鋼包兌鐵水的探索實踐

李長江，張海燕，王玉梅，王英

（新疆昆玉鋼鐵有限公司）

1 前言

受鋼產能過剩嚴重，環保日益嚴格的影響，鋼鐵企業的盈利空間進一步縮小。新疆昆玉鋼鐵為降低生產成本，簡化工序操作，充分利用鐵水中的碳、硅、錳、礬等合金元素，在生產HRB500E時在轉爐出鋼前將鐵水直接加入到鋼包中，通過出鋼過程中鋼水的勢能將鐵水直接轉變為鋼水，鐵水中的合金元素與鋼水中的合金元素狀態相近，直接進入鋼水中。這種方法一是減少了鐵水經轉爐吹煉碳、硅、錳、釩合金元素氧化，通過合金化補償增加的成本；二是鐵水中的碳硅錳釩等合金元素能夠代替部分增碳劑、硅錳合金、高碳錳鐵、氮化釩鐵等，降低了成本。

2 鋼包兌鐵水的方式

由于受到車間布局及生產節奏影響，最初主要采用先出鋼后兌鐵水工藝。先出鋼后兌鐵水，即鋼包經修包后，先出鋼，然后轉爐出鋼后兌入鐵水。實施步驟：轉爐停吹前，用回爐線平車轉運10t鐵水至修包跨，轉爐出鋼時，起吊鐵水包提前完成吊包操作；轉爐吹煉終點合適后出鋼，出完鋼后，將鋼包車開出，鐵水包吊至鋼包上方兌入約1.5t鐵水；兌鐵水后，鋼包底吹攪拌，測溫，取樣，進行成分微調。成分合適后出鋼。

此種方法存在許多弊端：由于鐵水包每次需要兌鐵4次，鐵水包經常出現粘鐵情況，造成生產不穩定性；轉爐下渣后再兌鐵，鋼包內渣子會溢出鋼包，容易燒壞設備，影響車間安全生產；兌鐵過程中會出現煙塵，造成環境污染。

為消除以上弊端，新疆昆玉鋼鐵煉鋼廠對除塵設施進行了改造并優化了工藝流程，即先兌鐵水后出鋼，鋼包經修包后，先兌鐵水，然后轉爐出鋼。實施步驟：（1）連鑄澆鑄完鋼水后，直接在連鑄跨進行修包，修包完畢后放入回爐線鋼包車內，要求修包速度要快；（2）用回爐線鋼包車將鋼包轉運至混鐵爐，轉爐副搖將提前準備好的鐵水兌入鋼包內。

3 鋼包兌鐵水的關鍵技術

新疆昆玉煉鋼廠現有兩座50t頂底復吹轉爐，裝入量55t，氧槍噴頭采用三孔拉瓦爾噴頭。1座LF精煉爐，兩座Rm8m4機4流連鑄機。轉爐及氧槍具體參數見表1，表2。

表1 轉爐工藝參數

表2 氧槍工藝參數

轉爐出鋼前將鐵水兌入鋼包中，出鋼時利用鋼水的勢能攪拌，將鐵水直接變為鋼水，減少增碳劑及合金加入量。為保證鋼水質量優化對鐵水、鋼水的質量信息采集，保證兌鐵量的準確計算。

3.1 技術路線

（1）每爐的加入量按1.5～2t控制。

（2）化驗所兌鐵水的化學成分 C、Si、Mn、P、S，元素含量控制要求 Si≤0.70，P≤0.15%，S≤0.055%，其它無具體要求（表3）。按照生產鋼種化學成分要求計算所需鐵水；在轉爐出鋼前5分鐘將所兌鐵水按照計算量加入到鋼包中，等待出鋼。HRB500E加入鐵水及兌鐵成分見表4。

表3 HRB500E化學成分要求 %

表4 HRB500E加入鐵水及兌鐵成分%

（3）出鋼脫氧合金化前取樣測溫。根據合金元素脫氧強弱確定加入順序，先加入脫氧能力弱的，后加入脫氧能力強的，不能同時加，更不能顛倒加入順序。加入順序：錳鐵（或硅錳合金）→硅鐵→硅鈣鋇或其他復合脫氧劑。根據兌入鐵水量及出鋼量計算鋼中合金元素，根據所冶煉鋼種化學成分標準計算需要加入合金的量。脫氧合金化后取樣測溫分析，送LF爐精煉。脫氧合金化后出鋼成分見表5。

表5 脫氧合金化后出鋼化學成分 %

（4）嚴格控制轉爐終點碳、磷、硫元素含量；出鋼溫度。兌鐵增加的磷和硫在轉爐終點的基礎上符合國標。轉爐終點成分見表6。

表6 轉爐終點化學成分 %

3.2 鋼包兌鐵水操作關鍵控制點

鐵水加入后影響鋼包透氣性問題，可以通過控制加鐵時間和提前吹氮氣解決。

由于實際加鐵水過程只需要1min，加上起罐過程1min，可以在轉爐出鋼前2min完成加鐵操作，加鐵水前先開通鋼包底吹氣體，可以有效防堵，保證透氣良好。出鋼過程的沸騰噴濺問題。由于加入鐵水少而淺，加上出鋼過程一直底吹，不會噴濺、沸騰。

鋼水最終成分均勻性問題。由于加入鐵水少，加上出鋼過程一直底吹攪拌，相比合金熔化均勻，更能保證整爐鋼水化學成分均勻。鐵水準確計量通過增設鋼包車稱來解決。

關于環保問題：由于加鐵操作是在轉爐吹煉后期，約吹氧10min以后，轉爐煙氣量已經衰減，加鐵操作本身持續1min/次，間隔23min一次，可以利用轉爐二次除塵并管，加上開關控制閥。

4 效果分析

鋼包兌鐵水工藝實施后每爐兌鐵水1.8t，平均每噸鋼水兌鐵水0.03t，因兌鐵水造成鋼中磷含量平均升高0.003%，硫含量升高0.001%，平均增碳0.12%，增硅0.01%，增錳0.01%，增釩0.003%。HRB500E噸鋼節約硅鐵0.168kg，高碳錳鐵0.166kg，氮化鐵0.05kg。根據2019年3月份市場價格計算（硅鐵5934.7元/t、高碳錳鐵7293.02元/t、氮化釩鐵210485.1元/t），合金綜合節約成本13.64元/t鋼。

5 結束語

在正常冶煉過程中鐵水中的合金元素因氧化到爐渣中產生浪費。采用鋼包兌鐵水工藝鐵水，不經過轉爐工序的吹煉，直接生產質量合格鋼水，減少環境及污染物排放。因降低合金消耗，充分利用鐵水中的合金元素，降低生產合金的能源消耗，提高了環保效果。此工藝因為鐵水中強脫氧元素硅、錳對鋼水進行脫氧，不僅提高了合金回收率，減少了脫氧劑用量，而且減少脫氧劑對鋼水的二次污染；其它有益元素直接進入鋼水，則減少合金和增碳劑加入量；鐵水不經過吹煉，直接生產合格鋼水，降低了冶煉成本。