石灰石代替石灰在轉爐煉鋼中的應用實踐分析

申光毅

摘 要：近年來，在煉鋼行業中發現，相比于傳統模式中用石灰在轉爐煉鋼，利用石灰石代替石灰能夠取得高效的煉鋼質量和效率，降低石灰消耗量，進而降低煉鋼成本，為企業獲得更高收益。文章就圍繞石灰石代替石灰在轉爐煉鋼中的應用實踐進行分析探究。

關鍵詞：石灰石；轉爐煉鋼；降溫材料

前言

隨著可持續發展戰略的進一步加深，各行各業都越加重視能源節約問題，在煉鋼生產領域，對于煉鋼成本的控制也提出了更高的要求。2013年，西鋼煉鋼廠率先選用石灰石代替石灰，投入到轉爐煉鋼生產當中，不但實現了轉爐內多余熱量的有效利用，而且起到較好的節能減耗效果，進一步提升了企業的經濟收益。

1理論支撐

1.1 石灰石代替石灰

在現代煉鋼行業當中，通常是選用石灰作為轉爐煉鋼的主要造渣材料，而石灰屬于石灰石經過高溫煅燒后形成的產物。2013年，西崗煉鋼廠通過技術革新，率先在轉爐煉鋼中直接投入石灰石，用石灰石取代石灰作為轉爐煉鋼材料工作，也就是將石灰石煅燒過程與轉爐煉鋼過程有效結合到一起，并取得不錯效果。究其本質原因，由于轉爐在正常工作狀態下，爐內溫度通常會保持在1300℃與1400℃中間范圍內，因此，將石灰石投入轉爐后會直接受到的1300℃至1400℃的高溫煅燒，瞬間升溫會導致石灰石外表層的碳化鈣會進行化學分解反應，這高溫情況下，使得原本應需達到2-5小時的分解過程能夠迅速完成。

1.2 利用石灰石降溫

在傳統的煉鋼領域中，除了轉爐煉鋼過程較長問題之外，還存在降溫材料資源較少而且材料成本較高的問題，這同樣嚴重阻礙了轉爐煉鋼工作的正常開展，各煉鋼企業都在迫切尋求尋找成本較低、來源豐富且降溫作用明顯的新型材料，以解決現有的降溫材料問題。從理論角度來講，石灰石在投入轉爐后，會在高溫煅燒情況下產生化學反應，生產氧化鈣和大量的二氧化碳，在這過程中，會消耗大量的熱能。由此可見，將石灰石應用到轉爐煉鋼中，不但能夠取代石灰滿足轉爐的堿性需求，另外還能夠有效消耗轉爐內多余的熱能，起到降溫材料所應當發揮的效果，進而降低用于降溫的金屬材料的用量，不但能夠為企業大幅壓縮用于降溫材料的生產成本，還能夠有效環節能源短缺問題，具有十分可靠的應用可行性[1]。

2 實踐應用

西鋼煉鋼廠用于轉爐煉鋼的石灰石全部來自高質量石灰石礦，石灰石直徑通常在15毫米至60毫米之間，顆粒均勻，材料處于避免潮濕的環境下，并無雜質干擾。當煉鋼過程中開啟轉爐后，通過高槍位促進氧化鐵反應，并維持爐燃燒充分，并通過查看轉入路口處的火焰來分析爐內的燃燒情況，達到充分燃燒后，就向轉爐內添加事前稱重完成的石灰石，隨之一起加入的還有輕度燃燒的鎂球以及化渣材料。調節氧槍位以加快轉入內第一批成渣速度，并根據鐵水比例及轉爐內實際情況，再次向轉爐內添加石灰石，并隨著爐內反應情況對氧槍位置進行調整，確保氧槍發揮攪拌作用。如果轉爐內出現返干情況，則停止使用石灰石降溫，轉而應用燒結礦、鐵皮球等材料用于降溫，與此同時，還用當注意化渣過程的繼續發揮，在減少返干時間的同時，還能夠維持轉爐內熔池溫度，并保障脫碳過程的正常運行。另外還要通過觀察轉爐內反應狀態，確定終點提前拉碳，并抽取一定反應物加以化學分析，判斷出鋼質量[2]。

由對比下生產試驗可以發現，相比于應用石灰進行轉爐煉鋼生產，石灰石的應用能夠使整個煉鋼過程更加穩定，返干問題以及噴濺現象發生的可能性大幅降低，鋼水的化學性質穩定，脫碳效果更加顯著，而且終渣堿度符合煉鋼標準。從物料角度來看，加入一部分石灰石后，并配合燒結礦和鐵皮球更同用于降溫，能夠有效消耗轉爐內多余的熱量，減少鋼鐵材料的耗量，且不會影響供養時間和氧氣消耗量。綜上所訴，石灰石在轉爐煉鋼生產中，具有較高可行性以及較為顯著的應用效果[3]。

3 效果評估

3.1 對煉鋼效果的影響

在轉爐煉鋼的生產實踐階段，應用石灰石代替石灰投入到轉爐中，終渣堿度并未受到較大影響，鋼水化學性質比較穩定，而且起到了比較顯著的脫磷效果，雖然在反應前段會出現小幅的溢渣情況，但是整個過程中的供養時間和氧氣消耗量并未受到干擾，而且終渣大部分轉化為泡沫。由此可以得知，這是因為石灰石在轉爐內受到高溫煅燒，產生化學反應，生成大量二氧化碳氣體，二氧化碳向外溢出，提高了熔渣泡沫化程度，進而引發溢渣情況[4]。

另一方面，應用石灰石代替降溫材料，因為石灰石在化學反應過程中，需要消耗大量的熱能，有效的平衡掉了轉入內的多余熱量，進而減少了生產過程中所需的降溫金屬材料的用量[5]。

3.2 對企業收益的影響

結合當前市場價格，并參照石灰加入的轉爐煉鋼數據，對煉鋼成本進行計算，列于下表。

由表1可以得知，每一爐次能夠為生產企業降低生產成本584.8+1675+41-247.3=2053.5元。同應用石灰轉爐煉鋼相比，能夠大幅提升煉鋼企業經濟收益。

4 結束語

將石灰石投入到轉爐后，會經過化學分解反應，生成氧化鈣和二氧化碳，這與石灰生成的化學物質相同，說明石灰石具備替代石灰的基礎。除此之外，石灰石還能夠有效調節鐵水的熱量，降低降溫材料的用量。整個煉鋼過程中，石灰石的生產速度并不比石灰慢，且不會對煉鋼質量造成較大干擾，符合轉爐煉鋼的要求。而且石灰石及所需降溫材料的成本較低，將石灰石用于轉爐煉鋼中，能夠大幅降低煉鋼成本，為企業創造更高收益。

參考文獻

[1]杜玉濤，董大西，朱榮，等.特殊鋼石灰石煉鋼脫磷工藝研究及實踐[J].工程科學學報，2016，S1（08）：169-174.

[2]路文剛，朱榮，于灝.轉爐利用石灰石造渣煉鋼的試驗研究[J].工程科學學報，2016，S1（08）：78-82.

[3]翁玉娟，王瑞軍，喬國平，等.石灰石在半鋼煉鋼工藝中的應用研究[J].山西冶金，2016，04（08）：10-12+49.

[4]張利娜，袁章福，李林山，等.石灰石熱分解動力學模型研究[J].有色金屬科學與工程，2016，06（08）：13-18.

[5]李晨曉，毛文文，李宏，等.轉爐采用石灰石造雙渣脫磷試驗研究[J].煉鋼，2016，06（08）：11-14+26.