5cm，最小為2.5cm，變化較大，無規(guī)律。鐵水包渣厚，與鐵水溫度的高低，對應關系也不明顯，溫度低時，1335℃時渣厚達到10.5cm，溫度高達1402℃時為2.5cm。鐵水包渣厚，與清理后的魚雷罐使用次數(shù)，有一定的關聯(lián)性，如6月18日測量的制造命令號分別是31108299和31108337，清理后的魚雷罐使用次數(shù)分別是25次和35次，對應的鐵水包渣厚分別高達9.0厘米和10.5厘米，而渣厚在2.0-5.0厘米的其余9包次的清理后魚雷罐使用次數(shù)的平均值是10.1次，即魚雷罐清理后的使用次數(shù)增加，則鐵水包渣厚有增厚的趨勢，反之，有降低的趨勢。

本次測量的渣厚平均為4.44厘米，與往年相比，渣厚數(shù)值最低。歷次測量的鐵水包渣厚見表2。

往年測量了三次，分別是2009年、2010年和2017年，但2010年測量的鐵水包渣厚數(shù)值不穩(wěn)定，波動太大，在3.5-14厘米，當時渣況不良，鐵水包表面的渣呈團塊狀，引起測量偏差大，數(shù)值客觀性不強，故不作對比分析用。而引起前面三次渣厚值大的因素是清渣后的使用次數(shù)多引起。

2、鐵水包渣重的計算

鐵水包的渣重指的是熱態(tài)下的重量。鐵水包渣的直徑為344.2厘米，渣厚平均為4.44厘米。所取的鐵水包渣的冷態(tài)密度平均為2.35g/cm3，高爐渣的冷態(tài)密度平均是2.84g/cm3，熱態(tài)密度平均為3.34g/cm3，高爐渣的冷態(tài)密度比熱態(tài)密度平均小14.97%。

在取鐵水包渣樣時，由于取樣條件不具備，致使所取的渣樣不符合要求，混有泥土、揮發(fā)份和鐵，使得各鐵水包渣樣的冷態(tài)密度波動大（2.27-2.75g/cm3），正因為如此，其熱態(tài)密度沒做成。

而高爐渣冷態(tài)密度波動?。?.70-2.90g/cm3），熱態(tài)密度波動也?。?.28-3.37g/cm3），因此按高爐渣密度代替鐵水包渣密度較合理。另外，由于計算的是熱態(tài)鐵水包的渣重（所測量的渣厚也是熱態(tài)下的），故按高爐熱態(tài)渣密度計算客觀。

鐵水包渣重按如下公式計算：

渣重=3.14*R2*h*γ

式中：

R：鋼包內徑之半，cm;

H：渣厚，cm;

γ：渣密度，g/cm3

故渣重計算為：

3.14*（344.2cm/2）2*4.44cm*3.34g/cm3=1379179.6g≈1.38噸

由以上計算可見，本次測量的鐵水包渣重平均為1.38噸（占鐵水重量百分比1.01%），與往年歷次測量的鐵水包渣重及占鐵水重量百分比的對照情況見表3。

由表3可見，本次測量的鐵水包渣重數(shù)值接近2009年，但與2017年的有一定差距。由于往年計算渣重時，使用的渣密度是冷態(tài)密度，不是熱態(tài)密度。由上所知，冷態(tài)密度比熱態(tài)密度小14.97%，故計算出的渣重客觀性不強，因此，必須對往年計算的渣重進行修正，才能進行對比分析。

本次計算鐵水包渣重時，密度值是熱態(tài)下的渣密度，然后用熱態(tài)的渣厚數(shù)值進行計算，這樣得出的熱態(tài)下的渣重比較合理。因此，對前表3中的2009年和2017年的渣重加以修正，多增加14.97%，則這三次的鐵水包中的渣重情況如表4所示。

可見，對前二次計算的鐵水包渣重進行修正后，這三年的鐵水渣所占鐵水重量百分比波動相對小了些，基本在1.0%左右。說明梅鋼鐵水包的渣占鐵水重量百分比是相對穩(wěn)定的。因此上文中提到本次測量的鐵水包渣厚和渣重的數(shù)值是這三年三次中最低的，其實是目前煉鋼轉爐加料實現(xiàn)“大廢鋼比”而減少了鐵水包裝入量，渣也隨著減少，但從渣鐵重量百分比來看，都是基本處于同一水平。

