楚士進(jìn)，楊凱峰，閆棟，孫輝

（山東石橫特鋼集團(tuán)有限公司煉鋼廠，山東肥城 271612）

生產(chǎn)技術(shù)

轉(zhuǎn)爐煉鋼造渣材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化

楚士進(jìn)，楊凱峰，閆棟，孫輝

（山東石橫特鋼集團(tuán)有限公司煉鋼廠，山東肥城 271612）

為降低生產(chǎn)成本，石橫特鋼進(jìn)行了生白云石代替鎂球、輕燒白云石，石灰石部分代替石灰，轉(zhuǎn)爐磁選渣和粉渣球代替螢石、鐵礬土、礦石造渣的工業(yè)試驗(yàn)，結(jié)果證明生白云石完全能滿足生產(chǎn)需要，石灰石可以部分代替活性石灰，目前鎂球和輕燒白云石完全由生白云石代替，石灰石加入量達(dá)到12.09 kg/t，石灰消耗減少7.25 kg/t，噸鋼造渣材料消耗成本降低4.75元。

轉(zhuǎn)爐煉鋼；造渣材料；生白云石；石灰石；磁選渣

1 前言

石橫特鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼工序成本中，噸鋼造渣材料消耗成本約為15元/t，主要結(jié)構(gòu)為提供CaO的活性石灰、石灰石，提供MgO的生白云石、輕燒白云石和鎂球等鎂質(zhì)材料以及螢石、礦石等。鐵水的成分和帶渣量，尤其是Si、P、S的含量對轉(zhuǎn)爐造渣材料的消耗影響很大，同時(shí)也與所冶煉鋼中的P、S含量要求關(guān)系密切。如果鐵水本身的Si、P、S含量較高，而所冶煉鋼種要求P、S的含量又較低，勢必造成造渣材料尤其是石灰消耗升高，爐體維護(hù)任務(wù)增加，導(dǎo)致鎂球等材料消耗增加。

因此，執(zhí)行精料方針，提高鐵水質(zhì)量，降低造渣材料消耗是國內(nèi)外高爐—轉(zhuǎn)爐冶煉工藝一直努力的方向，也是提高鋼水質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本的必由之路。本研究旨在優(yōu)化造渣材料結(jié)構(gòu)，以降低鐵損，降低造渣材料成本［1-2］。

2 造渣材料優(yōu)化實(shí)踐

通過與先進(jìn)企業(yè)對標(biāo)交流學(xué)習(xí)，根據(jù)煉鋼廠內(nèi)部副產(chǎn)品消耗的實(shí)際情況，確定了造渣材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化內(nèi)容：一是生白云石代替鎂球、輕燒白云石；二是石灰石部分代替石灰；三是轉(zhuǎn)爐磁選渣和粉渣球代替螢石、鐵礬土、礦石。

2.1 生白云石代替鎂球、輕燒白云石

1）試驗(yàn)方案。生白云石是碳酸鈣和碳酸鎂的復(fù)鹽，分子式為CaCO3·MgCO3。輕燒白云石是由生白云石經(jīng)過煅燒后形成的，主要成分為CaO·MgO。鎂球則是由電熔鎂砂與粘結(jié)劑經(jīng)過研磨、混合、擠壓形成，主要成分是MgO。這3種材料都可以直接或間接為轉(zhuǎn)爐提供（MgO），而保證渣中（MgO）的飽和含量是保證濺渣護(hù)爐效果的關(guān)鍵。為保證生產(chǎn)順行，制定了循序漸進(jìn)的試驗(yàn)方案。

方案1：輕燒白云石與生白云石搭配使用，完全取代鎂球。原則：根據(jù)爐況、渣量，首先確定正常生產(chǎn)情況下輕燒白云石的加入量，逐步減少并最終完全取代鎂球，研究輕燒白云石與生白云石的加入方法。鐵水硅含量低時(shí)，在轉(zhuǎn)爐開吹后，首先加入部分輕燒白云石，隨后在第1批石灰加完后，陸續(xù)補(bǔ)充生白云石，代替剩余輕燒白云石的同時(shí)，取消鎂球消耗。在鐵水硅含量高時(shí)，在開吹后加入輕燒白云石的同時(shí)，加入部分生白云石抑制溢渣。

鐵水Si含量≤0.50%時(shí)，在轉(zhuǎn)爐開吹后，首先加入輕燒白云石200 kg，然后加入第1批石灰，隨后陸續(xù)補(bǔ)充生白云石。

鐵水Si含量＞0.50%時(shí)，在轉(zhuǎn)爐開吹后，首先加入輕燒白云石200 kg、生白云石100～200 kg，然后加入第1批石灰，隨后陸續(xù)補(bǔ)充生白云石。

方案2：全部采用生白云石，完全取代輕燒白云石和鎂球。原則：在轉(zhuǎn)爐開吹后，首先加入生白云石400 kg，然后加入第1批石灰，隨后陸續(xù)補(bǔ)充生白云石；具體加入量視爐況、濺渣效果而定。

