生白云石在萊鋼50t轉爐的應用

李宏輝 劉智君 劉彬

摘 要：本文通過分析生白云石在轉爐熱分解反應過程中的能量消耗以及渣化反應，認為生白云石既可以替代輕燒白云石作轉爐煉鋼造渣劑，同時還可以平衡轉爐富余熱量，減少其它冷料消耗，節約煉鋼成本，提高經濟效益。

關鍵詞：轉爐煉鋼；生白云石；煉鋼成本

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.036

1 前言

在轉爐煉鋼爐渣中適當增加MgO含量，可提高濺渣護爐的效果減輕爐渣對爐襯的侵蝕。在運營轉型的新形勢下，創新驅動、降本增效已成為各鋼鐵企業共同關注的方向，自2017年8月，萊鋼股份煉鋼廠開始將生白云石應用于轉爐煉鋼生產中，以代替輕燒白云石，降低其它冷料消耗，為企業創造了可觀的經濟效益。

2 生白云石應用于轉爐煉鋼的可行性

在轉爐內直接加入生白云石相當于將生白云石的煅燒過程放在了轉爐爐內集中進行，其反應式：

CaCO3CaO + CO2 ΔG0 = 169120—144. 6 T，J·mol-1

MgCO3 MgO + CO2 ΔG0 = 116300—173.43T，J·mol-1

生白云石主要是CaCO3和MgCO3的復合礦物，在爐內800℃時即可分解， 跑出CO2后疏松多孔， 使反應表面積大大增加， 有利于加速成渣反應。另外，渣中MgO的提高能吸收一定量的FeO， 減緩了爐渣中氧化鐵對爐襯的滲透和侵蝕作用[2]。開吹后爐內熔池溫度一般在1300-1450℃之間，從熱力學角度分析，該溫度下ΔG0<0，上述兩個吸熱反應能夠順利進行；從動力學角度分析，CO2的排出和白云石的熔解進一步促進生白云石的煅燒反應。

3 生白云石在轉爐中的應用

3.1 實驗內容

在煉鋼生產中，采用單渣法操作，轉爐開吹后，觀察爐口火焰判斷爐內著火情況，確認充分著火后加入總石灰量的2/3，同時加入全部生白云石以及適量的化渣劑。

通過采用生白云石和輕燒白云石煉鋼的對比性實驗，在同一爐座上冶煉終點成分相近的60爐普通低碳鋼種。鐵水與廢鋼均為定量加入，鐵水初始條件相似，并對冶煉終點成分化驗分析，對實驗數據統計求平均值后列于表1。

4 生白云石應用效果分析與討論

4.1 對化渣及脫磷效果的影響

根據萊鋼轉爐生產工藝，終渣堿度控制范圍為：2.8-3.2，采用輕燒白云石與生白云石煉鋼過程中的對比看，前期加入生白云石后，與加輕燒白云石爐次相比，化渣速度較慢，脫磷率相對較低，但隨著Si、Mn元素氧化，爐內溫度上升，爐渣熔化較好且爐內溫度保持較低水平，與輕燒白云石爐次相比，使用生白云石則更有利于去磷。

4.2 對煉鋼物料的影響

白云石在爐內的反應均為吸熱反應，可平衡轉爐富余熱量，減少其它冷料的消耗。根據表1成分可知，渣中達到相同數量的ω（MgO），則生白云石的用量約是輕燒白云石的1.84倍；萊鋼煉鋼廠平均噸鋼耗輕燒白云石6.2Kg，若折算為生白云石則需要11.4Kg，根據熱效應計算，可額外吸收富余熱量：Q額=27942.7KJ，相當于5.23Kg鐵礦石的冷卻效應。

噸鋼生白云石增加有效CaO量為：M1=2.8Kg，噸鋼輕燒白云石增加有效CaO量為：M2=2.1Kg，使用生白云石可節約石灰0.91Kg/t 。

相關資料顯示[3]，焙燒1噸白云石耗煤120Kg， 因此生白云石的直接應用，不僅可以取消輕燒白云石的生產流程，而且節省部分能源以及設備建設資金，同時降低了粉塵率，因此在節能減排，環境保護方面也產生了積極的影響。

4.3 對終渣成分和護爐的影響

根據表1成分對照，使用生白云石后，鋼水終點化學成分穩定，終點熔渣堿度及w（MgO）無明顯變化。實踐表明，生白云石在轉爐應用后，濺渣均勻，平均渣層厚度為23mm，爐型保持正常，但爐底略有上漲，分析原因認為生白云石的降溫幅度比輕燒白云石大，在調渣過程中，生白云石的加入使終渣粘度過大所致，因此在操作過程中，需要觀察終渣狀態及出鋼溫度來確定生白云石的加入量，以達到最佳濺渣護爐效果。

5 結論

（1）生白云石代替輕燒白云石后，終渣成分穩定，滿足濺渣要求，可有效保護爐襯，防止爐襯侵蝕。

（2）生白云石代替輕燒白云石后，爐溫上升平穩，冶煉操作順行，減少了其它含鐵冷料用量，降低煉鋼成本，產生了良好的經濟效益。

（3）生白云石在轉爐煉鋼中的成功應用，可以取消煉鋼用輕燒白云石生產流程，對于節能減排、減輕污染有重要的現實意義。

（4）生白云石代替輕燒白云石，可降低粉塵率，減少轉爐除塵設備損耗。

參考文獻：

[1]高澤平.煉鋼工藝學[M].冶金工業出版社，2008（02）：37，186-193.

[2]許云程，苗澤英.關于配加白云石造渣以減輕氧氣轉爐爐襯侵蝕的分析[J].

[3]程葵陽.氧化鎂生產中焙燒白云石煤耗估算[J].山西化工，1991

（04）：35-36.

[4]黃希祜.鋼鐵冶金原理[M].第三版 冶金工業出版社，2002（01）：

436，438.