轉爐冶煉焊條鋼留渣操作實踐

李碩　王振剛　劉善喜　張垚　張虎成

(河北鋼鐵集團唐鋼長材部)

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轉爐冶煉焊條鋼留渣操作實踐

李碩王振剛劉善喜張垚張虎成

(河北鋼鐵集團唐鋼長材部)

通過留渣實踐表明：較佳的渣量范圍3.2 t～3.6 t，配合“高拉補吹”操作，可以提高轉爐終點脫磷率由87.4%至89.7%，首次拉碳磷含量由0.0244%下降至0.0178%，終點氧含量由849.6×10-6降低至611.2×10-6，顯著降低了冶煉成本。

留渣焊條氧含量

0　前言

留渣操作是將轉爐濺渣護爐后的部分或全部高溫高堿度爐渣留在爐中，待下一爐冶煉作為初期渣使用的工藝。此工藝在國內外許多鋼鐵公司均有實踐，并取得了巨大的經濟社會效益。焊條鋼碳含量低，轉爐終渣的氧化性強，鋼水潔凈度低[1]，在留渣操作時，轉爐富氧終渣與高碳鐵水接觸時劇烈反應，易導致兌鐵噴濺，所以國內外冶煉焊條鋼的留渣實踐較少。

H08A作為焊條鋼，碳含量低，液相線溫度高，鋼水可澆性差，終點成分和溫度直接影響鋼水質量和冶煉成本，為此，唐山鋼鐵公司在冶煉焊條鋼時嘗試試驗留渣操作。

1　工藝條件

1.1.1轉爐設備

65 t頂底復吹轉爐，爐底四塊透氣磚，底吹氮/氬氣，供氣量160 m3/h ～550 m3/h；四孔拉瓦爾型吹煉—濺渣兩用氧槍。

1.1.2原材料

1)鋼鐵料：鐵水、廢鋼、生鐵塊。

2)造渣料：石灰、石灰石、輕燒白云石。

2　渣量控制優化及工藝改進

2.1渣量控制優化

選取試驗期間冶煉H08A所用鐵水并計算其平均成分見表1，同時采集冶煉H08A的終渣成分見表2。

表1　鐵水成分 　/ %

表2　H08A的終渣成分范圍 　/ %

根據物質守恒定律，硅元素在轉爐冶煉前后的總量是不變的。即鋼鐵冶煉中加入的主要含硅原料中的硅元素的質量等于終渣中硅元素的質量，通過化驗得到各種硅元素的分布見表3。

表3　硅元素平衡表

轉爐冶煉過程中鐵水及廢鋼中的硅元素幾乎全部進入渣中，根據元素平衡法計算得到轉爐終渣量：W終=(0.446×72+0.452×3)/(15.05×28/60)=4.8 t。

在留渣操作中，留渣量的控制，直接關系到轉爐吹煉過程的槍位控制和各種原材料的加入量，從而影響轉爐終點溫度、成分命中率。

渣量的控制程度影響著冶煉的脫磷效率和鋼鐵料消耗，為了優化渣量控制，唐鋼進行不同留渣量的留渣試驗，試驗結果如圖1、圖2所示。

圖1　脫磷效率隨留渣量變化

圖2　鋼鐵料消耗隨留渣量變化

從圖1可以看出，實施留渣操作的轉爐吹煉過程中，由于所留終渣中含有大量高溫∑FeO和CaO，冶煉初期爐中即形成具有較高堿度且流動性良好的初渣。因此在冶煉初期，鐵水溫度1340℃～1400 ℃時[3]，利于脫磷的動力學條件已經形成，而此溫度也是脫磷的最有利熱力學溫度范圍。在冶煉前期即有效脫磷，并形成穩定的脫磷產物(3CaO·P2O5和4CaO·P2O5)，顯著提高了脫磷效率。當留渣量達到3.2 t以后脫磷效率增速放緩，并且在留渣量達到3.6 t時達到最高脫磷效率89.7%，隨著終渣中磷元素進入轉爐的量的增加，脫磷效率下降。

從圖2可以看出，實施留渣操作時，渣中FeO和游離的鐵元素隨著終渣進入轉爐，降低了含鐵原料的浪費，鋼鐵料消耗隨之降低，并且在留渣量3.2 t時達到最低1064.2 kg/t。隨著大量爐渣進入轉爐，終渣堿度增高，流動性變差。為了保證爐渣具有良好的流動性，不得不提高渣中FeO含量，鋼鐵料消耗隨之升高。

在上述試驗的基礎上，確定最利于冶煉的留渣量在3.2 t ～3.6 t。

2.2“高拉補吹”降低鋼水氧化性

“高拉補吹”即控制首次拉碳時合理的碳含量，一般在0.10%～0.15%范圍內，同時首次拉碳溫度控制比出鋼溫度低20 ℃～40 ℃，在確定爐內鋼水成分和溫度的前提下進行補吹，從而對鋼水成分和溫度進行微調，以達到精確控制鋼水成分、溫度的目的。

