劉寒冰，申光毅

（天津鋼鐵集團(tuán)有限公司煉軋廠，天津300301）

降低轉(zhuǎn)爐前期渣中帶鐵的工藝實(shí)踐

劉寒冰，申光毅

（天津鋼鐵集團(tuán)有限公司煉軋廠，天津300301）

為降低前期渣中帶鐵，通過采取氮?dú)獯蛟⒊恋礞?zhèn)靜和加入化渣壓噴復(fù)合劑等相關(guān)工藝措施，使冶煉前期渣中帶鐵得到有效控制，降低了轉(zhuǎn)爐鋼鐵料消耗和轉(zhuǎn)爐冶煉成本，取得了較高的經(jīng)濟(jì)效益。

轉(zhuǎn)爐；鋼鐵料；渣中帶鐵；消耗

1　引言

轉(zhuǎn)爐冶煉前期渣中帶鐵是每個(gè)采用雙渣工藝的鋼鐵企業(yè)均需面臨的問題。轉(zhuǎn)爐采用雙渣冶煉工藝時(shí)需要進(jìn)行倒前期渣操作，而前期倒渣時(shí)渣中帶鐵會(huì)隨著爐渣被倒走，造成了鋼鐵料的流失。鋼鐵料消耗是轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)中的一項(xiàng)重要經(jīng)濟(jì)術(shù)指標(biāo)，也是轉(zhuǎn)爐煉鋼廠工藝裝備、工藝操作和各項(xiàng)管理水平的綜合體現(xiàn)。近幾年，鋼鐵企業(yè)面臨著嚴(yán)峻的市場形勢，成本控制已經(jīng)成為企業(yè)生死存亡的關(guān)鍵。相關(guān)資料顯示，鋼鐵料消耗成本占煉鋼生產(chǎn)成本的80%以上，因此降低鋼鐵料消耗是降低成本的最有效、最直接的途徑，也是控制煉鋼成本的關(guān)鍵。為了降低冶煉成本，降低轉(zhuǎn)爐冶煉前期渣中帶鐵是鋼鐵行業(yè)亟待解決的問題。

2　天鋼前期渣中帶鐵情況分析

目前，天鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝主要采用少渣冶煉模式，少渣冶煉時(shí)轉(zhuǎn)爐會(huì)進(jìn)行倒前期渣操作，轉(zhuǎn)爐每天對前期渣樣進(jìn)行抽樣分析，通過對天鋼煉軋廠轉(zhuǎn)爐冶煉爐次抽樣統(tǒng)計(jì)，每月取樣100爐，轉(zhuǎn)爐前期渣渣中TFe含量平均為17.69%，而前期渣中帶鐵平均為34.78%，前期渣中帶鐵比例較高，直接影響鋼鐵料消耗以及冶煉成本。

2.1前期渣中帶鐵的原因

在吹煉過程中由于氧氣流股對熔池的沖擊及脫碳反應(yīng)產(chǎn)生大量CO氣體逸出，在此過程中熔渣和金屬液體的接觸是不可避免的。在前期正常冶煉情況下，這種金屬液飛濺的高度不超出爐口，因?yàn)榍捌诿撎挤磻?yīng)不劇烈，不會(huì)形成噴濺，但是脫碳反應(yīng)進(jìn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生CO氣體。且在冶煉前期，鐵水中的各種發(fā)熱元素含量最高，幾分鐘之內(nèi)，要將Si、P等元素迅速氧化，必然釋放出巨大的能量，而熔渣中TFe含量較高，其表面張力較低，阻礙氣體順利排出，渣層不斷膨脹增厚，此時(shí)能量釋放，形成泡沫渣［2］，加之天鋼轉(zhuǎn)爐目前采用的強(qiáng)底吹模式，加速了熔池?cái)嚢?，泡沫渣形成以后?huì)夾雜著部分金屬液體，此時(shí)若提槍倒前期渣，前期渣層會(huì)因發(fā)泡而增厚，倒渣時(shí)會(huì)有部分金屬液體隨著泡沫渣一起倒出。

2.2轉(zhuǎn)爐前期渣中帶鐵的影響因素

渣中帶鐵是指在倒渣過程中有部分金屬隨爐渣被倒走，少渣煉鋼爐渣分為前期渣和終點(diǎn)渣兩個(gè)部分，即前期脫磷渣，后期脫碳渣，前期脫磷渣由于含有脫硅、脫錳、脫磷等產(chǎn)物，所以需要將前期渣倒掉，然后再進(jìn)行二次造渣，前期倒渣量能達(dá)到50%左右，而在倒渣過程中會(huì)有部分金屬隨前期渣被倒走，通過前期渣樣分析，前期渣中帶鐵的比例平均為34.78%，造成了大量鋼鐵料的流失。面對目前嚴(yán)峻的市場形式，成本控制和產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)成為企業(yè)生存的關(guān)鍵。為此，通過對天鋼轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行追蹤、調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，找出了影響轉(zhuǎn)爐少渣冶煉前期渣中帶鐵的主要因素，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。

