干法除塵條件下轉爐留渣操作工藝優化

馬海濤，馬寶寶，劉雪麗

（山鋼股份濟南分公司，山東濟南 250101）

生產技術

干法除塵條件下轉爐留渣操作工藝優化

馬海濤，馬寶寶，劉雪麗

（山鋼股份濟南分公司，山東濟南 250101）

為了降低煉鋼生產成本，濟鋼210 t轉爐采用留渣操作工藝。針對留渣操作影響轉爐內溫度、影響開吹泄爆和過程噴濺等問題，采取控制留渣量和氧氣流量，優化冶煉二級計算模型參數設置、優化加料模式和裝入結構等措施，實現了留渣操作過程平穩，留渣比例達到60%以上，泄爆率由8.9%降低到2.3%，噸鋼石灰消耗降低3.8 kg，年爐渣排放量降低2.5萬t，年創經濟效益達1 026萬元。

轉爐；干法除塵；留渣工藝；泄爆；石灰消耗

1 前言

原材物料價格在高位運行，鋼材價格在低位徘徊，降低生產成本，保證鋼鐵產品的市場競爭能力，是煉鋼廠的首要任務。轉爐留渣工藝是將上爐終渣的一部分留給下爐使用。轉爐終渣具有熱量大、含TFe高、能使轉爐初期迅速成渣的特點，轉爐留渣具有降低渣料消耗、提高脫磷率、降低鋼鐵料消耗、減少爐襯侵蝕、提高爐齡等優點［1］。

山鋼股份濟南分公司煉鋼廠1#210 t轉爐于2009年12月建成投產，設備集成了很多先進技術，包括頂底復吹自動控制、干法除塵、副槍及自動化煉鋼，尤其是干法除塵和自動化煉鋼這兩項技術。面對激烈的市場競爭和環保壓力，煉鋼廠大力推進留渣操作工藝，降低生產成本，減少爐渣排放。本研究對干法除塵條件下留渣操作存在的問題進行分析，對留渣操作的工藝參數進行優化，取得了較好的效果，為留渣操作工藝的順利大規模實施提供了保障。

2 留渣操作存在的問題

2.1 對轉爐內溫度影響較大

冶煉前期因留渣所含大量物理熱，導致爐內溫度較正常偏高，如果不采取適當的措施，將會抵消高堿度前期渣對脫磷效率提高的貢獻，更為關鍵的是在轉爐干法除塵條件下，若前期溫度高，會導致熔池內的碳氧反應提前，煙氣中CO含量上升過快，容易導致除塵器泄爆。冶煉中后期，爐渣大量吸收熔池內的化學反應生成熱，造成中后期升溫趨緩，易造成爐渣中FeO升高，導致爆發性噴濺。

2.2 易造成轉爐開吹泄爆和過程噴濺

留渣量過大，容易造成開吹點火困難，熔池、煙道內的氧富裕，吹煉前期煙氣中的氧含量下降至泄爆點（6%）［2］以下所用時間增加，而熔池內氧富裕，又促進了煙氣中的CO含量較之正常爐次上升過快，造成除塵器泄爆。另外，在渣量過大、中期熔池升溫趨緩、反應速率提高的多重因素作用下，冶煉過程的噴濺很難控制。因此，留渣操作的關鍵是預先進行熱平衡計算，在確保轉爐冶金效果和干法除塵系統安全運行的前提下，在不同鐵水條件下進行留渣操作。而無論是人工計算，還是利用自動化煉鋼模型計算，都需要對轉爐留渣量進行相對準確的控制和估算。

3 留渣操作相關工藝參數優化

3.1 控制留渣量

通過在不同鐵水條件和裝入制度下的留渣摸索，留渣量控制在8～10 t效果較理想，低硅鐵水（Si＜0.30%）取上限，高硅鐵水（0.45%＜Si＜0.55%）取下限。考慮濺渣護爐需要，轉爐出鋼前的渣量控制在15～18 t較為合適，可確保轉爐濺渣結束后，不翻渣直接兌入下一爐的廢鋼和鐵水。一般情況下，在鐵水硅含量0.30%～0.60%的條件下，轉爐正常冶煉的渣量在22～28 t之間，倒前期渣時，需倒掉總渣量的1/3左右（視倒前期渣轉爐傾斜角度和爐渣黏度等條件而定）。另外，如果本爐需要留渣，濺渣護爐時盡量把爐渣濺干，連續留渣爐數不超過3爐。為保證爐況，濺渣時根據爐渣黏度應適當多加入鎂質渣料。

3.2 優化冶煉二級計算模型參數設置

210 t轉爐終渣堿度平均在3.5左右，留渣操作就必須考慮爐渣堿度的變化。留渣能促進脫磷和脫硫，會適當降低爐渣堿度，二級模型計算時設置堿度為3.0。濺渣后爐渣溫度一般在1 450℃，正常周轉煉鋼時高于鐵水溫度，轉爐內前期溫度較高，中后期爐渣吸收大量熱量，二級模型計算時熱平衡常數設置為1 030～1 040。

