氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐留渣操作研究

楊宗波，陳 剛，唐 俊，蒲 濤

(成渝釩鈦科技有限公司煉鋼廠，四川內(nèi)江 642469)

1 引言

轉(zhuǎn)爐留渣操作就是將上一爐所形成的高溫、高堿度、含有一定∑FeO的終渣全部或部分留在爐內(nèi)，使下爐的初渣快速形成。此舉有利于前期去除P、S，減少渣料消耗，并能提高廢鋼比、降低鋼鐵料消耗，對(duì)于提高爐齡也有一定的好處。轉(zhuǎn)爐的留渣操作并不是一項(xiàng)全新的工藝，以前由于留渣后下爐兌鐵水時(shí)易出現(xiàn)噴濺等安全問題，使這項(xiàng)工藝很難進(jìn)行。隨著濺渣護(hù)爐技術(shù)的產(chǎn)生和頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐設(shè)備的引進(jìn)，兌鐵時(shí)安全問題基本解決，使留渣操作工藝逐步得以推廣應(yīng)用。川威集團(tuán)煉鋼廠通過對(duì)留渣噴濺的根本原因及預(yù)防機(jī)理進(jìn)行了分析，不斷摸索、完善留渣條件和工藝。從冶煉半鋼開始推行留渣操作以來，鋼鐵料消耗及石灰等原料消耗逐步降低，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

2 留渣噴濺的根本原因和預(yù)防機(jī)理

轉(zhuǎn)爐終渣中含有一定∑FeO成分，這種終渣留待下一爐，在兌入鐵水時(shí)，必然會(huì)同時(shí)發(fā)生式①、式②的反應(yīng)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)當(dāng)終渣中(FeO)高于20% ，式①、②反應(yīng)激烈，瞬間產(chǎn)生大量的氣體附帶爐渣、鐵水沖出，造成爆發(fā)性噴濺事故。

要防止噴濺，最直接的辦法是控制轉(zhuǎn)爐中的氣體，杜絕或減緩式①、式②反應(yīng)。要實(shí)現(xiàn)這一目的，最佳辦法是減少上面式中反應(yīng)物含量，但鐵水中C含量不能減少，若兌鐵水時(shí)爐渣的(FeO)含量減少到一定值，即可控制爐中氣體量。而減少兌鐵水時(shí)爐渣的(FeO)含量的有效辦法如下:

(1)是通過工藝操作降低終渣(FeO)含量，可以通過根據(jù)供氧時(shí)間、爐口火焰等情況，控制好過程氧槍槍位控制，掌握壓槍時(shí)間、控制拉碳、降低爐渣氧化性等措施來實(shí)現(xiàn)，頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐相對(duì)頂吹轉(zhuǎn)爐，可有效降低終渣(FeO)含量。

(2)是在濺渣護(hù)爐結(jié)束后，加入2000 kg左右的石灰，可以達(dá)到稀釋(FeO)濃度，稠化爐渣的目的，同時(shí)也可降低爐渣的溫度，從熱力學(xué)角度來說可以有效預(yù)防噴濺的發(fā)生。

3 留渣操作工藝

3．1 留渣的條件

本廠鐵水成份Si不高于0.30%，并進(jìn)行提釩操作，半鋼冶煉、過程化渣不易控制。

終點(diǎn)碳偏低，鋼水后吹終渣條件不好。上連鑄時(shí)終點(diǎn)溫度在1650～1680℃，直接導(dǎo)致終渣(FeO)溫度波動(dòng)。

3．2 留渣對(duì)脫磷的影響

首先［P］被氧化:

生成的(P2O5)和(CaO)起反應(yīng):

綜合上述兩個(gè)反應(yīng)方程式得到:

根據(jù)化學(xué)反應(yīng)平衡原理分析:

渣中(CaO)、(FeO)越高，4(CaO)·P2O5越高，則渣中(P)高，鋼中［P］低。同時(shí)，有關(guān)研究也表明，終點(diǎn)堿度越高，則渣中自由(CaO)越多，鋼中［P］越低。當(dāng)渣中(CaO)含量達(dá)40%左右時(shí)，Lp值最大，效果較好;當(dāng)渣中(CaO)過多時(shí)，爐渣變粘，脫磷效果反而變差。終點(diǎn)渣堿度為3左右時(shí)，脫磷效果最好，轉(zhuǎn)爐終渣中含有大量的(CaO)，有利于脫磷。