影響前期渣中帶鐵的主要原因就是前期渣的泡沫化程度，前期渣泡沫化嚴(yán)重，就會(huì)有大量金屬融入渣中，所以，若想降低前期渣中帶鐵，首先就要改變前期渣的泡沫化程度，因此我們制定如下試驗(yàn)方案：

（1）前期倒渣前采用氮?dú)獯蛟?，消除前期渣的泡沫化?/p>

（2）前期使用化渣壓噴復(fù)合劑破壞爐渣中的活性物質(zhì)，降低鋼渣間的界面張力，避免前期泡沫渣的形成。

（3）利用金屬密度大的條件，使渣中金屬自然下沉至鋼水中，以達(dá)到降低渣中帶鐵的目的。

3　降低前期渣中帶鐵試驗(yàn)

3.1氮?dú)獯蛟?/p>

（1）氮?dú)獯蛟档驮袔цF機(jī)理

氮?dú)獯蛟哪康氖菫榱耸骨捌诘乖鼤r(shí)渣層厚度不因泡沫化泡沫渣消泡，即降低前期的泡沫化程度。氮?dú)鈱儆诙栊詺怏w，不會(huì)與熔渣以及鋼水反應(yīng)，利用氧槍的射流噴射出的高速氮?dú)?，將泡沫渣消泡，打破熔渣的發(fā)泡狀態(tài)，降低渣層厚度，這樣會(huì)大大降低泡沫渣中帶鐵，而且由于渣中帶鐵的密度大于熔渣的密度，所以在利用氮?dú)膺M(jìn)行打渣時(shí)，會(huì)使熔渣中的金屬液體下沉，實(shí)現(xiàn)熔渣與金屬液體的分離，從而達(dá)到降低熔渣中帶鐵的目的。

（2）氮?dú)獯蛟椒?/p>

天鋼轉(zhuǎn)爐采用的打渣方法是前期吹煉結(jié)束后斷氧起槍，手動(dòng)將氣源切換為氮?dú)夂罅⒓聪聵尨蛟?，打渣時(shí)氮?dú)鈮毫?.0 MPa，打渣時(shí)間在30～60 s后停止打渣，立爐沉淀鎮(zhèn)靜，使渣中帶鐵沉淀至熔渣層以下，鎮(zhèn)靜時(shí)間在30 s左右，鎮(zhèn)靜結(jié)束后為防止熔渣持續(xù)發(fā)泡，再次下槍打渣，此次打渣時(shí)間在3～5 s左右，采用此種打渣方式前期渣中帶鐵明顯降低，渣中帶鐵含量平均值為20.69%，遠(yuǎn)低于正常爐次前期渣中帶鐵含量。

3.2沉淀鎮(zhèn)靜

（1）沉淀鎮(zhèn)靜降低渣中帶鐵機(jī)理

前期吹煉結(jié)束后，形成的泡沫渣由于斷氧而持續(xù)發(fā)泡。天鋼轉(zhuǎn)爐為頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，每座轉(zhuǎn)爐都配有環(huán)縫式底吹系統(tǒng)，在冶煉前期時(shí)，底吹模式采用dp模式，即大底吹模式以加強(qiáng)前期熔池?cái)嚢?，提高前期脫磷率。前期吹煉底吹流量? 320 m3/min，在底吹氣體的攪拌下，鎮(zhèn)靜過程可以使前期泡沫渣消泡，且由于立爐鎮(zhèn)靜，密度較高的金屬液體會(huì)慢慢沉淀至熔渣層以下，從而實(shí)現(xiàn)降低前期渣中帶鐵的目的。

（2）沉淀鎮(zhèn)靜方法

前期吹煉結(jié)束后，立爐不動(dòng)，即爐體傾動(dòng)角度為0°，保證此時(shí)底吹模式為dp模式，底吹流量保證為1 320 m3/min，鎮(zhèn)靜時(shí)間為60～120 s。鎮(zhèn)靜結(jié)束后搖爐倒渣，倒渣時(shí)若渣層厚度仍然較高，即熔渣泡沫化程度仍然較高，則立即立爐使用氮?dú)獯蛟M(jìn)行消泡，打渣時(shí)間再3～5 s左右，打渣結(jié)束后再進(jìn)行倒渣操作。

