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1、1转炉降低钢铁料消耗的生产实践张羽 王杰文 李兴才 （德龙钢铁有限公司炼钢厂 河北 邢台）摘要：炼钢厂通过改变吹炼方法、优化矿石加入时间和加入量、强化转炉生产过程控制、加大含铁原料的回收力度等几方面进行改进，摸索出降低钢铁料消耗的有效途径，2012 年的钢铁料消耗比 2011 年降低了 8Kg/t。关键词： 工艺操作 烧结矿加入方式 含铁原料回收前言 转炉的钢铁料消耗在生产成本中占有较大比重，降低钢铁料消耗是控制炼钢厂生产成本的关键环节。德龙钢铁炼钢厂新炼钢 2007 年建成，两座 80 吨顶底复吹转炉，转炉扩容后炉容比较小，仅为 0.768m3/t，吹炼过程中容易发生喷溅，吹损率高、钢水收得
2、率较低，2011 年钢铁料消耗为 1069.7Kg/t，与同行业相比偏高。1、 转炉工况条件德龙钢铁炼钢厂 2 座顶底复吹转炉经扩容后工称容量为 80t，有效工作容积为65.3m3，炉口直径 1.88 米，炉膛直径为 3.84 米，实际装入量 85-92，实际出钢量80-87t，炉龄约 15000 炉。2、转炉钢铁料消耗影响因素转炉钢铁料消耗是装入量（铁水+废钢）与转炉合格钢水量之比，降低钢铁料消耗就是要减少转炉在生产过程中的钢水损耗，影响转炉钢水损耗的主要因素包括化学损耗、渣中铁和氧化铁损耗、吹炼过程喷溅等。德龙钢铁炼钢厂根据现有工艺条件及生产情况，从改变吹炼方法、优化矿石加入时间和加入量、
3、强化转炉生产过程控制、加大含铁原料的回收力度等几大方面开展工作，以实现降低转炉钢铁料消2耗3、降低转炉钢铁料消耗的措施3.1、改变吹炼模式以减少吹炼过程喷溅控制转炉喷溅是降低钢铁料消耗的关键措施，导致转炉喷溅的因素很多，通常摇炉工采用的吹炼模式为“恒压变枪“操作，生产实践证明，当铁水、废钢条件正常时不容易发生喷溅，而当铁水温度高、Si 高时，这种操作模式容易导致吹炼过程发生喷溅，因此控制好异常条件下的喷溅是控制转炉喷溅的关键，经过摸索改进，采取了前期低氧压、低枪位操作，中后期根据实际情况调整氧压和枪位，见表 1，表 1 铁水温度高和 Si 高的情况下操作模式吹炼时间 min 吹炼枪位 mm 吹
4、炼氧压 Mpa 渣料加入量 1-2 900 0.75 2/32-5 850-950 0.65-0.75 1/35-8 900-1100 0.75-0.85 8-10 900-1100 0.75-0.8510-13 900-850 0.9注：石灰总量 2500Kg、轻烧白云石 1000Kg、轻烧镁球 500Kg、返回渣 2000Kg、这种操作模式可有效的控制好吹炼过程渣的泡沫化程度进而杜绝爆发性喷溅，缩短冶炼周期，提高金属收得率。其吹炼过程反应机理为：（1）顶吹转炉吹炼过程中气体来源于供给炉内的氧气和 C 氧化生成的 CO 气体，这些气体能否稳定存在于炉渣中，还与炉渣的物理性质有关。在炉渣中，F
5、e2O3、P 2O5、CaF 2、SiO 2能使碱性炉渣的表面张力显著减小，增加这些成分能提高炉渣的泡沫化程度。P 2O5和 SiO2不但使炉渣的表面张力减小，而且能增大渣膜的粘3度，使泡沫渣稳定。（2）R 对炉渣泡沫化有很大影响，如图 1 所示。随着 R 增大，泡沫化程度先是增大，到 CaO/SiO2=1.5-1.7 时达到最大值，之后开始下降，这是由于 R 为 1.5-1.7 时 FeO活度最大所致。图 1转炉炉渣泡沫化程度与 R 的关系因 此 ， 提 高 前 期 的 R 1.8， 即 控 制 前 期 加 入 的 石 灰 量 （ 同 时 有 利 于 脱 P） ，以 抑 制 前 期 喷 溅