2）試驗(yàn)情況。石橫特鋼三煉鋼自5月10日早班589爐開始在60 t轉(zhuǎn)爐上試驗(yàn)生白云石代替輕燒白云石，至5月21日1 204爐結(jié)束，期間因散裝料倒地倉，使用輕燒白云石68爐，輕燒與生白云石搭配使用6爐。本次共使用生白云石303.52 t，使用541爐，平均560 kg/爐。

3）爐況。使用生白云石前后，爐襯濺渣層質(zhì)量良好，爐底、爐殼溫度波動基本正常，除東耳軸前溫度略有升高外，其余各部位均降低，見表1。爐底深度波動情況見圖1。

4）渣中（MgO）含量及爐渣堿度變化。使用生白云石前后，爐渣堿度與使用輕燒白云石時(shí)基本相當(dāng)，渣中氧化鎂較輕燒白云石升高0.75%，雖然渣中MgO、堿度數(shù)據(jù)較煉鋼理論偏低，但隨著目前轉(zhuǎn)爐出鋼溫度的不斷優(yōu)化，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度大幅度降低情況下，爐渣黏度相應(yīng)得到提高，完全可滿足濺渣護(hù)爐工藝需求，見表2。

表1 使用生白云石前后爐殼溫度波動情況℃

圖1 使用生白云石前后爐底波動情況

表2 生白云石代替輕燒白云石爐渣控制情況

從本次試驗(yàn)期間爐殼溫度數(shù)據(jù)看，生白云石對爐體維護(hù)基本沒有產(chǎn)生負(fù)面影響，爐體的大部分部位溫度得到改善。低鐵比條件下，熱量基本可保證磁選渣的消耗，此時(shí)使用生白云石會造成含鐵原料使用量降低，影響鋼鐵料成本升高；鐵水比例高，爐內(nèi)熱量充足且無磁選渣，使用生白云石不會造成鋼鐵料耗升高。但根據(jù)目前的鐵水條件，采用生白云石一定會造成渣量增加。因此，采用生白云石造渣完全能滿足生產(chǎn)需要，對降低生產(chǎn)成本明顯。

2.2 石灰石代替部分石灰

石灰石的主要成分為CaCO3，分解溫度在900℃左右。，由于轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度高達(dá)1 300℃，急劇升溫后，石灰石表層中的碳酸鈣分解趨勢非常大。因此石灰石塊整體煅燒成為石灰的速度也會加快。分解后產(chǎn)物含有CaO，可替代石灰，同時(shí)分解產(chǎn)物中有CO2氣體，可增加攪拌，促進(jìn)化渣［3］。

轉(zhuǎn)爐內(nèi)煅燒的另一個(gè)不同點(diǎn)是，石灰石直接與爐渣接觸，可以認(rèn)為在其表面層中CO2逸出的同時(shí)，就發(fā)生了石灰的化渣反應(yīng)，因此參與反應(yīng)的石灰都具有高氣孔率、高活性［4］，從動力學(xué)角度看，石灰石在轉(zhuǎn)爐內(nèi)的煅燒造渣過程，實(shí)際上是煅燒化渣同時(shí)進(jìn)行的過程［5］。這是石灰石代替部分石灰煉鋼的理論基礎(chǔ)。

1）試驗(yàn)方案。根據(jù)石灰石煅燒石灰情況，約1.6～1.7 t石灰石可生產(chǎn)1 t石灰，為保證生產(chǎn)順行，按200 kg石灰石可代替100 kg石灰計(jì)。

加入原則：石灰加入量按25～30 kg/t（鐵水硅高的情況可提高石灰加入量），磁選渣、污泥球單爐加入量在3.5 t以上，富裕熱量還充足的情況下，余熱采用石灰石降溫并代替部分石灰造渣；建議石灰石用量不超過1 t/爐。

加入時(shí)機(jī)：一批料加入石灰總加入量的50%（或更少），根據(jù)鐵水溫度、比例、成分，建議一批料石灰石加入量為其總加入量的1/3至1/2。二批料石灰及石灰石可交替加入，建議優(yōu)先加入石灰石，石灰石加完后再補(bǔ)加二批料的石灰（可預(yù)留部分用于后期壓噴等），主要原因是，石灰石熔化較慢，加入太晚影響前期脫磷效果。石灰石成分、冷卻效果與石灰對比見表3。

表3 石灰、石灰石成分及冷卻效果

2）試驗(yàn)結(jié)果。采用石灰石代替部分石灰煉鋼進(jìn)行了多次試驗(yàn)，冶煉均能順利進(jìn)行，轉(zhuǎn)爐正常吹煉結(jié)束時(shí)，各成分均能達(dá)到鋼種要求的出鋼標(biāo)準(zhǔn)，脫磷率略微升高，主要是前期加入石灰石后控制了溫度上升，利于脫磷反應(yīng)進(jìn)行。

