濟鋼210 t轉爐低硅鐵水冶煉攻關實踐

馬洪德 孫爭取（濟鋼集團有限公司煉鋼廠，山東濟南 250101）

濟鋼210 t轉爐低硅鐵水冶煉攻關實踐

馬洪德 孫爭取（濟鋼集團有限公司煉鋼廠，山東濟南 250101）

針對低硅鐵水冶煉具有的前期成渣困難，脫磷效率降低、渣層薄等技術難題，進行轉爐低硅冶煉技術攻關。采用優化吹煉制度，合理的留渣操作、補加SiC提高熱量、優化底吹供氣制度等技術措施,有效地解決了冶煉過程中化渣困難、脫磷效率低及粘槍嚴重等技術難題。取得較好的效果。

轉爐 冶煉 鐵水 化渣 脫磷 留渣 優化

1 前言

濟鋼煉鋼廠210 t轉爐自2009年12月26日投產以來，入爐鐵水條件穩定，冶煉效果良好。但隨著濟鋼3 200 m3高爐焦比降低以及礦石和焦炭質量的提高,煉鋼廠210 t轉爐入爐鐵水硅的質量分數有明顯降低。目前,煉鋼廠210 t轉爐入爐低硅鐵水(Si含量低于0.25%)占鐵水總量的30%～40%。雖然高爐降低鐵水硅的質量分數可為企業帶來巨大的經濟效益，但低硅鐵水給冶煉帶來了很多技術難題，如化渣困難、粘槍、粘煙道、脫磷率低等。為此,煉鋼廠進行了工藝研究，通過一系列攻關措施，解決了低硅鐵水冶煉的難題。

2 冶煉特點

低硅鐵水往往鐵水硅越低溫度越低，煉鋼廠入爐鐵水溫度在1 200℃～1300℃,裝入制度為220 t鐵水+20 t廢鋼，化學成分見表1所示。

表1 鐵水化學成分/%

低硅鐵水冶煉的難點如下。

2.1 前期成渣困難，脫磷效率降低

低硅鐵水，由于鐵水硅含量低，前期鐵水硅氧化后，爐渣中SiO2難于富集，爐渣主要礦相為鎂硅鈣石(3CaO·MgO·SiO2)和高熔點的硅酸二鈣(2CaO·SiO2)[1]。初期渣中較早地出現硅酸二鈣,阻礙了石灰的進一步溶化，造成前期成渣困難，同時脫磷困難，和正常鐵水終點磷含量相比，脫磷效率明顯降低，見圖1。

2.2 渣層薄，易于“返干”

低硅鐵水渣層薄，爐渣總量少，渣中(FeO)相對低，冶煉中期，隨著石灰不斷溶解，渣中CaO含量不斷上升，而渣中(FeO)含量則因碳氧反應逐漸激烈進行而逐步降低。因而使爐渣體系進入多相區，沉淀出C2S、C3S、CaO等不溶解的顆粒，導致爐渣粘度加大，流動性變差,爐渣“返干”[2]。

2.3 氧槍易粘鋼，處理粘鋼占用大量作業時間

吹煉前期,因轉爐熔池溫度低不易化渣,吹煉過程中,渣量小，爐渣易返干,渣層不能較好地覆蓋鋼液面,返干帶出的鋼水極易發生氧槍粘鋼[3]。

2.4 不利于爐襯維護，兩側耳軸侵蝕加劇

冶煉前期一定堿度的爐渣難以形成，酸性渣對轉爐爐襯的侵蝕嚴重，不利于爐襯的維護。

3 低硅鐵水攻關措施

3.1 優化吹煉制度

由于210 t轉爐采用干法除塵技術，轉爐煙氣存在卸爆（卸爆點：CO大于9%、O2大于6%）的特點，轉爐冶煉前期需采用高槍位、低流量操作。在此基礎上，為提高前期渣中的FeO含量，槍位應該控制在2.2 m～2.4 m，并適當延長高槍位時間，高槍位時間控制在4～5 min內。在Si、Mn氧化期后,槍位應控制在1.7 m～1.8 m,適當提高熔池溫度和使爐內物料得到充分的攪拌1～2 min,使渣中FeO充分和石灰的反應促進石灰溶解，以保證爐渣具有一定的堿度。典型的冶煉槍位控制對比如圖2。

