贺保堂，翁玉娟，李彦军，何晴，胡铁军，程康

(河钢集团承钢公司棒材事业部，河北承德067002)

摘要: 通过分析LF 炉精炼渣的成分，确定了LF 炉精炼渣循环利用途径。LF 炉精炼渣( 热态) 循环利用，可降低石灰和化渣剂消耗，缩短加热时间。LF 炉精炼渣( 冷态) 用于丰钢炼钢，可促使吹炼初期形成碱度适当、多组元、高氮化性、低熔点炉渣。LF 炉精炼渣的循环利用，达到了节能减排的目的，取得了显著的经济效益和社会效益。

关键词: LF 炉精炼渣; 循环利用技术; 研究

0 引言

在严峻的市场形势下，实现低成本炼钢并减少工业废物的排放量，真正做到环境友好是每个冶金工作者的追求。开展LF 炉精炼渣循环利用技术研究是节能环保与经济发展的需要。理论研究和实践表明，经LF 炉精炼处理后的精炼渣具有高碱度、低氧化性、低熔点的特性，精炼渣循环利用可以节约造渣材料，减少石灰及化渣剂用量，减轻精炼过程渣对包衬的侵蚀，提高包衬寿命。精炼渣循环利用还可以提高成渣速度，降低LF 炉精炼初期熔化渣料的时间，减少电耗。精炼渣循环利用可实现浇铸后余钢回收，进一步提高金属收得率。

承钢公司通过对精炼渣循环利用进行研究，确定将连铸机浇铸后钢包内的热态精炼渣不倒入渣罐，而是倒入出钢后的钢包( 或半钢包) 内，进行热态精炼渣及余钢的回收再利用。同时，将没有热态利用的精炼渣进行冷却、破碎磁选，实现二次利用，真正实现了“废渣”的循环利用，取得了显著的经济效益和社会效益。

1 LF 炉精炼渣脱硫能力分析

LF 炉精炼渣循环利用如图1 所示。

炉渣脱硫能力可以用炉渣硫容量来表征，其值根据渣－ 钢的平衡反应来测量:

［S］+ ( O₂) = ( S₂^－ ) +［O］ ( 1)

C_s = ( S) ［a₀］/［a_S］ ( 2)

萨辛斯基( Sasinsky ) 和萨莫尔维尔( Sommerville)导出了不同温度下硫容量和光学碱度的关系［1］:

l_gC_s = ( 22 690 － 54 640∧) /T + 43． 6 － 25∧ － 25． 2     (3)

硫容量随着温度的升高而增大，也随着碱度的增长而上升。根据式( 3) 导出，在1 400 ～ 1 700 ℃范围内，炉渣硫容量和温度、炉渣成分的关系式:

L_gC_s = B /A + 2． 82 － 13 300 /T    (4)

式中，B = 5． 623 ( % CaO) + 4． 15 ( % MgO) －1． 152( %SiO₂) + 1． 457( %Al₂O₃)A = ( %CaO) + 1． 391( %MgO) － 1． 867( %SiO₂)+ 1． 65( %Al₂O₃)

由式( 4) 可看出，随着CaO 含量升高、SiO₂含量降低、温度降低，炉渣的硫容量上升。但是，当Al₂O₃上升时，硫容量有下降的趋势。

2 LF 炉精炼渣( 热态) 在LF 炉的循环利用

2． 1 循环利用次数对炉渣硫含量、碱度的影响

跟踪LF 炉精炼渣( 热态) 循环利用次数对炉渣硫含量、碱度的影响，取各阶段LF 炉出站炉渣，分析其成分变化，检测结果如表1 所示。

由表1 可以看出，随着LF 炉精炼渣( 热态) 循环次数的增加，渣中的Al2O3浓度提高幅度较大，炉渣碱度降低，导致炉渣硫容量降低，实际生产过程中表现为脱硫率降低。根据以上变化，在LF 炉精炼渣循环利用过程中，应适当补加石灰，使炉渣碱度维持在相对稳定的水平，确保脱硫率稳定。针对LF炉精炼渣( 热态) 循环利用渣中硫含量随循环次数不断增加的问题，要求将循环利用次数控制在不超过3 次^［2］。