2.3 磁選渣及粉渣球代替螢石、鐵礬土、礦石

轉(zhuǎn)爐爐渣的回用自2006年已開始，當(dāng)時(shí)只是對轉(zhuǎn)爐前期的溢出渣，通過簡單篩選后進(jìn)行回用，隨著成本壓力增大以及對爐渣的再利用逐步提高了認(rèn)識，對轉(zhuǎn)爐渣磁選、精細(xì)管理及回用的可行性進(jìn)行了詳細(xì)研究。自2012年煉鋼廠在各車間逐步對轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的所有爐渣進(jìn)行處理，建設(shè)、改造了燜渣池、爐渣磁選設(shè)備。推廣應(yīng)用了爐渣燜渣后進(jìn)行磁選，使得磁選渣的品位逐步提高，并對磁選渣進(jìn)行篩分，減輕因磁選渣粉末率高，轉(zhuǎn)爐加入時(shí)造成煙塵較大的情況，使得磁選渣的利用率逐步提高，最終完全取代了礦石。

磁選渣篩分后，粒度＜3 mm的磁選渣粉末無法進(jìn)一步利用，為此煉鋼廠投資興建了粉渣壓球設(shè)備，將煉鋼廠各煉鋼車間產(chǎn)生的磁選粉渣、污泥、除塵灰混合后造球，進(jìn)一步提高了煉鋼產(chǎn)生的含鐵廢料的利用率。

轉(zhuǎn)爐用化渣材料在以往的螢石、鐵礬土、礦石的基礎(chǔ)上逐漸增加了磁選渣及粉渣球。通過優(yōu)化轉(zhuǎn)爐造渣制度及供氧制度，搭配磁選渣及粉渣球的使用，轉(zhuǎn)爐化渣用材料得以優(yōu)化與減少。尤其是粉渣球使用后，因其含有大量氧化鐵，降溫效果穩(wěn)定，且入爐后能快速化渣，對處理“返干”有明顯效果。目前，粉渣球的使用量已穩(wěn)定在10 kg/t左右，轉(zhuǎn)爐工序已取消了螢石、鐵礬土、礦石的使用。表4為造渣材料的消耗情況。

表4 造渣材料消耗對比

3 結(jié)語

為了降低造渣材料消耗成本，采用生白云石代替鎂球和輕燒白云石、石灰石代替部分石灰煉鋼進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)，結(jié)果證明生白云石完全能滿足生產(chǎn)需要，石灰石可以部分代替活性石灰，對降低生產(chǎn)成本效果明顯，同時(shí)采用白云石煉鋼還使脫磷率略微升高。

目前鎂球和輕燒白云石已經(jīng)完全由生白云石代替，石灰石加入量達(dá)到12.09 kg/t，石灰消耗減少7.25 kg/t，噸鋼造渣材料消耗成本降低4.75元。另外，對轉(zhuǎn)爐渣進(jìn)行磁選，采用磁選渣完全代替螢石、鐵礬土、礦石化渣造渣，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本。

［1］陳家祥.鋼鐵冶金學(xué)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1990.

［2］王雅貞，李承祚.轉(zhuǎn)爐煉鋼問答［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2003.

［3］Shi L,Qian G W,Zhu Z P,et al.Industrial experiment on substituting limestones for some limes in converter［J］.Wuhan Iron& Steel Corporation Technology,2013，31（4）：44-46.

［4］Dong D X,Feng J,Wu N,et al.Experimental Study on Using Limestone Instead of Lime for Slagging in 60 t Converter［J］.China Metallurgy,2013（11）：33-38.

［5］張春杰，郝強(qiáng)，王玉生，等.石灰石部分替代石灰轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.煉鋼，2015，31（5）：47-50．

Structure Optimization of Slagging Material in Converter Steelmaking

CHU Shijin,YANG Kaifeng,YAN Dong,SUN Hui
（The Steelmaking Plant of Shandong Shiheng Special Steel Group Co.,Ltd.,Feicheng 271612,China）

In order to reduce the production cost,the industrial tests of slagging by taking raw dolomite instead of magnesium ball and lightly burned dolomite,a part limestone instead of lime and magnetic separation of converter slag and slag powder ball instead of fluorite ore,bauxite and ore were made in Shiheng Special Steel.The results showed that raw dolomite can completely meet the production needs and limestone can partially replace active lime.At present,the magnesium ball and light burned dolomite completely be replaced by raw dolomite.Limestone addition amount reached 12.09 kg/t,lime consumption was reduced by 7.25 kg/t and the cost of slagging material consumption per ton steel was decreased by 4.75 Yuan.

converter;slagging material;raw dolomite;limestone;magnetic separation slag

TF713.3

B

1004-4620（2017）01-0020-03

2016-09-13

楚士進(jìn)，男，1984年生，2014年畢業(yè)于遼寧科技大學(xué)冶金工程專業(yè)。現(xiàn)為山東石橫特鋼集團(tuán)有限公司煉鋼廠助理工程師，從事轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)技術(shù)管理工作。