3.3加入化渣壓噴復(fù)合劑

（1）化渣壓噴復(fù)合劑成分與反應(yīng)機(jī)理（見表1）

表1　化渣壓噴復(fù)合劑成分/%

轉(zhuǎn)爐化渣壓噴復(fù)合劑是由少量含碳的復(fù)合物料構(gòu)成，當(dāng)化渣壓噴復(fù)合劑加入爐內(nèi)時(shí)，其中的CaO與Al2O3成分與爐渣中FeO、TFe等活性物質(zhì)在爐內(nèi)高溫狀態(tài)下發(fā)生反應(yīng)，通過其中含有的Al元素等降低鐵水中碳的活度，減緩C-O反應(yīng)速度，同時(shí)表層的熔渣和壓渣劑中的碳反應(yīng)，降低熔渣溫度，進(jìn)一步抑制碳氧反應(yīng)，避免TFe大量聚集。同時(shí)通過壓渣劑中的Al2O3，迅速破壞爐渣中的活性物質(zhì)，降低鋼渣間的界面張力，避免前期泡沫渣的形成，從而達(dá)到降低前期渣中帶鐵的目的。

（2）化渣壓噴復(fù)合劑的使用方法

通過大量試驗(yàn)，可知壓渣劑的加入時(shí)間和加入量是提高化渣壓噴復(fù)合劑壓使用效果的重要因素，因此化渣壓噴復(fù)合劑的使用方法為：前期吹煉結(jié)束提搶前60 s加入化渣壓噴復(fù)合劑，加入量為200 kg/爐。

4　效果

通過將上述3種措施在實(shí)際生產(chǎn)過程中的試用，試驗(yàn)爐次共計(jì)1 000爐，通過對試驗(yàn)爐次前期渣成分?jǐn)?shù)據(jù)分析，采取上述3種措施后效果明顯。

4.1前期渣中帶鐵明顯降低

表2為采取措施后隨機(jī)抽取的前期渣成分20爐數(shù)據(jù)情況，從表2可以看出采取措施后前期渣中帶鐵比例較采取措施前平均降低了14.09%，且渣中其它成分無明顯變化。

表2　采取措施前后前期渣中帶鐵比例對比/%

4.2轉(zhuǎn)爐鋼鐵料消耗明顯降低

圖1為采取措施后轉(zhuǎn)爐各月鋼鐵料消耗情況，而轉(zhuǎn)爐采取降低渣中帶鐵措施前的平均鋼鐵料消耗為1 069.51 kg·t-1，由圖1可以看出，采取措施后，轉(zhuǎn)爐鋼鐵料消耗平均降低了5.27 kg·t-1。

4.3轉(zhuǎn)爐冶煉成本明顯降低

圖1　轉(zhuǎn)爐采取措施后鋼鐵料消耗對比

圖2為采取措施后，2015-08—2016-04期間各月轉(zhuǎn)爐鋼鐵料消耗成本情況。由圖2可以看出，2015年11月份以后，天鋼轉(zhuǎn)爐采取控制前期渣中帶鐵措施后，轉(zhuǎn)爐鋼鐵料消耗成本明顯降低，2016年1月份已經(jīng)降至1 988.25元/t。

圖2　轉(zhuǎn)爐各月鋼鐵料消耗成本對比

5　結(jié)語

轉(zhuǎn)爐冶煉前期渣中帶鐵的控制是整個(gè)冶煉過程控制鋼鐵料消耗的重要環(huán)節(jié)。通過采取氮?dú)獯蛟⒊恋礞?zhèn)靜和加入化渣壓噴復(fù)合劑等相關(guān)工藝措施，可以得出如下結(jié)論：

冶煉前期渣中帶鐵得到有效控制，前期渣中帶鐵降低10.33%，且整個(gè)冶煉過程基本平穩(wěn)。

鋼鐵料消耗指標(biāo)有了明顯的改善，鋼鐵料消耗平均降低了5.27 kg·t-1。

實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐鋼鐵料成本的降低，截至2016年1月，轉(zhuǎn)爐鋼鐵料消耗成本已降低至1 988.25元/t。

［1］孟凡陳，么洪勇，劉曙光，等.影響轉(zhuǎn)爐鋼鐵料消耗的因素分析［J］.河北冶金，2012，20（1）：72-73.

［2］肖虎.轉(zhuǎn)爐冶煉前期噴濺的控制［J］.冶金叢刊，2012（199）：17.

Process Practice of Reducing M etal Carryover in Slag at Early Stage of M elting in Converter

LIU Han-bing and SHEN Guang-yi
（Steel-making and Rolling Plant，Tianjin Iron and Steel Group Co.，Ltd.，Tianjin 300301，China）

In order to reducemetal carryover in slag atearly stage ofmelting，relevant processmeasures were taken such as adopting nitrogen deslagging and sedimentation and tranquilization and adding compound contributed to the slagmelting and splash prevention to exert effective control.The consumption of steelmaterialandmelting costat converter processwas reduced and high economic benefitgained.

converter；steelmaterial；metal carryover in slag；consumption

10.3969/j.issn.1006-110X.2016.04.002

2016-03-07

2016-04-07

劉寒冰（1989—），男，遼寧人，主要從事轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)管理工作。