轉(zhuǎn)爐留渣操作工藝實踐

尹建妙

（天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司煉鋼廠，河北涉縣056404）

轉(zhuǎn)爐留渣操作工藝實踐

尹建妙

（天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司煉鋼廠，河北涉縣056404）

通過對留渣噴濺的原因分析，摸索槍位變化，不斷完善留渣條件和工藝，從操作上找出了切實可行的規(guī)避措施。 通過不斷優(yōu)化留渣操作工藝，逐步使轉(zhuǎn)爐噴濺得到了有效控制，從而降低了鋼鐵料、石灰、輕燒白云石等原料消耗，噸鋼成本顯著降低，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。

轉(zhuǎn)爐；留渣；操作；噴濺；化渣；脫磷

1 引言

轉(zhuǎn)爐留渣是指將上一爐終渣經(jīng)調(diào)渣和濺渣后，全部或部分留在爐內(nèi)，作為下一爐鋼冶煉初期渣來使用的一種操作方法。留渣操作技術(shù)在20世紀(jì)80年代就已經(jīng)提出，然而冶煉終渣有極強(qiáng)的氧化性，當(dāng)鐵水兌入時，鐵水中C、P、S等元素和轉(zhuǎn)爐終渣發(fā)生劇烈反應(yīng)，并溢出大量氣體，攜帶爐渣、鐵水迅速噴出，易引發(fā)噴濺，且可能造成安全事故[1]。同時，由于留渣后吹煉初期成渣較快，若操作不慎，會發(fā)生噴濺、氧槍點火不暢吃漏、爐底上漲不易操作等問題，因此該工藝在天鐵煉鋼廠一直沒有得到推廣應(yīng)用。但轉(zhuǎn)爐留渣操作可以大大降低鋼鐵料消耗、節(jié)約石灰，在轉(zhuǎn)爐吹煉初期可以快速成渣，而且是高堿度氧化渣，有利于提高生產(chǎn)率，因此，留渣操作具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。天鐵煉鋼廠通過對噴濺原因的分析，摸索槍位變化，不斷完善轉(zhuǎn)爐留渣操作工藝，使留渣操作工藝得以推廣，真正達(dá)到了降耗的目的。

2 天鐵煉鋼廠工藝條件

入爐鐵水成分見表1。

表1 入爐鐵水成分 /%

鐵水溫度：1 250～1 300℃。

吹煉終點：0.04%～0.10%C；精煉鋼溫度1 620～ 1 670℃，非精煉鋼1 670～1 700℃。

終渣成分：48%～52%CaO、8%～9%MgO、12%～ 16%SiO2、12%～18%FeO。

濺渣護(hù)爐：氮氣工作壓力0.9～1.2 MPa；濺渣時間≥100 s；小粒生燒白云石作為調(diào)渣劑。

3 留渣兌鐵噴濺原因分析及預(yù)防措施

3.1 留渣兌鐵噴濺原因分析

由于留渣操作，兌入鐵水時，鐵水含有的C、Si等元素與轉(zhuǎn)爐終渣中的（FeO）發(fā)生劇烈反應(yīng)，迅速生成CO等大量氣體，體積急劇膨脹，鐵水、鋼渣一同推出爐口，導(dǎo)致噴濺事故。鐵水剛剛兌入溫度較低，Si、Mn，尤其是Si較之C更易與（FeO）發(fā)生反應(yīng)，C的氧化受到抑制。化學(xué)方程式為：

可推導(dǎo)出：

從熱力學(xué)條件上講，抑制反應(yīng)向右邊進(jìn)行就可以減少噴濺。由于鐵水含碳量一定，抑制反應(yīng)有增大爐內(nèi)CO的分壓、降低渣中的FeO含量和控制反應(yīng)溫度3種方法。

3.2 留渣兌鐵噴濺的預(yù)防措施

結(jié)合煉鋼廠生產(chǎn)實際情況，采取了以下有效的技術(shù)措施：

（1）濺渣完畢，將轉(zhuǎn)爐下?lián)u至+130°～+140°位置。此操作可有效防止高（FeO）爐渣的過量堆積。當(dāng)出鋼不凈時也可使殘鋼流出爐外；同時，部分爐渣可掛于大面上，起到保護(hù)爐襯的作用。

（2）兌鐵前，向爐內(nèi)加入600～700 kg石灰。根據(jù)熱力學(xué)原理，爐渣溫度低于1 491℃，可有效預(yù)防噴濺的發(fā)生。加入石灰有利于降低爐渣溫度，同時也可稀釋（FeO）濃度且稠化爐渣。

（3）兌入鐵水時，遵循先慢后快的原則，前1/2細(xì)流慢兌，有長火焰上竄時要暫緩兌入。

4 吹煉前期噴濺原因分析及預(yù)防

留渣操作中，另一控制難點就是吹煉前期爐渣易噴濺，分析其產(chǎn)生原因，隨著前期石灰成渣速率的加快，在爐中劇烈的C-O反應(yīng)來臨之際，爐渣已具有相當(dāng)程度的泡沫化，其后C-O反應(yīng)所產(chǎn)生的大量CO氣體在排出時加劇了這一趨勢，使?fàn)t渣涌出爐口。

結(jié)合煉鋼廠生產(chǎn)實際情況，采取了以下措施：

前期泡沫渣來臨之際，下調(diào)氧氣壓力和提高氧槍槍位，減緩C-O反應(yīng)的進(jìn)行，避免瞬間生成大量的CO氣體，同時利用提槍時氧射流的沖擊力下壓和擊碎泡沫渣。

