溫永才

（酒鋼集團(tuán)宏興股份公司儲(chǔ)運(yùn)部，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

2018年廢鋼市場(chǎng)價(jià)格呈窄幅震蕩，環(huán)保督查常態(tài)化與鋼廠利潤(rùn)的壓縮對(duì)于傳統(tǒng)冶煉工藝提出了改進(jìn)優(yōu)化的需求。低鐵耗條件下提高轉(zhuǎn)爐煉鋼的廢鋼比能夠有效降低生產(chǎn)成本，然而如何保持轉(zhuǎn)爐冶煉過程中的熱平衡、解決出鋼溫度不足的問題，也成為當(dāng)下冶煉工藝優(yōu)化的關(guān)鍵要點(diǎn)，值得我們進(jìn)行深入探討。

1 提高轉(zhuǎn)爐廢鋼比的冶煉工藝改造思路分析

（1）應(yīng)用實(shí)例分析。以某煉鋼廠生產(chǎn)實(shí)際為例，該煉鋼廠擁有3座120t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，其煉鐵產(chǎn)能低于煉鋼，鐵水供應(yīng)不足現(xiàn)象較為顯著。為實(shí)現(xiàn)降低鐵水耗的生產(chǎn)目標(biāo)，該廠開展了鐵包加廢鋼試驗(yàn)，并采用加入雙斗廢鋼等方法，在個(gè)月時(shí)間內(nèi)促使鐵水耗降至846.7kg/t鋼、廢鋼耗增至189.65kg/t鋼。由于該廠外購(gòu)廢鋼多為輕薄料，重型占比僅為，且單斗爐次僅能裝入22t~23t廢鋼，因此還需針對(duì)常規(guī)廢鋼斗進(jìn)行改造，并設(shè)法進(jìn)一步降低鐵水耗、提高廢鋼比，在簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)爐煉鋼工序的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)冶煉工藝的有效優(yōu)化。

（2）冶煉工藝改造思路。受廢鋼斗結(jié)構(gòu)與單斗廢鋼配重的影響，廢鋼堆密度無(wú)法得到有效提升，而該廠采用加入雙斗廢鋼的方式雖然可以一定程度上提高廢鋼比，但同時(shí)也易產(chǎn)生廢鋼卡斗等問題，不利于提高轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率。在此擬針對(duì)其工藝方案進(jìn)行改造創(chuàng)新，針對(duì)現(xiàn)有廢鋼斗進(jìn)行擴(kuò)容處理，促使廢鋼斗體積增加4.2m3、重量增至25t~26t，有效降低對(duì)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)節(jié)奏的影響?；谖锪侠鋮s原理可得出廢鋼冷卻效應(yīng)的計(jì)算公式為：

其中C代表質(zhì)量熱容，T代表溫度，272kJ/kg為廢鋼熔化潛熱。將實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)代入到上式中，可得出1000kg廢鋼帶走熱量約為1421216kJ?；阼F水熱量收入、熱量支出原理，可計(jì)算出Q富余為13146248kJ，在當(dāng)前鐵水熱值較高的情況下，加入單斗廢鋼的爐次還可再增加9.25t廢鋼。由于現(xiàn)有鐵水條件無(wú)法實(shí)現(xiàn)持續(xù)降低鐵耗目標(biāo)，在過吹情況下易造成爐襯侵蝕問題，因此該廠采用加入焦炭的方式進(jìn)行熱補(bǔ)償，以此削弱過吹、過氧化所造成的影響[1]。通常焦炭在轉(zhuǎn)爐熔池內(nèi)反應(yīng)生成的一氧化碳與二氧化碳的比值為9：1，因此固定碳與焦炭的熱效應(yīng)的計(jì)算公式分別為：

由此來(lái)看，1kg焦炭在轉(zhuǎn)爐熔池內(nèi)反應(yīng)釋放的熱量可使8.479kg廢鋼由常溫升高至1645℃，在實(shí)行廢鋼斗改造的情況下要想將增加的9.25t廢鋼進(jìn)行全部消化，還需額外加入1090kg焦炭方可解決生產(chǎn)過程中熱量供應(yīng)不足的問題。

