許維康

0 引言

目前全世界范圍內(nèi)的鋼鐵企主要采用轉(zhuǎn)爐煉鋼方式。國內(nèi)的鋼鐵企業(yè)，每生產(chǎn)1t鋼水需要消耗30～60kg石灰，8～30kg輕燒白云石或生燒白云石，并產(chǎn)生70～120kg轉(zhuǎn)爐爐渣。由于轉(zhuǎn)爐爐渣經(jīng)濟(jì)價(jià)值低，所以降低造渣材料的消耗、實(shí)現(xiàn)少渣高效冶煉己成為轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝的發(fā)展方向。山鋼集團(tuán)日照公司煉鋼部自2018年開始在首鋼SGRS工藝基礎(chǔ)上，通過兩座轉(zhuǎn)爐共計(jì)6354爐次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)研究，得到并應(yīng)用了適合該部門生產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐少渣冶煉技術(shù)。

1 SGRS工藝簡介

SGRS工藝“留渣一雙渣”，該工藝國內(nèi)最早在首秦公司和首鋼遷安進(jìn)行推廣并試驗(yàn)生產(chǎn)。該工藝與MURC法類似，屬于雙渣法，主要包含以下過程：（1）上一爐鋼出鋼后，留下脫碳渣;（2）進(jìn)行液渣固化操作，并通過人工進(jìn)行固化效果確認(rèn);（3）加入廢鋼和鐵水，進(jìn)行脫磷吹煉，脫磷結(jié)束后進(jìn)行一倒渣操作，將脫磷渣排掉;（4）進(jìn)行脫碳操作，吹煉結(jié)束后出鋼、留渣，重復(fù)操作。工藝流程如圖1所示。因該工藝能有效的減少渣量，降低鋼鐵料消耗，故將其命名為SGRS（SlagGeneration ReducedSteelmaking）工藝[1]。

2 前期造渣的控制

轉(zhuǎn)爐造渣制度以使用石灰來保證渣中CaO含量、用鎂球來調(diào)節(jié)渣中MgO的含量、用生白云石來補(bǔ)充CaO和MgO，再根據(jù)轉(zhuǎn)爐的熱量平衡以及化渣情況用燒結(jié)礦（或礦石）來調(diào)節(jié)溫度為原則[2]。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的鐵水溫度、鐵水中Si和P 的含量、鐵水比和爐渣堿度來確定具體渣料的種類以及數(shù)量。

2.1 前期造渣堿度控制

（1）石灰加入量。主要是根據(jù)鐵水中的[Si]和[P]含量來確定，采用經(jīng)驗(yàn)公式來確定，如式（1）所示。

WCaOeff=2.2×（W[Si]+W[P]）/（WCaOeff）×R×1000（1）

式中WCaOeff為石灰中的CaO有效含量;R為爐渣的堿度。

（2）石灰的熔解由于是石灰中的Ca0與爐渣中的FeO與Si02等形成新相低熔點(diǎn)化合物，鋼水的溫度比爐渣的熔點(diǎn)高50～200℃是冶煉的基本要求，這樣可以保證更好地促進(jìn)石灰的熔化，從而提高石灰的利用率，除Fe0和CaF外，其他簡單氧化物的熔點(diǎn)都很高，它們在煉鋼溫度下難以單獨(dú)形成熔渣，實(shí)際上它們是形成多種低熔點(diǎn)的復(fù)雜化合物[3]。

轉(zhuǎn)爐在脫磷過程的造渣工藝中，石灰熔點(diǎn)高達(dá)2570℃，初渣中的Si02與石灰塊外圍的Ca0晶?；蛘邉倓?cè)苋氤踉械腃a0起反應(yīng)，生成固態(tài)化合物Ca0·Si02，3Ca0·2Si02，2Ca0·Si02，3Ca0·Si02等，這些固態(tài)化合物的熔點(diǎn)分別為1550，1480，2130，2050℃[4]。綜上所述，冶煉初期生成低熔點(diǎn)的硅鈣石3Ca0·2Si02，才可以保證在較低的溫度下能迅速形成流動(dòng)性好的熔渣，而硅鈣石的堿度R=1.4。依據(jù)此原理，通過兩座轉(zhuǎn)爐共計(jì)6354爐次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可得：吹煉前期堿度控制在1.6～1.9時(shí)，爐渣的脫磷率較高且流動(dòng)性最好。

2.2 前期渣中氧化鐵控制

吹煉前期，當(dāng)爐渣堿度達(dá)到2.0左右時(shí)，石灰在熔化的過程中會伴隨有高熔點(diǎn)的2Ca0·Si02生成，此時(shí)會造成爐渣返干。爐渣中的Fe0能2Ca0·Si02結(jié)合主要生成熔點(diǎn)為1205℃的2Fe0·Si02，當(dāng)爐渣Fe0含量偏高時(shí)，會與Ca0生成Ca0·Fe203，2Ca0·Fe203，Ca0·2Fe203等低熔點(diǎn)化合物。通過對兩座轉(zhuǎn)爐共計(jì)6354爐次的轉(zhuǎn)爐渣系進(jìn)行研究可得：當(dāng)轉(zhuǎn)爐前期爐渣（Fe0）>20%時(shí)，爐渣的熔點(diǎn)最低、流動(dòng)性好，可獲得較高的脫磷、脫硫率，其中脫磷率最高可達(dá)到97%。