6、的 发 生 。（3）温度对炉渣的泡沫化也有很大影响，温度低使炉渣粘度增大，有利于泡沫的稳定，因此应适当控制前期温度。（4）吹炼过程中炉渣泡沫化程度的变化见图 2。在开吹初期，由于渣量较少且脱 C速度不大，熔池面上涨很少，炉渣泡沫化不致造成溢渣或喷溅。随着吹炼过程的进行，渣量迅速增加，前期温度低，炉渣较粘，一旦 C 开始剧烈氧化，泡沫渣将大量从炉口溢出，产生强烈喷溅，吹炼末期脱 C 速度下降，熔池温度升高，泡沫化程度随之减小。氧压低，枪位过高，会造成(FeO)大量增加，使泡沫渣发展甚至溢渣喷溅；相反，枪位过低，尤其是在 C 氧化激烈的中期，(FeO)低，会导致返干而造成喷溅。11.522.533
7、.542 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14炉渣泡沫化程度，h/h0吹 炼 时 间 ， min4图 2转炉吹炼过程中炉渣泡沫化程度的变化因此，转炉应提高操作水平，并对喷溅有预知预控能力，控制合适的枪位、氧压、脱 C 速度、过程温度及炉渣(FeO)含量对抑制喷溅有着重要的作用。3.2、改变加矿石方式降低钢铁料消耗 通常转炉炼钢都是在吹炼过程中加入烧结矿，这种方式弊端为：在加入的过程中被风机抽走一部分较轻的粉末造成浪费，并且烧结矿加入量较少，如果吹炼过程加入量大，会出现大量的 FeO 聚集造成爆发性喷溅，而且中后期加入的烧结矿由于反应时间短得不到充分还原，只起到降低熔池温度的
8、作用，造成金属收得率降低。通过研究将烧结矿加入时机前移，提出了在混铁炉出铁过程向铁水包中加矿石的方案。烧结矿是将各种含铁物料配入适量的燃料和熔剂，均匀混合烧结而成。德龙钢厂现用烧结矿 TFe 含量在 53%左右，R2.050.1，属高碱度烧结矿，使用的原材料主要为邯邢地区的酸粉和碱粉，熔剂有石灰、镁粉、焦粉。焦粉燃烧的热量使物料烧结，在加入铁水后燃烧产生大量的 CO 可起到将铁矿石还原及脱 S 的作用。并且在出铁过程铁水中的 Si、C、Mn 和烧结矿中的 FeO、Fe 2O3发生激烈反应，根据TFe 含量折算 FeO 及 Fe2O3之和在 75%左右，即烧结矿中参与反应的氧含量在 22%左右，
9、所以在时间充足的条件下烧结矿中的铁被全部还原进入铁水。2012 年 2 月份设计并制造安装了在混铁炉加矿石的设备，在混铁炉出铁过程中随铁流逐渐向铁水包内加入烧结矿，为还原烧结矿中的 Fe 提供了良好的条件，烧结矿中的氧化铁被铁水中的 Si、Mn、C 等元素还原，又因为在出铁过程中的反应产生大量的 CO 等可燃性气体排出燃烧生成火苗，所以在出铁过程中减少了冒烟，进而减少除尘风机的用电量，而且铁水兑入转炉后为转炉在吹炼过程中提供了良好的氧化性气氛。经测算，在时间和设备允许的情况下在混铁炉加烧结矿的量可达到 40-550Kg/t，可提高金属收得率，而且在烧结矿加入量较大的情况下钢坯中夹杂物控制也比较
10、好，根据北京科技大学所做的 2012 年全年带钢夹杂物力学及金相检验分析结果（见表 2） ，表 2 2012 年全年带钢金相抽检结果取样日期 炉号 材质 屈服强度 抗拉强度 伸长率 晶粒度 夹杂物1 月 14 日 21-00443 带钢 287 347 48 9 D0.5.,D0.5e2 月 8 日 22-01458 带钢 273 351 44 9 A1.0,D0.5,D0.5e3 月 12 日 21-02424 带钢 272 351 46 9 A1.0,D0.5,D0.5e4 月 10 日 22-03871 带钢 299 371 44 9.5 D0.55 月 14 日 21-05078 带钢
11、 282 350 45 9.5 B1.0,D0.56 月 8 日 21-06301 带钢 273 341 44 9.5 D0.5,D0.5e7 月 7 日 21-07527 带钢 293 349 44 10 A0.5,B0.5,D0.58 月 12 日 21-08529 带钢 264 337 42 9 D0.5,DS0.59 月 29 日 21-10210 带钢 276 343 49 9 A1.0,B0.5,D0.510 月 5 日 22-10816 带钢 294 351 44 9.5 A1.0,B0.5,D0.511 月 7 日 21-12234 带钢 296 374 40 9.5 B0.5
