轉爐應用石灰石煉鋼技術實踐

高賢強 楊小龍

關鍵詞：轉爐煉鋼;煉鋼技術;石灰石;轉爐技術

引言

轉爐煉鋼過程所依靠的主要材料就是石灰，而石灰是我們日常隨處可見的石灰石所煉制而來的。然而隨著科技應用的進步，石灰石的使用范圍越來越大，所以現(xiàn)在石灰石正面臨著資源枯竭的危機。也就是現(xiàn)在的轉爐煉鋼過程成本增加，從而威脅到現(xiàn)在的鋼鐵企業(yè)生存。幸運的是各大煉鋼廠，都在近期完成了對新型石灰石工藝的研制，使得現(xiàn)在的石灰成本得到下降。根據(jù)研究表明，現(xiàn)在的鋼鐵業(yè)市場比以往已經(jīng)高出了20%的經(jīng)濟效益。

1利用石灰石代替石灰造渣的概述

在使用造渣進行工業(yè)生產(chǎn)的時候，主要是防止金屬液內部混有P和S這兩種元素?？梢员ＷC鋼鐵容器內部的流動性以及酸堿度。在快速形成爐渣這一方面我們應該注意溫度的考量以及對渣化的緊急控制，一旦出現(xiàn)轉換現(xiàn)象，就要立刻進行添加劑，防止渣化退去。溫度的控制是煉鋼過程最重要的一環(huán)，通過控制溫度可以提升鋼材質量，保證煉鋼過程的穩(wěn)定進行。但是每種鋼的溫度控制都不一樣，因此也需要根據(jù)每個鋼的特點來進行準確的溫度控制。并且為了更好的應用煉鋼過程中產(chǎn)生出的其他熱量，就要通過添加適量的降溫物質類似于鐵礦石等等，確定鋼材的余熱被充分利用。石灰石的主要成分為CaCOa，煅燒成為石灰的溫度一般在1000～1200℃。因此，燒成的石灰攜帶了較多的熱能，高溫石灰必須降溫后才能運輸，通過皮帶到達轉爐料倉進入轉爐時己接近常溫，然后石灰在轉爐中再吸熱升溫化渣。很明顯，這一過程石灰先降溫再升溫存在能量浪費。而公司受入爐冷料不足的影響，冶煉過程存在較高的富裕熱量，大量的礦石需要在冶煉后期加入，過程存在回收率低、成本高的現(xiàn)象。石灰石中CaCOa含有44%質量的C02，在煉鋼前期，這部分C02受熱分解出來后，可以與lFe]、[si]、[Mn]、[c]等發(fā)生氧化反應，起到良好的助熔攪拌作用，并且符合轉爐低溫、高堿度脫磷的相關條件。

2轉爐應用石灰石煉鋼技術實踐探討

2.1煉鋼造渣工藝原理

轉爐煉鋼過程中主要工藝操作之一就是造渣工藝。控制成渣過程就是為了實現(xiàn)快速成渣。吹煉初期時候，由于si的快速氧化，使得爐渣中二氧化硅的含量上升到20%，隨著加入的石灰石逐漸開始溶解，爐渣中CaO的含量也隨之不斷的增加。當鐵水si的氧化過程接近結束后，爐渣中二氧化硅的含量才會逐漸降低。吹煉初期過程中影響石灰石溶解的主要原因，即液體爐渣和石灰石的界面上生成高熔點的2CaO·si0，等，當二氧化硫的含量超過25%的時候，石灰石的溶解速度就會逐步降低，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)可能和2CaO·siO，硬殼的生成過程有關。

2.2石灰在煉鋼造渣過程中的作用

如圖1所示，在氧氣轉爐煉鋼過程中，鐵水中的si、Mn、P等元素被氧氣氧化成siO，、UrlO～]P205，這些氧化物總體上呈酸性，需要加入呈堿性的氧化物作為熔劑來中和。而價廉源廣的堿性物料是生石灰（簡稱石灰），其Cao含量超過90%，因此石灰是最重要的煉鋼造渣材料。