“高拉補吹”操作法的優勢：

1)精確控制H08A終點碳含量0.05%～0.08%。在一定溫度下，處于平衡狀態下的鋼水中的碳氧積是固定值，因此可以通過控制鋼水的碳含量來控制鋼水的氧含量，而鋼水的氧含量與渣中的氧含量呈正相關，從而可以降低終渣的氧含量，減少兌鐵大噴的概率[2]。唐鋼留渣實踐認為：將終點碳含量控制在0.05%～0.08%時，不會出現兌鐵噴濺現象。

2)由于首次拉碳溫度控制較低，同時可以降低吹煉過程溫度，而降低過程溫度可以有效降低鋼水回磷，提高脫磷效率。

2.3降槍開吹，降低吹煉初期因渣量過大而產生的噴濺

在留渣工藝中冶煉前期需要降低開吹槍位50 mm ～100 mm，原因如下：1)加強攪拌為前期脫磷創造良好的動力學條件。2)由于留渣后渣層相對較未留渣爐次厚，氧氣穿過渣層阻力增大，氧氣射流的沖擊深度降低，與鐵元素的接觸增多，導致轉爐渣量增大，當鐵水中硅元素含量大于0.60%時，易導致因渣量過大而產生的噴濺，因此降低開吹槍位50 mm ～100 mm。在鐵水硅含量大于0.60%時，避免渣量大引起噴濺，不進行留渣操作。

3　留渣效果分析

為了對比留渣和未留渣兩種操作的優缺點，長材部進行了大量的對比試驗，關鍵數據見表4。

表4　未留渣與留渣數據對比

由表4可知，實施留渣操作后，終點氧含量從未留渣時的849.6×10-6降低至611.2×10-6，終點氧含量的控制能力顯著提高，含鋁脫氧劑的使用量降低，鋁脫氧生成的夾雜物量降低，提高了鋼水的純凈度和可澆性。轉爐終渣含有大量的∑FeO和少量殘留的鋼水，其作為含鐵原料存在于轉爐中，使得鋼鐵料消耗從1069.6 kg/t減低到1064.6 kg/t；留渣操作和“高拉補吹”的應用顯著提高了終點成分命中率和溫度控制精度，兩次以內拉碳命中率從82.3%升高到94.5%，補吹次數的減少也有利于終點氧含量的控制。出鋼溫度從未留渣時的1684.2 ℃降低到1679.0 ℃，提高了溫度控制精度，在終點碳不變的情況下，有效降低轉爐終點氧含量[4]，有利于穩定連鑄機拉速，降低澆鑄過程的中包過熱度，提高鑄坯質量。

由于所留終渣中含有大量的∑FeO和CaO，冶煉初期爐中即形成具有較高堿度和良好流動性的初渣,渣中大量穩定的(3CaO·P2O5和4CaO·P2O5)形成，降低了吹煉后期鋼水的回磷量，一次拉碳磷含量從0.0244%降低到0.0178%，有效提高了脫磷效率和一次拉碳成功率。

4　結論

1)控制留渣量在3.6 t時，得到最佳的脫磷效率89.7%，留渣量在3.2 t時鋼鐵料消耗最低1064.2 kg/t，留渣量控制在3.2 t ～3.6 t時為較佳留渣量。

2)通過“高拉補吹”法，可以顯著提高了轉爐脫磷效率。首次拉碳磷含量從0.0244%降低到0.0178%，兩次拉碳成分溫度雙命中成功率從82.3%提高到94.5%。

3)留渣操作的應用使得冶煉焊條鋼時鋼鐵料消耗從1069.6 kg/t降低到1064.6 kg/t；終點氧含量從849.6×10-6降低到611.2×10-6；出鋼溫度從1684.2 ℃降低到1679.0 ℃。

[1]蔡開科. 轉爐冶煉低碳鋼終點氧控制[J].鋼鐵，2009，44(5)：27-31.

[2]劉效森，王念欣，賈崇雪，等.濟鋼120 t轉爐留渣操作工藝的實踐[J].河北冶金，2010.4：25-27.

[3]王海寶，徐莉，劉春明，等.復吹轉爐雙渣法生產低磷鋼工藝實踐[J].四川冶金，2008.30(4): 29-31.

[4]武珣，包燕平，岳峰，等，影響轉爐終點碳氧積的因素分析[J].鋼鐵研究，2010，38(2):26-29.

PRACTICE OF CONVERTER SLAG-REMAININGOPERATION IN SMELTING ELECTRODE

Li ShuoWang ZhengangLiu ShanxiZhang YaoZhang Hucheng

(Long products department of Tangshan，Hebei Iron and Steel Group)

The study on the relationship between slag-remaining amount and efficiency of dephosphorization is carried out, ferrous charges consumption show that controlling the slag-remaining amount in 3.2t to 3.6t can enhance the dephosphorization efficiency from 87.4% to 89.7%. Slag-remaining operation is used to improve the efficiency of dephosphorization, the phosphorus content of blowing end-point decreases from 0.0244% to 0.0178%. The operation of catching carbon and reblowing is used to enhance the control precision of the end-point composition and temperature, the average end-point oxygen content decreases from 849.6×10-6 to 611.2×10-6, the smelting cost reduce significantly.

slag-remainingelectrodethe oxygen content

聯系人：李碩，工程師，河北.唐山(063000)，河北鋼鐵集團唐鋼長材部；2015-12-19