3.2 留渣操作

低硅鐵水冶煉初期渣中較早地出現高熔點硅酸二鈣，阻礙了石灰的進一步溶化，造成前期成渣困難。而在CaO-SiO2-FeO堿性渣系渣中(FeO)是表面活性物質，FeO可以改善熔渣對石灰塊的潤濕程度和提高熔渣向石灰塊縫隙中的滲透能力;FeO和CaO同是立方晶格,而且O2-、F3+、Fe2+離子半徑不大,它在石灰晶格中的遷移、擴散、置換和生成低熔點相都比較容易，促進石灰溶解[4];而現有資料表明，渣中FeO達30%～36%，C2S殼層即發生松動，在高溫下易于爐渣其它組成結合成低熔點的化合物而進入渣中[2]。

轉爐終渣具有堿度高、渣溫高、FeO含量高等優點,有助于前期石灰熔化成渣和脫磷。根據低硅鐵水中Si含量高低,決定合理留渣量,一般要求留渣量在5～12 t，鐵水Si含量相對高時，留少量爐渣，Si含量低時,則留相對多的爐渣。采用留渣操作過程中,因初期渣具有一定的溫度和大量的氧化鐵，則促進石灰在冶煉前期溶解成渣;石灰快速溶解和留渣有一定的堿度,故冶煉前期爐渣具有較高的堿度，可有效避免前期酸性渣對轉爐爐襯的侵蝕,促進脫磷效率的提高。同時由于轉爐終渣具有很高的堿度，降低了石灰消耗，石灰加入量由51.25kg/t降低到40.78kg/t。

3.3 前期加SiC補充熱量

由于低硅鐵水帶來的物理熱和化學熱偏低，因此煉鋼廠采用爐內加SiC的方式補充冶煉前期熱量。SiC加入量通過理論計算及實際摸索按式（1）加入比較合理。

式中:W——補加SiC重量,kg;

w(Si)ts——鐵水中硅含量,%;

w(SiC)——碳化硅中硅含量,%;

w(ts)——鐵水裝入量，t；

t——鐵水實際溫度,℃。

SiC加入量應控制合理，避免加入量過大造成轉爐冶煉前期溢出大量低溫渣，不利于冶煉中期的控制。

3.4 優化底吹供氣制度

由于低硅鐵水Si、Mn含量低，脫碳反應提前，吹煉中期和末期的脫碳速度分別取決于[O]和[C]擴散速度,而冶煉低硅鐵水時的過程槍位要比正常條件鐵水爐次的高,渣中FeO含量相對較高。因此，冶煉過程適當提高轉爐底吹流量,提高熔池的攪拌強度，可以使渣中FeO的高效地傳到熔池,促進熔池中[O]和[C]的擴散,從而有利于提高脫碳速度及縮短冶煉時間。

4 結論

4.1 低硅鐵水通過技術攻關，采取優化吹煉制度，合理的留渣操作、補加SiC提高熱量、優化底吹供氣制度,有效地解決了冶煉過程中成渣、脫磷效率低及粘槍嚴重等技術難題。

4.2 低硅鐵水通過留渣操作，促進脫磷效率的提高，降低了石灰消耗，石灰加入量由51.25kg/t降低到40.78kg/t。

4.3 低硅鐵水帶來的物理熱和化學熱偏低，根據鐵水條件不同，通過計算確定合理的SiC加入量可有效補充冶煉前期熱量不足的問題。

[1]楊文遠,吳文東,王明林.大型轉爐低硅鐵水煉鋼研究[J].鋼鐵, 2005，40（8）：22～25.

[2]魏壽昆.冶金過程熱力學[M].北京：科學出版社，2010.180-182.

[3]吳文東,彭波,代賓，等.低硅鐵水冶煉工藝實踐[J].中國冶金, 2007，17（10）：14～22.

[4]陳晨.轉爐煉鋼快速成渣工藝探討[J].武鋼技術,1998，36（7）：9-13.

Technical Breakthrough Practice of Low Silicon Hot Metal Smelting at Jigang 210 t Converter

Ma Hongde,Sun Zhengqu

Technical breakthrough was strived for in order to tackle with the knotty problems of difficult slag forming at early phase,low dephosphorization efficiency and thin slag layer at low silicon hot metal smelting.Technical measures such as optimizing blowing system,rationalizing hot heel operation,increasing heat energy by making further SiC addition and optimizing argon supply system for bottom blowing were taken to effectively solve the problems of difficult slag melting,low dephosphorization efficiency and serious lance pickup during smelting.Good benefit was obtained.

converter,smelting,low silicon hot metal,dephosphorization,hot heel,optimization

（收稿 2011-02-15責編趙實鳴）

馬洪德，男，研究生學歷，濟鋼集團有限公司煉鋼廠工程師。