加入適量小粒生燒白云石和輕燒白云石壓渣，并利用生燒白云石分解所產(chǎn)生的CO2氣體在泡沫渣上部產(chǎn)生通道，利于CO氣體的順利排出。

5 留渣操作工藝

5.1 留渣條件

出現(xiàn)以下情況嚴(yán)禁留渣：爐內(nèi)有余鋼的爐次；濺渣后轉(zhuǎn)爐搖至+130°～+140°有液態(tài)渣流出的爐次；倒?fàn)t鋼水碳含量＜0.06%且需補(bǔ)吹提溫30℃以上的爐次；倒?fàn)t鋼水碳含量≥0.06%但需補(bǔ)吹提溫50℃以上的爐次；補(bǔ)吹次數(shù)≥2次的爐次；鐵水硅含量＞0.70%的爐次。

5.2 留渣冶煉操作

先供氧化渣30～40 s后再加入廢鋼，以防廢鋼堆積于爐渣表面造成點火起燃困難。

石灰、白云石加入總量分別控制在不留渣時的3/4和2/3，第一批用量為總量的2/3～3/4（依據(jù)鐵水硅、磷含量調(diào)整）。

低槍位高氧壓開吹，前期渣來臨時及時下調(diào)氧氣壓力和提高槍位，并加入適量小粒生燒白云石和輕燒白云石壓渣。

吹煉中期氧氣壓力控制在中等強(qiáng)度，遇爐渣返干時采取上下溜槍化渣操作方法，嚴(yán)禁長時間吊槍。

吹煉后期氧氣壓力調(diào)至上限，拉碳時間≥30 s，拉碳槍位為800 mm。

6 留渣操作工藝實施效果

6.1 安全問題

濺渣完畢將轉(zhuǎn)爐下?lián)u至+130°～+140°位置、兌鐵前往爐內(nèi)加入600～700 kg石灰，遵循先慢后快的兌鐵操作原則，根本上消除了留渣操作時兌鐵易噴濺的重大安全生產(chǎn)隱患。

通過氧槍槍位和供氧壓力的控制，結(jié)合生、輕燒白云石的使用，有效解決了留渣操作時轉(zhuǎn)爐吹煉過程爐渣易噴濺的問題。

6.2 對入爐原料的影響

實施轉(zhuǎn)爐留渣操作后，轉(zhuǎn)爐噸鋼石灰、輕燒白云石單耗分別降低了6.13、9.47 kg，見表2。

表2 推行留渣操作前后白灰、白云石消耗情況 /kg·t-1

6.3 提高金屬的回收率

留渣操作可以回收爐渣中TFe，減少了鋼鐵料損失，從而降低了原料消耗。每爐留渣量約1 100～1 500 kg，所留終渣中一般含有約8%的金屬鐵珠，考慮到留渣爐次終渣流動性得到改善，渣中金屬鐵珠量相應(yīng)有所降低，平均留渣量按1 200 kg、渣中金屬鐵珠量按6%計入，即每爐可直接回收金屬鐵72 kg。

6.4 減少廢渣降低處理費用

經(jīng)過摸索實踐，82%爐次實現(xiàn)了留渣操作。實行留渣操作，將爐渣留至下爐使用，減少了廢渣量，降低了渣罐、渣斗、行車設(shè)備的使用量，節(jié)約了廢渣處理費用，同時減少了廢渣排放，有效改善了職工作業(yè)環(huán)境。

7 結(jié)語

控制好爐渣溫度、渣中FeO含量、兌鐵速度3個要素，轉(zhuǎn)爐留渣操作就可以有效解決兌鐵噴濺問題；通過工藝優(yōu)化，調(diào)整槍位變化，有效解決了轉(zhuǎn)爐吹煉過程爐渣易噴濺的難題。實行該工藝后，不僅有效改善了轉(zhuǎn)爐輔料、鋼鐵料、耐材消耗等技術(shù)指標(biāo)，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，同時，由于減少了廢渣的排放，實現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)，達(dá)到了清潔生產(chǎn)的目的。

[1] 吳明.轉(zhuǎn)爐冶煉低碳鋼留渣操作的生產(chǎn)實踐[J].煉鋼，2009（4）：16-18.

[2] 王寶奇.轉(zhuǎn)爐留渣操作爐渣噴濺臨界條件的研究[J].河北冶金，1998（4）：30-33.

[3] 劉效森，王念欣，賈崇學(xué)，等.濟(jì)鋼120 t轉(zhuǎn)爐留渣操作工藝的實踐[J].河北冶金，2010（4）：25-26.

[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（3）：6.

Practice of Converter Hot Heel Operation Process

YIN Jian-miao
(Steel-making Plant,Tianjin Tiantie Metallurgy Group Co.,Ltd.,She County,Hebei Province 056404,China)

The cause of hot heel splashing at converter is analyzed.Feasible preventive measures are found out from the viewpoint of operation by optimizing hot heel operation process.Converter splashing is effectively controlled.Thus the consumption of raw material such as steel and iron,lime and light burnt dolomite is reduced and the cost for each ton of liquid steel lowered remarkably.High economic benefit is obtained.

converter;hot heel;operation;splashing;slag melting;dephosphorization

10.3969/j.issn.1006-110X.2014.06.003

2014-06-05

2014-06-25

尹建妙（1971—），女，工程師，主要從事技術(shù)管理工作。