张羽

(德龙钢铁有限公司，河北邢台054000)

摘要:为进一步改善转炉经济技术指标、降低冶炼成本，分析了铁水消耗较为富裕的情况下，转炉冶炼过程采用石灰石替代部分石灰造渣的可行性。对比了不同造渣工艺冶炼Q235B 钢的主要参数，分析了渣料对钢铁料成本的影响，并提出了主要控制措施。通过工艺优化及技术改进等方式，在保证脱磷效果的基础上，转炉造渣料消耗、成本等指标得到了明显改善。

关键词:转炉；石灰石；石灰；造渣；脱磷；成本

0 引言

石灰石经烧结白灰窑煅烧成石灰后用于转炉炼钢这一工业链上，浪费了烧成石灰时携带的物理热、同时存在着CO₂过度排放和增加环境污染的问题。

转炉采用石灰石替代部分石灰冶炼新工艺，目前在国内湘钢、昆钢等厂已开始推行，且降本明显，创效可观。而此工艺在德龙钢铁公司还处于刚刚引进研究阶段，各项参数、过程冶炼控制均无数据及经验。针对上述问题，本文主要从不同渣料结构对转炉造渣制度展开试验，同时对工艺及过程参数进行优化，极大地改善了转炉经济技术指标，冶炼控制水平明显提高，经济效益显著。

1 石灰石替代部分石灰造渣可行性分析^［1，2］

石灰石的主要成分为CaCO₃，煅烧成为石灰的温度一般在1 000 ～ 1 200 ℃。因此，烧成的石灰携带了较多的热能，高温石灰必须降温后才能运输，通过皮带到达转炉料仓进入转炉时已接近常温，然后石灰在转炉中再吸热升温化渣。很明显，这一过程石灰先降温再升温存在能量浪费。而公司受入炉冷料不足的影响，冶炼过程存在较高的富裕热量，大量的矿石需要在冶炼后期加入，过程存在回收率低、成本高的现象。石灰石中CaCO₃含有44% 质量的CO₂，在炼钢前期，这部分CO₂受热分解出来后，可以与［Fe］、［Si］、［Mn］、［C］等发生氧化反应，起到良好的助熔搅拌作用，并且符合转炉低温、高碱度脱磷的相关条件。

2 不同渣料结构、过程参数对比分析

为降低造渣料成本，采取4 种试验方案( 见表1) 进行综合对比。

2． 1 加料工艺过程控制^{［2 ～ 9］}

铁水成分是转炉操作顺行的关键因素。由于高炉铁水成分时有波动，为此拟定了铁水不同硅含量情况下，相应的原辅料装入变化趋势( 见表2) ，同时对冶炼前期的辅料加入量及加入时机( 见表3) 进行了相关优化。

2． 2 试验过程存在问题及数据分析

使用石灰石替代部分石灰造渣，冶炼过程存在初期渣不化，过程渣化不透，终点磷含量较高等诸多弊端。针对以上情况，前期枪位较之前提高100mm，吹炼氧压控制在0． 75 ～ 0． 80 MPa，即采取高枪位、低氧压，使其有充分的时间进行熔化，为初期渣早化打好基础，同时对前期去磷起到了至关重要的作用。吹炼中期为减少和避免返干造成金属喷溅，在返干期提前吊枪，配加少量矿石消除返干，枪位控制1 300 ～ 1 500 mm 之间，较之前枪位提高约150mm。过程渣化透后，终点降枪必须在2 min 以上，以终渣做粘为原则，确保终渣碱度及氧化镁含量符合标准，提高溅渣效果，消除对炉况造成的负面影响。为系统分析石灰石替代部分石灰造渣的可行性，统计了500 炉4 种不同造渣料结构的主要参数( 表4) ，使用全石灰石造渣炼钢较使用石灰造渣脱磷率低0． 5%，同时需相应地降低终点温度，以降低终点的回磷现象。

2． 3 渣料对钢铁料成本的影响

减少转炉冶炼过程渣量，可降低造渣料消耗，有效提高金属收得率，是降低钢铁料消耗的有效途径之一。主要控制措施如下:

(1) 及时了解铁水成分及温度，根据铁水成分及温度调整渣料结构。

(2) 在全铁冶炼时，采取倒渣后将炉体摇至零位，向炉内加入部分石灰石及轻烧白云石进行预热，之后再兑入铁水。通过提前成渣，将泡沫渣的高峰期前移，降低前期的熔池温度，提高脱磷效率。

(3) 提高转炉冶炼过程化渣效果，提高造渣料利用率。

(4) 返干期适当加入少量返矿，提高化渣效果。

(5) 冶炼10 min 以后禁止加入返矿，终点避免长时间吊枪操作，以终渣做粘为原则。

(6) 降低吹炼终点温度，以≤1 650 ℃为宜，避免高温回磷。

2． 4 喷溅的预防与控制

喷溅是转炉冶炼过程中时有发生的现象，往往会造成大量的金属损失。除此之外，喷溅还会提高渣料用量和温度损失，剧烈冲刷使炉龄缩短。影响转炉喷溅的因素很多，如铁水条件不稳定、废钢比小、操作不当等。吹炼中发生喷溅时不能轻易降枪，因为降枪后碳氧反应更加激烈，会加剧喷溅。应采取适当提枪迅速压枪或加入少量石灰石进行压渣，缓和碳氧反应，降低熔池升温速度，同时借助氧气射流的冲击吹开炉渣，排出气体。

3 结果分析

3． 1 造渣料消耗及成本

自2017 年9 月份起，采取石灰石替代部分石灰造渣，在总造渣料消耗不增加的情况下，吨钢造渣料成本较8 月份降低4． 05 元，且10 月份造渣料成本完成10． 96 元/t，创历史最好水平，如图1 所示。

3． 2 产品质量［10］

按照《YB /T4003 － 1997 连铸板钢板坯低倍组织缺陷评级图》评级，Q235B 钢铸坯低倍稳定控制在C 类2． 0 级以下，铸坯质量良好。按照《GB /T －10561 － 2005》检验标准，抽检2017 年9 ～ 10 月普碳钢、冷轧料夹杂物20 炉次，单类夹杂物级别≤2． 5级，质量控制较为稳定，见表5。

4 结语

(1) 石灰石替代部分石灰造渣，脱磷率优于全石灰造渣及全石灰石造渣炉次。

(2) 石灰石化渣效果较石灰差，需相应降低出钢温度，增加返矿使用量，提高终点化渣效果，从而保证脱磷效果。

(3) 对高硅铁水使用石灰石具有较好的抑制喷溅作用。

(4) 冶炼过程减少渣量，降低造渣料消耗，是降低钢铁料消耗的有效途径。

(5) 石灰石替代部分石灰造渣，对产品质量无明显影响，钢质纯净度满足产品质量所需。

参考文献

［1］何凯． 不同造渣剂在转炉半钢炼钢中的应用［J］． 河北冶金，2017，( 1) : 33 ～ 36．

［2］刘永军． 大型转炉过程精确控氧技术［J］． 河北冶金，2017，( 5) : 5～ 11．

［3］李宏，曲英． 氧气转炉炼钢用石灰石代替石灰节能减排初探［J］．中国冶金， 2010，45( 9) : 48．

［4］赵贝贝． 转炉工序冶炼低氮品种钢中氮含量的控制［J］． 河北冶金， 2017，( 12) : 40 ～ 42．

［5］吕凯辉． 转炉留渣双渣操作生产实际［J］． 河北冶金，2014，( 1) :38 ～ 41．

［6］黄希轱． 钢铁冶金原理［M］． 北京: 冶金工业出版社，2004．

［7］冯捷． 炼钢基础知识［M］． 北京: 冶金工业出版社，2005．

［8］杨志春． 钢铁冶金600 问［M］． 北京: 化学工业出版社， 2007．

［9］张军国，杨晓江，张大勇，等． 150 t 转炉炼钢工艺参数优化研究与应用［J］． 中国冶金，2013，( 10) : 37 ～ 40．

［10］蒋志国． H08A 钢生产工艺的技术进步［J］． 河北冶金，2016，( 1) : 67 ～ 70．