3 過程控制

3.1 過程加料控制

以SGRS為基礎(chǔ)，經(jīng)過對兩個(gè)爐座共計(jì)21300爐的摸索和實(shí)踐得出，依照下爐鋼種將上爐終渣留下1/3～1/2的量，作為下爐冶煉的渣料，可使石灰的消耗量在單渣法基礎(chǔ)上減少5～8kg/t。針對本公司高爐鐵水條件，總結(jié)出轉(zhuǎn)爐“留渣”工藝物料加入標(biāo)準(zhǔn)為：頭批料加入堿度按1.5左右控制，終渣堿度按3.0左右控制。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際中轉(zhuǎn)爐終渣氧化性的強(qiáng)弱決定來留渣量，待脫磷期結(jié)束后，再根據(jù)實(shí)際情況倒?fàn)t倒渣，原則上要排盡爐渣。

對于吹煉前期氧槍槍位的控制，是能否迅速造渣形成泡沫渣的關(guān)鍵。若槍位過高，則會使攪拌不充分，導(dǎo)致石灰容易結(jié)團(tuán)，石灰有效利用率低;反之又得不到足夠的Fe0，并且由于升溫太快導(dǎo)致前期脫磷效果差。因此，吹煉過程槍位的高低對爐內(nèi)的石灰融化形成泡沫渣起著至關(guān)重要作用。該廠規(guī)定在開吹2-3min后，適當(dāng)抬高槍位（100-200mm），如果爐渣變稠，可同時(shí)結(jié)合加入礦石的方法提高渣中的氧化鐵含量。參考物料平衡和熱平衡計(jì)算結(jié)果進(jìn)行確定，通過實(shí)踐，轉(zhuǎn)爐開吹槍位較傳統(tǒng)單渣工藝提高0.1m，控制在距液面1.6m，氧氣流量控制由30000m3/h調(diào)整為32000m3/h，加強(qiáng)前期熔池?cái)嚢?下槍著火30s后加入頭批料，嚴(yán)禁吹煉前加入回爐鐵等物料。

3.2 過程供氧控制

少渣煉鋼脫碳轉(zhuǎn)爐全過程頂吹氧槍槍位采用“高-低-低”三段式控制較為合理，由于入爐鐵水硅、錳含量較低，碳氧反應(yīng)提前，渣量很少，前期槍位低會造成金屬噴濺，同時(shí)硅的減少給煉鋼初期成渣帶來困難，采用較高槍位操作便于快速成渣，增加吹煉前期渣中氧化鐵的含量，然后根據(jù)化渣情況逐步降低槍位[5]。通過對兩座轉(zhuǎn)爐共計(jì)6354爐次的轉(zhuǎn)爐渣系進(jìn)行研究可得：少渣吹煉前期氧氣流量應(yīng)適當(dāng)降低，吹煉后期加大底吹氣體流量，這樣有利于減少鐵損和提高錳的收得率。

3.3 過程溫度控制

采用脫硫鐵水吹煉時(shí)，過程溫度控制是建立在合理選用造渣料和廢鋼用量的基礎(chǔ)上，以平衡因鐵水溫降和放熱元素減少而導(dǎo)致的熱量改變?yōu)樵瓌t。一般通過合理配比造渣料和廢鋼用量就可實(shí)現(xiàn)熱平衡。通過對兩座轉(zhuǎn)爐共計(jì)6354爐次的轉(zhuǎn)爐渣系進(jìn)行研究可得：吹煉前期控制低溫，控制過程溫度，勁量使鋼水成分經(jīng)TSO測量，溫度達(dá)到1580～1600℃、碳含量達(dá)到0.40%左右時(shí)，可滿足冶所有鋼中的終點(diǎn)需求，并且P含量低至0.006%。

4 結(jié)語

（1）吹煉前期堿度控制在1.6～1.9時(shí)，爐渣的脫磷率較高且流動(dòng)性最好。

（2）當(dāng)轉(zhuǎn)爐前期爐渣（Fe0）>20%時(shí)，爐渣的熔點(diǎn)最低、流動(dòng)性好，可獲得較高的脫磷、脫硫率，其中脫磷率最高可達(dá)到97%。

（3）少渣吹煉前期氧氣流量應(yīng)適當(dāng)降低，吹煉后期加大底吹氣體流量，這樣有利于減少鐵損和提高錳的收得率。

（4）吹煉前期控制低溫，控制過程溫度，勁量使鋼水成分經(jīng)TSO測量，溫度達(dá)到1580～1600℃、碳含量達(dá)到0.40%左右時(shí)，可滿足冶所有鋼中的終點(diǎn)需求，并且P含量低至0.006%。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳志平，王多剛，虞大俊，左康林.轉(zhuǎn)爐煉鋼少渣冶煉技術(shù)的探索實(shí)踐[J].寶鋼技術(shù)，2014（06）.

[2]趙素華，潘秀蘭，慧智.少渣煉鋼上藝的進(jìn)步與展望[J]. 鞍鋼技術(shù)，2008（6）：13-16.

[3]王富亮，徐國義，李超，等.鞍鋼260t轉(zhuǎn)爐少渣冶煉實(shí)踐[J].鞍鋼技術(shù)，2013（4）：43-5.

[4]黃?？?鋼鐵冶金原理[M].北京：冶金上業(yè)出版社，2002.

[5]趙廣諳，余海明.120t轉(zhuǎn)爐少渣煉鋼的工作實(shí)踐[J].新疆鋼鐵，2015（2）.