留渣操作渣中（FeO）會減少部分氧氣消耗，總耗氧量減少200～400 Nm3/爐，主吹氧平衡常數設置為1 800。但由于渣層較厚，后期脫碳氧的利用效率較低，終點拉碳時再適當多吹氧200～400 Nm3/爐。

3.3 優化加料模式

當鐵水硅高時加入5～6 t石灰和4 t白云石，鎂球正常加入，礦石和石子總量控制在6 t以內。當鐵水硅低時，加入4～5 t石灰和3 t白云石，礦石和石子總量控制在3～4 t。采用留渣操作時提高前期冷料加入比例（約為冷料總量的70%）。在高硅條件下，礦石在吹氧總量達到5 200～6 500 m3之間時加入，多批次小批量加入，吹氧總量達到6 500 m3后槍位適當降低，降低渣中（FeO）總量。在低硅鐵水條件下，礦石在吹氧總量達到4 800～6 500 m3之間時加入；若爐渣“返干”嚴重，在吹氧總量達到5 200～5 800 m3后可適當“吊槍”，在吹氧總量達到7 000 m3后降低槍位。留渣操作導致的轉爐間接傳氧效應，導致后期拉碳速率相對較慢，此時重點關注槍位變化，尤其是拉碳時間應適當延長，避免爐渣表面張力過大，爐渣發泡，影響出鋼。

3.4 優化裝入結構

低硅條件下提高鐵水比（225 t鐵水+15 t廢鋼），增加留渣量。高硅條件下減少鐵水比（220 t鐵水+ 15 t廢鋼+5 t鐵塊），硅高冶煉操作困難，終渣不易控制［3］，適當倒前渣，減少留渣量。留渣只要控制好前期溫度，就能實現冶煉過程平穩。在鐵水硅＜0.35%時，保證CO質量分數在開始吹煉的5 min內不高于45%；在鐵水硅＞0.35%時，保證CO質量分數在開始吹煉的5 min內不高于50%，可保證鋼的溫度控制達到終點控制標準要求，且過程爐渣不會過于活躍。由于留渣操作能夠加快前期成渣，避免高硅冶煉時因前期加入冷料過多導致化渣不良引發金屬噴濺，對于轉爐過程平穩控制是有益的。低硅條件下留渣有利于加快前期成渣速度，提高渣量，減輕中后期“返干”，減少粘槍概率；保證足夠的渣量，有利于濺渣護爐。

3.5 控制氧氣流量

根據不同的鐵水比和入爐原料條件，調整氧槍低流量（350 Nm3/min）持續時間和提升梯度，確保供氧強度與爐內的C-O化學反應速度匹配，保證安全煙氣成分。氧氣流量控制模式見圖1。

圖1 轉爐留渣操作氧氣流量控制

4 結語

濟鋼煉鋼廠210 t轉爐通過優化轉爐留渣量、輔原料加入結構、供氧流量模型等措施，到2010年10月逐步實現了轉爐留渣操作的規范化、標準化、規模化應用，留渣比例達到60%以上，實現了留渣操作過程平穩，同時消耗降低、排放減少。轉爐留渣操作的泄爆率由原來的8.9%降低到2.3%，吹煉操作穩定性明顯提高；噸鋼石灰消耗降低3.8 kg，每年可減少石灰資源消耗約1.1萬t；210轉爐年爐渣排放量降低2.5萬t。留渣操作工藝在210 t轉爐的大規模應用，年創經濟效益可達1 026萬元。

［1］張鵬飛，竇為學，何穎，等.轉爐護爐改進［J］.河北冶金，2012（5）：30-31.

［2］佟圣剛.干法除塵條件下的轉爐冶煉工藝探索［J］.山東冶金，2010，32（6）：10-11.

［3］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）：25-26.

Process Optimization of Converter Remaining Slag Operation under the Condition
of Dry Dust Removal

MA Haitao,MA Baobao,LIU Xueli
（Jinan Branch of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Jinan 250101,China）

In order to reduce the cost of steel production,slag operation process was used in Jinan Steel’s 210 t converters.Pointing at the influences remaining slag operation on converter temperature,on blow-off explosion venting and on the process spray etc.,some measures were taken.For example,remaining slag quantity and optimizing smelting secondary calculation model parameters were controlled,feeding mode and loading structure were optimized.The remaining slag operation process is stable.The remaining slag ratio reached more than 60%.The explosion venting rate was decreased from 8.9%to 2.3%.The lime consumption per ton steel was reduced by 3.8 kg.The annual discharge of slag was reduced by 25 thousand t and the economic benefits is creased up to 10 million 260 thousand Yuan.

converter;dry dust removal;remaining slag process;explosion venting;lime consumption

TF713

B

1004-4620（2017）01-0023-02

2016-05-24

馬海濤，男，1981年生，2004年畢業于西安建筑科技大學冶金工程專業。現為山鋼股份有限公司濟南分公司煉鋼廠生產技術科工程師，從事煉鋼工藝技術及管理工作。