對于鋼水而言，P和S是需要被去除的有害元素。P被氧化生成了呈酸性的P205，必須與呈堿性的CaO反應形成復合氧化物才能穩(wěn)定地保留在渣中：

為了保證爐渣具有良好的脫P和脫s效果，石灰的加入量需要保證爐渣堿度（CaO/Si02）達到3.0～3.5。

2.3噴濺的預防與控制

噴濺是轉爐冶煉過程中時有發(fā)生的現(xiàn)象，往往會造成大量的金屬損失。除此之外，噴濺還會提高渣料用量和溫度損失，劇烈沖刷使爐齡縮短。影響轉爐噴濺的因素很多，如鐵水條件不穩(wěn)定、廢鋼比小、操作不當?shù)取４禑捴邪l(fā)生噴濺時不能輕易降槍，因為降槍后碳氧反應更加激烈，會加劇噴濺。應采取適當提槍迅速壓槍或加入少量石灰石進行壓渣，緩和碳氧反應，降低熔池升溫速度，同時借助氧氣射流的沖擊吹開爐渣，排出氣體。

2.4實踐應用

在某煉鋼廠中的石灰石全部是來自最優(yōu)質的石灰石礦。通過這種石灰石礦煉鋼可以大大提高煉鋼的效率。通常石灰石的直徑是保持在20～40毫米之間。并且質地均勻，保證在干燥情況下沒有其他因素的干擾。煉鋼過程的第一步就要先開啟轉爐，然后利用高壓槍促使氧化鐵來進行反應，主要是保證鍋爐內部的燃燒充分。為了保證充分的時候，也可以通過添加煤球和石灰石礦的方式來使燃燒更加劇烈。當然要融化之后要迅速將成渣進行加入，并根據(jù)一定的比例對爐內實際的鋼材含量進行綜合評定。在該過程中要利用氧槍不斷的對內部金屬溶物進行混合。要隨時注意爐內干燥情況的發(fā)生，如果出現(xiàn)干燥的情況要立刻進行添加石灰石等降溫物質進行降溫。最后再使用常用的降溫劑，對熔爐內部進行降溫保護。然后始終觀察內部金屬渣化的反應，一旦出現(xiàn)臨界點就要立刻終止實驗并抽取內部的一部分溶液來進行對比，以判斷出內部的鋼材質量。通過該實驗我們可以充分的發(fā)現(xiàn)，比起利用石灰來進行生產(chǎn)，通過利用石灰石更能夠使整個過程更加穩(wěn)定更加效率。從化學角度上分析，石灰石與鋼材的相性更加合適，二者可以釋放出更大的熱量，從而降低燃料的成本，從而還能保證鋼材的化學性質穩(wěn)定。而從另一方面上來看通過加入的石灰石也可以充分的消耗鋼材內部的剩余熱量，從而達到保護爐體保護鋼鐵物理結構的作用。而且市面上石灰石的價格現(xiàn)在要比實惠便宜，并且成渣也更容易形成獲得，使得現(xiàn)在的石灰石己經(jīng)代替石灰，成為現(xiàn)在鋼材生產(chǎn)中最主要的應用產(chǎn)品。所以現(xiàn)在的石灰石用于煉鋼爐生產(chǎn)已經(jīng)成為世界主要的生產(chǎn)方式。

結語

綜上所述，近年來用石灰石部分代替活性石灰造渣的煉鋼新工藝在我國許多轉爐煉鋼廠正在推廣應用，且在實際應用過程中獲得了不錯的效果。這種新工藝打破了傳統(tǒng)的煉鋼操作方法，跳過了在石灰窯內煅燒石灰石生產(chǎn)活性石灰的過程，在煉鋼環(huán)節(jié)上實現(xiàn)節(jié)能減排的目的，有助于煉鋼工藝的可持續(xù)發(fā)展。