李碩　王振剛　劉善喜　張垚　張虎成

(河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼長(zhǎng)材部)

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轉(zhuǎn)爐冶煉焊條鋼留渣操作實(shí)踐

李碩王振剛劉善喜張垚張虎成

(河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼長(zhǎng)材部)

通過(guò)留渣實(shí)踐表明：較佳的渣量范圍3.2 t～3.6 t，配合“高拉補(bǔ)吹”操作，可以提高轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)脫磷率由87.4%至89.7%，首次拉碳磷含量由0.0244%下降至0.0178%，終點(diǎn)氧含量由849.6×10-6降低至611.2×10-6，顯著降低了冶煉成本。

留渣焊條氧含量

0　前言

留渣操作是將轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐后的部分或全部高溫高堿度爐渣留在爐中，待下一爐冶煉作為初期渣使用的工藝。此工藝在國(guó)內(nèi)外許多鋼鐵公司均有實(shí)踐，并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。焊條鋼碳含量低，轉(zhuǎn)爐終渣的氧化性強(qiáng)，鋼水潔凈度低[1]，在留渣操作時(shí)，轉(zhuǎn)爐富氧終渣與高碳鐵水接觸時(shí)劇烈反應(yīng)，易導(dǎo)致兌鐵噴濺，所以國(guó)內(nèi)外冶煉焊條鋼的留渣實(shí)踐較少。

H08A作為焊條鋼，碳含量低，液相線溫度高，鋼水可澆性差，終點(diǎn)成分和溫度直接影響鋼水質(zhì)量和冶煉成本，為此，唐山鋼鐵公司在冶煉焊條鋼時(shí)嘗試試驗(yàn)留渣操作。

1　工藝條件

1.1.1轉(zhuǎn)爐設(shè)備

65 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，爐底四塊透氣磚，底吹氮/氬氣，供氣量160 m3/h ～550 m3/h；四孔拉瓦爾型吹煉—濺渣兩用氧槍。

1.1.2原材料

1)鋼鐵料：鐵水、廢鋼、生鐵塊。

2)造渣料：石灰、石灰石、輕燒白云石。

2　渣量控制優(yōu)化及工藝改進(jìn)

2.1渣量控制優(yōu)化

選取試驗(yàn)期間冶煉H08A所用鐵水并計(jì)算其平均成分見(jiàn)表1，同時(shí)采集冶煉H08A的終渣成分見(jiàn)表2。

表1　鐵水成分 　/ %

表2　H08A的終渣成分范圍 　/ %

根據(jù)物質(zhì)守恒定律，硅元素在轉(zhuǎn)爐冶煉前后的總量是不變的。即鋼鐵冶煉中加入的主要含硅原料中的硅元素的質(zhì)量等于終渣中硅元素的質(zhì)量，通過(guò)化驗(yàn)得到各種硅元素的分布見(jiàn)表3。

表3　硅元素平衡表

轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程中鐵水及廢鋼中的硅元素幾乎全部進(jìn)入渣中，根據(jù)元素平衡法計(jì)算得到轉(zhuǎn)爐終渣量：W終=(0.446×72+0.452×3)/(15.05×28/60)=4.8 t。

在留渣操作中，留渣量的控制，直接關(guān)系到轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程的槍位控制和各種原材料的加入量，從而影響轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度、成分命中率。

渣量的控制程度影響著冶煉的脫磷效率和鋼鐵料消耗，為了優(yōu)化渣量控制，唐鋼進(jìn)行不同留渣量的留渣試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖1、圖2所示。

圖1　脫磷效率隨留渣量變化

圖2　鋼鐵料消耗隨留渣量變化

從圖1可以看出，實(shí)施留渣操作的轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中，由于所留終渣中含有大量高溫∑FeO和CaO，冶煉初期爐中即形成具有較高堿度且流動(dòng)性良好的初渣。因此在冶煉初期，鐵水溫度1340℃～1400 ℃時(shí)[3]，利于脫磷的動(dòng)力學(xué)條件已經(jīng)形成，而此溫度也是脫磷的最有利熱力學(xué)溫度范圍。在冶煉前期即有效脫磷，并形成穩(wěn)定的脫磷產(chǎn)物(3CaO·P2O5和4CaO·P2O5)，顯著提高了脫磷效率。當(dāng)留渣量達(dá)到3.2 t以后脫磷效率增速放緩，并且在留渣量達(dá)到3.6 t時(shí)達(dá)到最高脫磷效率89.7%，隨著終渣中磷元素進(jìn)入轉(zhuǎn)爐的量的增加，脫磷效率下降。