12、D0.512 月 10 日 21-13825 带钢 272 349 44 9.5 D0.5，D0.5e2012 年有 7 个月带钢单类夹杂物1.0 级达到 100%， （见下图 3）满足客户质量需求，证明在目前生产模式下钢坯中夹杂物控制较好。100%99.57%99.44%100%99.53%100% 100% 100%99.68%99.86%100% 100%99.20%99.40%99.60%99.80%100.00%1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月图 3 2012年 钢 坯 夹 杂 物 小 于 1.0级 所 占 比例63.3、对含铁原料回收直接
13、利用（1）推行钢渣热回收，降低钢铁料消耗钢包中的钢水在连铸浇完后由于钢包底部不平造成有一小部分钢水留在了钢包中，而且钢包中的渣为还原性渣（德龙钢铁所炼钢种都为含铝钢） ，在倒渣的过程中随渣倒入了渣盘中，经过测算平均每炉有 74Kg 的钢水被倒掉，浪费较大，因此对浇注完的钢渣部分进行热回收，取得了较好效果。（2）在总结以前的工作经验的基础上，2012 年 6 月份进一步加强了含铁原料直接入炉炼钢的力度，在全铁炼钢时，直接把连铸的切割渣和氧化铁皮、除尘系统的除尘灰和粗颗粒加入到炉内进行炼钢，以降低吹炼前期温度过高造成的喷溅，增加吹炼前期渣中的 FeO，使得前期渣早化达到多去磷的目的。根据化验：除尘
14、的粗颗粒内含铁量达到 60%，转炉除尘灰内含铁量达到 30%，混铁炉的除尘灰内含铁量达到60%，含铁物质直接入炉炼钢的利用，大幅度降低了周转费用和钢铁料成本，同时也净化了作业环境。每年连铸产生的切割渣和氧化铁皮约 7200 吨左右，除尘系统每年产生的除尘灰和粗颗粒约 12200 吨，仅此一项理论上每年可折合降低钢铁料消耗 3Kg/t 左右，但含铁物质的入炉量的增加还需要提高稳定铁水温度为前提，同时也要保证整个冶炼过程的平稳，避免喷溅，才能达到理想的效果。4、 效果2011 年和 2012 年钢铁料消耗对比见下表 2，该厂 2011 年钢铁料消耗累计值为1069.7Kg/t,2012 年累计值为
15、 1061.7Kg/t,即 2011 年比 2012 年降低了 8Kg/t。2012 年该厂产量约为 280 万吨，钢铁料消耗按 3 元/Kg 计算，转炉钢铁料消耗按 80%贡献率计算，今年由转炉降低钢铁料消耗产生的直接经济效益为 7100 万元。7表 2 2011 年和 2012 年钢铁料消耗对比日期 一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月 十二月 累计2011年 1071.2 1084.9 1073.1 1069.9 1066.8 1067 1068.8 1068.8 1073 1070.6 1064.9 1067 1069.72012年 1064.8 1061.9 1059.7 1058.5 1059.7 1068.3 1066.2 1060.5 1060.2 1060.4 1060.2 1060.8 1061.75、结束语德龙钢铁炼钢厂生产实践证明，改变吹炼模式合理控制炉内反应、改变矿石加入方式、实行钢渣热回收、利用氧化铁皮、除尘灰和粗颗粒直接炼钢等措施，对降低钢铁料消耗效果明显，取得了较好的经济和社会效益。作者简介：张羽（1981-） ，男，助理工程师；E-mail:2529487035QQ.com参考文献1冯捷、张红文.转炉炼钢生产M. 北京，冶金工艺出版社2曲英 .炼钢原理 M. 北京，冶金工艺出版社
