轉爐低鐵水消耗冶煉工藝思考研究

高 勇

（酒鋼集團榆中鋼鐵有限公司，甘肅 蘭州 730104）

隨著社會經濟的快速發展，市場廢鋼供應量逐漸增加，在開展冶煉工藝時，實現環保以及鋼鐵去產能成為煉鋼企業的首要任務。并且在以消耗鐵水為主的轉爐煉鋼工藝，可以通過降低鐵水消耗，提高廢鋼比例，是提高冶煉工藝生產成本和降低成本的重要手段。

1 轉爐低鐵水消耗的可行性

對于轉爐低鐵水消耗在實踐中的實現是具有一定可行性的，結合鋼鐵冶金的原理，充分平衡轉爐物料以及進行熱平衡計算，能夠得到鋼種為低合金鋼。其所用鐵水條件和終點鋼水條件都有所改善。一般情況下，以100kg 鐵水為例，在不考慮廢鋼和冷料的添加量和脫氧合金化的基礎上，鋼水的獲得率可以達到93.18%，與現場冶煉工藝生產數據相符合。同時由于鐵水的物理熱實際上是轉爐熱量的最主要來源。所以在不考慮爐渣帶走熱量的情況下，轉爐熱效率可以達到74.77%。對于冶煉工藝過程中出現的富余熱量一般可以熔化15.11kg 的廢鋼。最后結合鋼水獲得率和富余熱量，綜合考慮廢鋼和脫氧合金化以及在沒有外來補充熱量的狀況下，轉爐的最小鐵水比能夠維持在82%～83%之間，即是最低鐵水消耗為880kg/t ～890kg/t。不過對于當前的轉爐冶煉工藝來說，平均鐵水比大約在92%，降低鐵水消耗還具有較大的空間，因此實施轉爐低鐵水消耗冶煉工藝是可行的[1]。

2 降低鐵水消耗的冶煉工藝試驗

2.1 焦炭補熱

焦炭補熱是降低鐵水消耗的重要工藝手段，即是在廢鋼加入之前，在轉爐中添加適當量的焦炭，當進行吹煉工藝時，則可以有效的發揮增碳補熱的功能。但是在實際的工藝試驗過程中，其出現了一定的問題。首先則是焦炭添加到轉爐中后，會帶入鋼水中大量的氮，在吹煉時不能完全將其進行去除。所以在大批量加入時，冶煉成品中含有的氮含量遠遠超出標準。而在此次降低鐵水消耗的冶煉工藝試驗中，相關人員在經過多次嘗試之后，將焦炭的添加量控制在每爐500kg 左右，發現能夠保障成品的氮含量趨向合理；其次出現的問題是焦炭的利用效率相對較低，補熱量存在不足。在試驗過程中，焦炭的實際利用率僅達到30%，添加1t 的焦炭可以提高溫度30℃，提高廢鋼加入量達到了3t 左右。

因此通過焦炭補熱試驗，并將其試驗的數據輸入到先進的自動煉鋼系統中，其能夠按照鐵水溫度以及鐵水硅的含量，準確計算得到補熱的所需焦炭重量，此時轉爐鐵水消耗量能夠降低至920kg/t，具有一定的有效效果[2]。

2.2 大批量加入廢鋼和焦炭

在轉爐低鐵水消耗冶煉工藝試驗研究中，共試驗3 個爐次，其總裝入量分別為92t、85.4t 和129.2t，并且廢鋼比則為45.6%、45.7%以及48.9%。不過在試驗時，因為第一爐次和第二爐次的出鋼溫度相對較低，出現了嚴重的半鋼包沾包現象，因此無法有效的統計轉爐鐵水消耗情況。而在第三爐次中，試驗人員經過相應的調整之后，整體的冶煉工藝進展較為順利，單爐消耗鐵水可以達到550kg/t，鋼材料消耗1075kg/t。基于半鋼水分為2 次轉入到其他轉爐，所以綜合來說，鋼鐵料的消耗量為1140kg/t，鐵水消耗量為805kg/t。

但是在本次試驗中，雖然鐵水消耗量有較大的降低幅度，但其仍存在諸多問題，比如大批量加入廢鋼和焦炭時，焦炭的熱效率較低，特別是在大批量廢鋼加入之后，增碳補熱的效果不佳，在開展吹煉工藝時，焦炭很容易發生反應滯后的問題，導致吹煉終點無法達到預期的溫度目標。其原因多是焦炭在爐內發生反應，產生的熱量沒有充分的進入到熔池中，鋼水無法有效升溫，大部分的熱量被風機抽走，導致焦炭的熱效率較低；其次是在吹煉工藝中，爐渣出現嚴重的返干結坨情況，雖然相關人員在廢鋼斗中加入適當量的螢石，爐渣返干結坨現象有所緩解，但在加入補熱焦炭后，爐渣會再次出現結坨返干現象，取樣十分困難。再將轉爐吹氧流量降低到10000m3/h 并將吹煉壓力調整到0.5MPa，則有利于促進渣化；最后，因為焦炭補熱效果不強，就會導致廢鋼熔化較為困難，而且氧槍點火難度較大。因此此次試驗焦炭補熱無法滿足大批量加入廢鋼的條件，其不能實現鐵水消耗量的降低[3]。