2 低鐵耗條件下提高轉(zhuǎn)爐廢鋼比的冶煉工藝優(yōu)化策略探討

2.1 廢鋼斗改造工藝

（1）轉(zhuǎn)爐裝入制度。將擴(kuò)容改造后的廢鋼斗投入運(yùn)行后，每個(gè)廢鋼斗平均容量為25t~26t，單斗廢鋼最高可達(dá)29t，雙斗平均可裝入32t廢鋼，在低鐵耗條件下入爐廢鋼比均值由21.9%增至24.6%，單斗廢鋼耗約為182.7kg/t，可有效實(shí)現(xiàn)多吃廢鋼、提高產(chǎn)量的目標(biāo)。

（2）熱量平衡控制。在留渣量的設(shè)置上，為保障整體冶煉過程的穩(wěn)定性，針對(duì)大批量爐次采用留渣操作，將留渣量控制在范圍內(nèi)，針對(duì)個(gè)別存在鐵水熱值不足的爐次則采取不留渣操作。在渣料用量控制方面，將輕燒白云石用量設(shè)為固定值，采取少渣冶煉方式，將轉(zhuǎn)爐平均石灰耗控制在25kg/t~26kg/t范圍內(nèi)，選取長(zhǎng)度不超過5mm的鋼筋切頭上到高位料倉(cāng)，以此降低渣料消耗量。倘若出現(xiàn)鐵水熱值不足的情況，則可加入1t焦炭進(jìn)行熱補(bǔ)償，但需注重將焦炭用量最大值控制在10kg/t鋼范圍內(nèi)。

（3）冶煉過程控制。由于多數(shù)爐次采用少留渣操作，在考慮到成渣、脫磷效果的情況下，應(yīng)將開吹槍位提高50mm左右，待到起渣階段再逐漸高槍100mm，并結(jié)合爐內(nèi)冶煉的實(shí)際情況進(jìn)行壓槍處理，避免產(chǎn)生溢渣問題，促使廢鋼更好地熔化。針對(duì)加入焦炭的爐次，則需將開吹槍位控制在1.2m~1.3m左右，便于促進(jìn)化渣。針對(duì)煉鋼廠內(nèi)廢鋼比為24.7%的爐次，其鐵水熱值通常不會(huì)出現(xiàn)富余的情況，倘若出現(xiàn)高熱值的情況，則在冶煉中期其一氧化碳含量將迅速增至48%以上，致使?fàn)t口出現(xiàn)返干問題，在此情況下需適量加入鋼筋切頭、提高爐渣內(nèi)FeO含量，以此優(yōu)化脫磷效果。最后基于鐵水熱值情況，將終點(diǎn)倒?fàn)tC控制在0.08%~0.11%范圍內(nèi)，將終點(diǎn)倒?fàn)t溫度控制在1640±10℃左右，并實(shí)行點(diǎn)吹出鋼，以此降低爐襯侵蝕影響[2]。

（4）脫磷效果分析。在實(shí)行廢鋼斗改造工藝后，單斗廢鋼入爐重量平均可增至25.8t，終點(diǎn)倒?fàn)tC下降0.8×10-3%、倒?fàn)tP下降3.8×10-3%，促使脫磷率提高2.3%。選取常規(guī)入爐鐵水熱值與加入焦炭爐次的鐵水熱值進(jìn)行對(duì)比，加入800kg~1000kg焦炭后可使終點(diǎn)倒?fàn)t溫度提高12.9℃，然而脫磷率同比卻下降4.5%，造成這一現(xiàn)象的主要原因?yàn)榍捌谏郎剡^快、出現(xiàn)返干問題，對(duì)脫磷效果造成了一定的影響。因此還需注重在中后期實(shí)行吊槍操作，結(jié)合冶煉實(shí)際情況補(bǔ)充300kg~500kg石灰，以此保障脫磷效果。

選取廢鋼比分別為19%、22%、25%的三個(gè)爐次進(jìn)行消耗情況對(duì)比，其轉(zhuǎn)爐料耗分別為1057.7kg/t、1059.4kg/t與1060.2kg/t，金屬料耗分別為1076.6kg/t、1078.5kg/t以及1078.9kg/t。從中可以看出，在熱值增幅有限的情況下，廢鋼比的增加將加劇返干與吹損問題，導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐料耗與金屬料耗相應(yīng)增大，但綜合來(lái)看平均廢鋼耗將由189.65kg/t鋼增至206.05kg/t鋼，具有較為顯著的經(jīng)濟(jì)效益。因此需在廢鋼斗擴(kuò)容改造的基礎(chǔ)上，采用加入焦炭的方式實(shí)現(xiàn)熱補(bǔ)償，能夠彌補(bǔ)冶煉過程中熱值不足的缺陷，減輕爐襯侵蝕問題，配合開吹槍位調(diào)整、吊槍操作、補(bǔ)充石灰等方式，有效提高爐渣堿度，保障良好的脫磷效果。