從圖2可以看出，實(shí)施留渣操作時(shí)，渣中FeO和游離的鐵元素隨著終渣進(jìn)入轉(zhuǎn)爐，降低了含鐵原料的浪費(fèi)，鋼鐵料消耗隨之降低，并且在留渣量3.2 t時(shí)達(dá)到最低1064.2 kg/t。隨著大量爐渣進(jìn)入轉(zhuǎn)爐，終渣堿度增高，流動(dòng)性變差。為了保證爐渣具有良好的流動(dòng)性，不得不提高渣中FeO含量，鋼鐵料消耗隨之升高。

在上述試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定最利于冶煉的留渣量在3.2 t ～3.6 t。

2.2“高拉補(bǔ)吹”降低鋼水氧化性

“高拉補(bǔ)吹”即控制首次拉碳時(shí)合理的碳含量，一般在0.10%～0.15%范圍內(nèi)，同時(shí)首次拉碳溫度控制比出鋼溫度低20 ℃～40 ℃，在確定爐內(nèi)鋼水成分和溫度的前提下進(jìn)行補(bǔ)吹，從而對(duì)鋼水成分和溫度進(jìn)行微調(diào)，以達(dá)到精確控制鋼水成分、溫度的目的。

“高拉補(bǔ)吹”操作法的優(yōu)勢(shì)：

1)精確控制H08A終點(diǎn)碳含量0.05%～0.08%。在一定溫度下，處于平衡狀態(tài)下的鋼水中的碳氧積是固定值，因此可以通過(guò)控制鋼水的碳含量來(lái)控制鋼水的氧含量，而鋼水的氧含量與渣中的氧含量呈正相關(guān)，從而可以降低終渣的氧含量，減少兌鐵大噴的概率[2]。唐鋼留渣實(shí)踐認(rèn)為：將終點(diǎn)碳含量控制在0.05%～0.08%時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)兌鐵噴濺現(xiàn)象。

2)由于首次拉碳溫度控制較低，同時(shí)可以降低吹煉過(guò)程溫度，而降低過(guò)程溫度可以有效降低鋼水回磷，提高脫磷效率。

2.3降槍開(kāi)吹，降低吹煉初期因渣量過(guò)大而產(chǎn)生的噴濺

在留渣工藝中冶煉前期需要降低開(kāi)吹槍位50 mm ～100 mm，原因如下：1)加強(qiáng)攪拌為前期脫磷創(chuàng)造良好的動(dòng)力學(xué)條件。2)由于留渣后渣層相對(duì)較未留渣爐次厚，氧氣穿過(guò)渣層阻力增大，氧氣射流的沖擊深度降低，與鐵元素的接觸增多，導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐渣量增大，當(dāng)鐵水中硅元素含量大于0.60%時(shí)，易導(dǎo)致因渣量過(guò)大而產(chǎn)生的噴濺，因此降低開(kāi)吹槍位50 mm ～100 mm。在鐵水硅含量大于0.60%時(shí)，避免渣量大引起噴濺，不進(jìn)行留渣操作。

3　留渣效果分析

為了對(duì)比留渣和未留渣兩種操作的優(yōu)缺點(diǎn)，長(zhǎng)材部進(jìn)行了大量的對(duì)比試驗(yàn)，關(guān)鍵數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