2.3 應用含碳物料代替焦炭

本階段采用一個爐次進行試驗，其總裝入量為145t、廢鋼比為16.7%，單爐鐵水消耗量為840kg/t，鋼鐵料的消耗量為1060kg/t。在冶煉工藝實施中，即是先裝入111t 鐵水，在每次裝廢鋼之前可以加入適當量的含碳物料和含硅物料。每斗廢鋼則可以加入34t 組織。當吹煉終點碳在0.1%～0.15%時，終點溫度達到1630℃，轉爐等樣出鋼，盡可能的降低鐵水消耗量。

3 轉爐低鐵水消耗冶煉工藝控制措施

根據試驗結果，轉爐低鐵水消耗冶煉工藝時，為保障煉鋼質量，則需要從以下幾個方面入手。

（1）利用補熱升溫以及在鋼水中增加焦炭等方式，能夠在一定程度上降低轉爐的鐵水消耗量，并且有效的提高廢鋼資源利用效率，在鐵水供應不足的條件下，仍能夠確保鋼鐵冶煉質量和產量。

（2）運用氧槍進行二次燃燒以提高補熱效率，則有利于保障轉爐升溫。同時也可以采用其他含碳物料代替焦炭，基于降低投入成本，進一步提高碳的吸收率，能夠盡可能的提升鋼水碳含量，避免出現鋼水粘包的情況，使其具備連續冶煉的條件。

（3）在冶煉工藝開展過程中，按照鐵水的溫度，合理控制加入的廢鋼量并選擇適當的廢鋼比。如果出現鐵水異常，則需要嚴格限制廢鋼的加入量。

（4）為降低轉爐鐵水消耗量，可以在冶煉工藝中減少冷料的加入量，并嚴禁采用礦石、石灰石以及鐵皮求等冷卻效應相對較強的物料。而且為確保轉爐除塵灰工藝的有效循環，則可以在冶煉工藝開展過程中，采用一定量的除塵球，將其作為冷卻劑，以解決轉爐熱量不足的問題，充分降低鐵水消耗量。

（5）結合鋼鐵的冶煉原理對其工藝進行優化。即是在轉爐冶煉的前期階段，要適當的降低熔池溫度，并提高氧化鐵的含量。這種方法能夠充分保障脫磷反應的有序進行。所以在實際開展冶煉工藝是，相關人員對開吹應當選擇合理的低槍位，從而保障熔池溫度的升高，并促使硅錳發生氧化。在氧化反應結束之后，再提高吹煉的槍位，實現熔池溫度呈現緩慢上升的態勢，同時形成含有大量氧化鐵的堿性渣，此時應當注意控制脫磷期的熔池溫度應保持在1330℃～1350℃。

（6）降低轉爐鐵水消耗量，還需積極調整低吹的參數，保障低吹效果更加明顯。因此相關人員需要對原有的復吹供氣模式進行優化調整，適當增強轉爐脫磷期的低吹供氣強度，以便于有效的改善冶煉工藝前期的脫磷效果，在很大程度上能夠提升一次拉碳時的鋼水溫度，滿足在鐵水不足的情況下，確保鋼水成分的命中率，提升鋼鐵冶煉質量。

4 轉爐低鐵水消耗冶煉工藝生產效果

轉爐低鐵水消耗冶煉工藝從事相關生產活動具有諸多優勢，比如保障轉爐的穩定生產、順行等，具有良好的應用效果。同時在低鐵水消耗冶煉工藝下進行生產，煉鋼的產量將能夠提高10%，終點鋼水質量較為穩定。此外通過轉爐低鐵水生產前后對比，鐵水消耗量有明顯降低，實際鐵水消耗量大概在840kg/t，相比于傳統平均鐵水消耗量降低10%，節約鐵水量為50kg/t，極大的降低的煉鋼工藝成本。因此采用轉爐低鐵水消耗冶煉工藝生產具有良好效果，可以最大限度的降低工藝成本，增加生產效益[4]。

5 結語

綜上所述，在鋼鐵冶煉原理基礎上，轉爐低鐵水消耗冶煉工藝具有較好的可行性，通過低鐵水消耗冶煉工藝試驗，證明在鐵水供應量不足時，能夠采用補熱升溫及鋼水增碳、氧槍使用二次燃燒提高補熱效率、合理控制廢鋼加入量和廢鋼比、減少冷料加入量、優化冶煉工藝、調整低吹參數等措施方法，盡可能的提高轉爐鐵水低消耗冶煉工藝開展質量，降低生產成本、增加出鋼產量，保障終點鋼水質量具有一定的穩定性。