2.2 爐內(nèi)溫度控制

在低鐵耗條件下，由于鐵水裝入量較少、冷料占比較大，因此導(dǎo)致冶煉前期溫升速度較慢，不利于保障良好的成渣效果，因此需勻速加入少量輕燒白云石，避免因前期升溫過慢導(dǎo)致熔池內(nèi)含有大量FeO而產(chǎn)生低溫泡沫噴濺問題，待碳火焰起來(lái)后再勻速加入適量石灰。在用量控制上，應(yīng)注重將吹煉前期與中后期的加料量控制在2：1左右，其原因包含以下兩方面：其一是爐內(nèi)冷料偏多，在中期爐內(nèi)廢鋼熔化致使脫碳反應(yīng)釋放的熱量被抵消，倘若加料量過大、速度過快，將導(dǎo)致其溫度迅速下降，爐渣內(nèi)的FeO含量升高，進(jìn)而在后期溫度上升時(shí)引發(fā)噴濺問題；其二是受中期爐內(nèi)溫度的影響，生鐵、廢鋼熔化量較少，待溫度增至1470℃時(shí)其熔化速度才能加快，因此需利用爐內(nèi)渣料起到抑制溫差的作用，控制溫度上升速度，并且在后期廢鋼熔化時(shí)需適當(dāng)提高槍位，以此控制脫碳反應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)對(duì)爐內(nèi)溫升速度的有效調(diào)節(jié)。

2.3 爐渣噴濺控制

通常爐渣噴濺現(xiàn)象集中體現(xiàn)在前期泡沫噴濺、中后期泡沫金屬噴濺兩個(gè)節(jié)點(diǎn)：在前期噴濺階段，由于鐵水中Si、P含量較高，因此爐渣中的SiO2、P2O5含量也會(huì)偏高，受前期溫升速度的影響，爐渣表面張力下降引發(fā)泡沫化問題，渣層厚度增加影響到氣體的順利排出，進(jìn)而引發(fā)噴濺問題，對(duì)此還需注重將槍位壓低、減少前期渣量，以此降低噴濺現(xiàn)象發(fā)生的幾率。在中后期噴濺階段，主要需控制爐渣中FeO的含量，防范因溫度升高引發(fā)碳氧反應(yīng)，并注重控制加料量，防范因爐渣化得不好而造成金屬噴濺問題。

2.4 調(diào)節(jié)液面上漲速度

通常爐內(nèi)液面上漲速度與泡沫溢渣現(xiàn)象也存在密切關(guān)聯(lián)，倘若液面上漲速度較快，爐內(nèi)泡沫渣含量較多，也極易引發(fā)噴濺問題。而爐內(nèi)碳氧反應(yīng)速度、一氧化碳?xì)怏w停留時(shí)間是決定液面上漲速度的重要因素，在鐵水溫度較高的情況下，將導(dǎo)致前期溫升速度加快，泡沫渣含量的增多將進(jìn)一步加快液面上漲速度，進(jìn)而引發(fā)噴濺問題。在產(chǎn)生泡沫溢渣的情況下，需結(jié)合爐內(nèi)反應(yīng)情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)爐內(nèi)反應(yīng)較為穩(wěn)定時(shí)，可以向爐內(nèi)加入適量渣料促進(jìn)氣體排出。因此還需密切觀察爐內(nèi)反應(yīng)情況，選取調(diào)節(jié)槍位、控制加料速度等方式，以此控制液面上漲速度、解決噴濺問題。

3 結(jié)論

在低鐵耗條件下提高轉(zhuǎn)爐廢鋼比是節(jié)約生產(chǎn)成本、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能最大化的重要舉措，本文采用改造廢鋼斗的方式，通過添加焦炭實(shí)現(xiàn)熱補(bǔ)償，有效減輕爐襯侵蝕、降低爐次終點(diǎn)脫磷率，在冶煉中后期配合吊槍操作、補(bǔ)充石灰等方法，促使?fàn)t渣堿度與平均廢鋼比得到顯著提升，進(jìn)一步提高煉鋼企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。