2． 2 循环利用前后LF 炉技术指标对比

对LF 炉精炼渣( 热态) 循环利用操作进行了全面跟踪，并对利用效果进行分析。比较LF 炉技术指标变化，具体情况如表2 所示。

LF 炉精炼渣( 热态) 循环利用后石灰消耗降低了4． 72 kg /t，化渣剂消耗减少2． 04 kg /t，吨钢电耗降低4． 44 kW ·h /t，平均加热时间缩短1． 72min /炉，钢铁料消耗降低7． 17 kg /t。通过对比可知，LF 炉精炼渣( 热态) 循环利用后，改善LF 炉技术指标效果明显，降低原料成本显著。

2． 3 循环利用前后化渣阶段埋弧效果比较

LF 炉精炼渣( 热态) 循环利用前后LF 炉化渣阶段供电曲线如图2、图3 所示。

从图2、图3 对比可以看出: LF 精炼渣( 热态)循环利用前炉渣融化状态差，化渣阶段供电曲线波动较大; 循环利用后炉渣融化较好，炉渣厚度增加，供电曲线比较平稳。

供电曲线平稳减轻了电弧对钢包渣线的热辐射、提高了渣线寿命和电能利用率。

3 LF 炉精炼渣( 冷态) 在半钢炼钢工序的应用

含钒铁水采用双联工艺炼钢，即经提钒后，采用半钢炼钢，半钢中硅、锰等元素含量痕迹。因此在炼钢过程炉渣中SiO₂、TiO₂等酸性氧化物产生量少，导致炉渣组分单一、碱度高、黏度大、流动性差，化渣效果不佳，从而造成化渣时间长，渣料消耗高，同时也影响了溅渣护炉效果，限制了炉龄的提高。传统半钢炼钢过程依靠渣中FeO 化渣，炉渣二元碱度高达5． 0 以上。炉渣是典型的铁钙渣系，终渣成分如表3 所示。

为了改善这种冶金性能不良的铁钙渣系，解决半钢炼钢过程中成渣难的技术难点，通过将LF 炉精炼渣( 冷态) 重新应用于半钢炼钢改造转炉渣系结构、提高炉渣冶金能力。半钢炼钢过程中充分利用LF 炉精炼渣中SiO₂、A1₂O₃、MnO 等组分，促使吹炼初期形成碱度适当、多组元、高氧化性、低熔点炉渣，缩短成渣时间，促进石灰熔化，提高炉渣冶金效果。LF 炉精炼渣( 冷态) 加入量与炉渣碱度的关系如图4 所示。

4 LF 炉精炼渣( 冷态) 在预成渣上的应用

生产400 MPa、500 MPa 钢筋时，部分规格钢筋不执行钒渣合金化工艺，导致转炉出钢过程渣料加入种类单一，并且炉渣融化较为困难。针对该问题进行了转炉出钢过程使用石灰配加LF 炉精炼渣( 冷态) LF 炉预成渣试验，该试验的炉渣融化效果较好，并且碱度适中。通过LF 精炼炉进一步调渣后，可达到较好的精炼效果。试验数据( 转炉出钢过程加入6 kg /t 包渣和2． 5 kg /t 小颗粒石灰，LF 精炼炉适当加入石灰和化渣剂) 如表4 所示。

5 结论

(1) LF 炉精炼渣( 热态) 循环利用可降低LF 炉石灰和化渣剂消耗，缩短加热时间，减少钢铁料消耗和电耗，提高LF 炉技术指标，降低原料成本显著。

(2) LF 炉精炼渣( 冷态) 在半钢炼钢中可促使吹炼初期形成碱度适当、多组元、高氧化性、低熔点炉渣，缩短成渣时间，促进石灰熔化。

(3) LF 炉精炼渣( 冷态) 在转炉出钢时使用，实现了LF 精炼炉预成渣，降低了石灰与化渣剂消耗。

(4) LF 炉精炼渣循环利用减少了工业废物排放，实现了“废渣”的循环利用。

参考文献

［1］张鉴． 炉外精炼的理论与实践［M］． 北京: 冶金工业出版社，1996: 150 ～ 154．

［2］黄康乐，等． LF 炉热态钢渣的循环利用技术［J］． 河北冶金，2012，( 5) : 64 ～ 65．