3、高爐鐵水渣與鐵水包渣的硫分析

取了鐵水包渣樣9個，高爐渣樣11個，做了硫分析。詳細見表5和表6。

由表5所示的高爐渣硫含量的情況可見，不論是幾號高爐（渣樣編號分隔號前一位是高爐號），其渣硫含量比較穩(wěn)定，在1.0%左右，說明高爐生產是穩(wěn)定的，高爐渣中的硫含量也基本穩(wěn)定，符合高爐冶煉脫硫原理，梅鋼公司高爐生產的原料條件和脫硫也穩(wěn)定。

但表6所示的鐵水包渣的硫含量總體比較低，但波動較大，最低僅0.162%，最高達1.5%以上，其中有兩包渣的硫含量達到1.547%和1.569%，經過對比，發(fā)現(xiàn)與其對應的清理后的魚雷罐使用次數(shù)有一定的關聯(lián)性，即清理后的魚雷罐使用次數(shù)高，則鐵水包渣的硫含量有增高趨勢，這部分數(shù)據(jù)應該是反常數(shù)據(jù)，從理論上分析，高高爐出鐵帶入魚雷罐中的渣的來源看，主要是由以下來源，高爐渣、鐵溝料、魚雷罐加廢鋼帶入渣，鐵水包中渣，而高爐渣已經檢測出值，鐵溝料中的硫含量雖然未檢測，但也不會高，魚雷罐加廢鋼所帶入的硫含量雖受廢鋼中雜質元素比如油污等影響，但這些油污在加入時會揮發(fā)，不會過多的帶入硫含量。而使硫含量增高的可直接測量的來源是鐵水包脫硫后，鐵包中殘存的鐵渣所引起，因為鐵水包脫硫是一個高效脫硫，使鐵水中硫含量聚集到鐵水渣的過程，如果鐵包渣未到干凈或者殘留，會引起鐵包取渣樣硫含量的準確性。但魚雷罐清渣也是控制魚雷罐渣量的最有效的辦法，特別是魚雷罐使用次數(shù)多時。因此，當清理后的魚雷罐的使用次數(shù)在20次以下時，可以有效規(guī)避魚雷罐使用的影響。

4、結論

對鐵水包渣的工作，從渣厚、密度、渣重和硫含量等方面進行了測量、檢測、統(tǒng)計和計算，相關結論如下：

鐵水包渣厚平均為4.44厘米，比往年測量數(shù)值有不同程度的降低，主要是清渣后魚雷罐使用次數(shù)控制較好。在正常使用時，鐵水包的渣厚在4.2厘米之內。如果鐵水包渣厚過高，則首先要考慮魚雷罐使用次數(shù)這個因素。

鐵水包渣厚與渣況（即干渣還是油渣），與魚雷罐加或不加廢鋼，與鐵水溫度的高低等，未顯示出關聯(lián)性。

測量的鐵水包渣厚和渣重的數(shù)值比往年低，其實是目前煉鋼因實現(xiàn)“大廢鋼比”而減少了鐵水包裝入量，渣也隨著減少，但從渣鐵重量百分比來看，都是基本處于同一水平。

本次對渣樣分析了硫含量，發(fā)現(xiàn)鐵水包渣的硫含量波動性大，而高爐渣硫含量穩(wěn)定性好。經對照清理后的魚雷罐使用次數(shù)，發(fā)現(xiàn)與使用次數(shù)的高低有一定的關聯(lián)性，即使用次數(shù)高，則鐵水包渣的硫含量就有高的趨勢，反之，就有低的趨勢。根本原因與鐵包渣清理關系較大，今后要重點關注鐵水包掛渣的影響。同時也顯示出鎂粉脫硫后扒渣的重要作用。

在本次鐵水包渣的測量工作中，最為突出的問題就是鐵水包渣的厚度與渣中硫含量，都與清理后的魚雷罐使用次數(shù)存在如上所述的關聯(lián)性。

參考文獻：

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