一般轉(zhuǎn)爐終渣(FeO)含量在20%左右，由圖1可知，當(dāng)(FeO)含量在14%時(shí)，脫磷效果較好。由此可見留渣操作對(duì)脫磷十分有利。

圖1 渣中(FeO)對(duì)Lp的影響

成渣速度主要取決于石灰塊的溶解速度，而石灰塊的溶解速度與初期渣的液相組成有關(guān)，特別是和渣中的(FeO)含量有關(guān)。因?yàn)槌跗谠杏幸欢〝?shù)量的(FeO)存在，不僅溶解石灰速度加快，而且所組成的二元系鐵酸氧化物的熔點(diǎn)，均比二元系硅酸氧化物的熔點(diǎn)低。

留渣操作，由于初期渣中的(MnO)、(MgO)特別是(FeO)的存在，使石灰的溶解速度加快。另外，留渣帶入了大量的物理熱，在吹煉初期迅速升溫，也有利于石灰的溶解促進(jìn)成渣。

3．3 冶煉操作

先加廢鋼，加完后轉(zhuǎn)爐前后搖動(dòng)，使廢鋼表面含碳物質(zhì)與渣中(FeO)反應(yīng)，降低留渣氧化性，再緩慢兌鐵水。

摸索了槍位和氧壓控制方法，結(jié)合使用輕燒白云石，解決了前期爐渣噴濺問題。

根據(jù)冶煉時(shí)間控制轉(zhuǎn)爐底吹氣體流量，充分發(fā)揮攪拌鋼液作用。

綜合本爐氧耗、供氧時(shí)間、爐口火焰和碳含量及溫度等情況，掌握壓槍時(shí)間，控制拉碳、降低爐渣氧化性，確保終點(diǎn)爐渣、鋼水溫度與碳含量等達(dá)標(biāo)到控制要求。

4 留渣的經(jīng)濟(jì)效益

實(shí)行留渣操作，每爐的留渣量在4噸左右，由于所留的終渣中含有較高堿度和(MgO)，降低了石灰消耗，也減少了鎂球的消耗。同時(shí)，由于留渣，相應(yīng)爐渣中的TFe得以回收，減少了金屬料消耗，降低了鋼鐵料消耗。實(shí)踐數(shù)據(jù)表明:實(shí)行留渣操作，噸鋼石灰消耗降低5 kg，噸鋼鎂球消耗降低3 kg，鋼鐵料消耗降低3～5 kg/t。同時(shí)，由于實(shí)行留渣操作，減少了廢渣排放，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)，達(dá)到了清潔生產(chǎn)的目的。

留渣操作控制了終渣(FeO)含量，保證了爐渣(MgO)含量，提高了濺渣護(hù)爐效果，為提高爐齡奠定了基礎(chǔ)。留渣操作實(shí)施后，爐齡達(dá)到22676爐次以上，實(shí)現(xiàn)歷史最好水平。

留渣操作降低了鐵水消耗，由于留渣本身含有大量的物理熱，又降低了石灰的用量，這樣增加了轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)熱來源，為降低鐵水消耗提供了條件。

留渣操作降低了爐渣處理費(fèi)用。留渣操作后比留渣操作前既減少了渣量，又能使留渣至下爐使用，實(shí)現(xiàn)了90%爐次的留渣操作。不僅降低了渣罐、渣斗、行車設(shè)備的使用量和成本以及處理的勞動(dòng)強(qiáng)度，還減少了廢渣排放，有利于清潔生產(chǎn)。

5 結(jié)論

轉(zhuǎn)爐留渣操作，只要控制好爐渣溫度和渣中(FeO)含量，可以解決兌鐵水時(shí)的噴濺問題。

轉(zhuǎn)爐留渣操作有利于初期化渣和脫磷，噸鋼石灰消耗降低5kg，鋼鐵料消耗降低3～5kg/t，經(jīng)濟(jì)效益非常可觀。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析，現(xiàn)行冶煉條件下，采用留渣法效果比較好。由于初期渣堿度提高，可減少對(duì)爐襯的侵蝕，從而提高爐襯壽命和爐齡。

［1］ 鄭沛然．煉鋼學(xué)［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，1994．

［2］ 黃希祜．鋼鐵冶金原理［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2002．

［3］ 馮聚和．氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，1995．

［4］ 杜書波，孫宗輝．氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐留渣操作可行性研究［J］．山東冶金，2003(6)．