表4　未留渣與留渣數(shù)據(jù)對(duì)比

由表4可知，實(shí)施留渣操作后，終點(diǎn)氧含量從未留渣時(shí)的849.6×10-6降低至611.2×10-6，終點(diǎn)氧含量的控制能力顯著提高，含鋁脫氧劑的使用量降低，鋁脫氧生成的夾雜物量降低，提高了鋼水的純凈度和可澆性。轉(zhuǎn)爐終渣含有大量的∑FeO和少量殘留的鋼水，其作為含鐵原料存在于轉(zhuǎn)爐中，使得鋼鐵料消耗從1069.6 kg/t減低到1064.6 kg/t；留渣操作和“高拉補(bǔ)吹”的應(yīng)用顯著提高了終點(diǎn)成分命中率和溫度控制精度，兩次以內(nèi)拉碳命中率從82.3%升高到94.5%，補(bǔ)吹次數(shù)的減少也有利于終點(diǎn)氧含量的控制。出鋼溫度從未留渣時(shí)的1684.2 ℃降低到1679.0 ℃，提高了溫度控制精度，在終點(diǎn)碳不變的情況下，有效降低轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)氧含量[4]，有利于穩(wěn)定連鑄機(jī)拉速，降低澆鑄過(guò)程的中包過(guò)熱度，提高鑄坯質(zhì)量。

由于所留終渣中含有大量的∑FeO和CaO，冶煉初期爐中即形成具有較高堿度和良好流動(dòng)性的初渣,渣中大量穩(wěn)定的(3CaO·P2O5和4CaO·P2O5)形成，降低了吹煉后期鋼水的回磷量，一次拉碳磷含量從0.0244%降低到0.0178%，有效提高了脫磷效率和一次拉碳成功率。

4　結(jié)論

1)控制留渣量在3.6 t時(shí)，得到最佳的脫磷效率89.7%，留渣量在3.2 t時(shí)鋼鐵料消耗最低1064.2 kg/t，留渣量控制在3.2 t ～3.6 t時(shí)為較佳留渣量。

2)通過(guò)“高拉補(bǔ)吹”法，可以顯著提高了轉(zhuǎn)爐脫磷效率。首次拉碳磷含量從0.0244%降低到0.0178%，兩次拉碳成分溫度雙命中成功率從82.3%提高到94.5%。

3)留渣操作的應(yīng)用使得冶煉焊條鋼時(shí)鋼鐵料消耗從1069.6 kg/t降低到1064.6 kg/t；終點(diǎn)氧含量從849.6×10-6降低到611.2×10-6；出鋼溫度從1684.2 ℃降低到1679.0 ℃。

[1]蔡開(kāi)科. 轉(zhuǎn)爐冶煉低碳鋼終點(diǎn)氧控制[J].鋼鐵，2009，44(5)：27-31.

[2]劉效森，王念欣，賈崇雪，等.濟(jì)鋼120 t轉(zhuǎn)爐留渣操作工藝的實(shí)踐[J].河北冶金，2010.4：25-27.

[3]王海寶，徐莉，劉春明，等.復(fù)吹轉(zhuǎn)爐雙渣法生產(chǎn)低磷鋼工藝實(shí)踐[J].四川冶金，2008.30(4): 29-31.

[4]武珣，包燕平，岳峰，等，影響轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳氧積的因素分析[J].鋼鐵研究，2010，38(2):26-29.

PRACTICE OF CONVERTER SLAG-REMAININGOPERATION IN SMELTING ELECTRODE

Li ShuoWang ZhengangLiu ShanxiZhang YaoZhang Hucheng

(Long products department of Tangshan，Hebei Iron and Steel Group)

The study on the relationship between slag-remaining amount and efficiency of dephosphorization is carried out, ferrous charges consumption show that controlling the slag-remaining amount in 3.2t to 3.6t can enhance the dephosphorization efficiency from 87.4% to 89.7%. Slag-remaining operation is used to improve the efficiency of dephosphorization, the phosphorus content of blowing end-point decreases from 0.0244% to 0.0178%. The operation of catching carbon and reblowing is used to enhance the control precision of the end-point composition and temperature, the average end-point oxygen content decreases from 849.6×10-6 to 611.2×10-6, the smelting cost reduce significantly.

slag-remainingelectrodethe oxygen content

聯(lián)系人：李碩，工程師，河北.唐山(063000)，河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼長(zhǎng)材部；2015-12-19