徐文凯，韩晓丹
（南京钢铁联合有限公司，江苏 南京 210035）
摘 要：为了促进钢铁行业的可持续发展，炼钢工艺不仅需要促进工艺质量与生产效率的提升，还需要向着低耗能、低污染以及低成本的方向发展。这样不仅能够有效实现可持续发展的目标，还能够带来更多的经济效益和社会效益。文章以炼钢回余钢为前提，在成分约束、温度约束以及时间约束等条件都满足的情况下，分析炼钢工序中节能管理的薄弱环节，制定出科学合理的转炉各环节的节能目标，结合生产需求与节能需求制定优化措施。
关键词：转炉回余；炼钢工艺；技术理念；加料制度
在钢铁行业生产过程中，若是温度不达标、钢水成分不合格或由于机械设备出现故障降低浇筑质量时，就需要在转炉中重新添加钢水进行吹炼，这便是回余钢。回余钢与非回余钢在炼钢方面存在明显的区别，分别是转炉内的初始温度、炉渣初始成分以及金属液体的初始碳含量等。鉴于这种情况，在进行转炉回余钢重现吹炼工作时，就不能利用传统的正常钢吹来模式，不然就会导致回余钢在冶炼过程中很可能会出现喷溅的情况，不仅会造成钢铁料的损失消耗，造成黄烟外溢，还会增加炼钢工序的安全隐患，不利于炼钢工序相关工作的顺利推进。此外，在回余钢炼钢过程中的炉内热量与常规炼钢工艺也有所不同，容易影响转炉终点温度和碳含量的控制效果。因此，为了促进转炉回余钢炼钢工艺的开发与应用，需要针对实际情况制定优化措施，提升社会效益与经济效益。
1 转炉高效率、长寿命复合吹炼技术观念
在当前的时代背景下，钢铁企业提升自身的核心竞争力，能够实现健康稳定的发展，正在努力降低成本、提升钢水洁净度以及强化管理，并且已经取得了一定的工作效果。但是在实际情况下，钢铁企业在如何构建高效率、长寿命复合吹炼的立体平台技术方面受到制约，并且在实现多目标协同优化的过程中存在一些难题需要进行合理解决。在这些问题情况当中，存在着以下几点矛盾。首先，体现在钢水洁净度与回余钢冶炼效率方面的矛盾。在传统的钢铁冶炼观念当中，这两个工艺之间的矛盾很难进行统一协调，使实际生产工序的效率和质量难以顺利达到理想的生产目标。其次，体现在转炉运行过程中的低氧化控制方面的矛盾。受到钢铁冶炼生产工艺与技术的限制，现阶段依然沿用传统“三高一低”的操作模式，这就导致转炉脱磷工作受到了严重的限制。低氧化性及低渣料消耗会直接降低转炉脱磷工序的效率和质量。再次，体现在转炉底吹与复吹之间的矛盾。在传统的观念当中认为髙底吹气强度会在某种程度上引起炉底侵蚀速率的提升，从而影响到复吹的寿命。为了能有效延长复吹寿命，就需要降低底吹强度，并根据底吹原件进行集中供气搅拌工作。
炼钢原料在炼钢生产中占据重要地位，是转炉正常运行的基础，因此，必须对其进行必要的试验。目前我国主要采用的是国产化铁、低合金化退渣剂和高锰酸钾两大类材料作为钢铁原料；但由于高锰酸钾含量较多且毒性大以及设备腐蚀严重等原因造成了国内使用转炉料量较大而质量较差且价格昂贵时应选择此钢材来炼钢。在实际运行过程中，为保证转炉冶炼工艺的效果，相关人员必须要将重要的控制要点放在温度路径和成渣规律方面，同时也要做好多元素氧化协同去除工作。由于在转炉炼铁过程中各参数组合存在着较大差异，如转炉类型不同、炉料结构不同、加料顺序不同、出钢操作不同等，所以就会导致吹炼反应的规律出现起伏较大的变化。同时，在吹炼过程中，需要使用不同的热力学和动力学，只有这样才能够精准控制转炉顶底复合的锤炼时间，从而保障精准冶炼的高效率，对于做好炉底维护工作也有着积极的促进作用。提高钢铁冶炼质量和效率的同时，切实有效的控制冶炼时产生的成渣量，实现低氧化的有效控制，促使出钢温度能够与高洁净度的标准相匹配。此外，在转炉炼铁过程中，相关人员还需要运用抑制炉渣过氧化性的措施，从而降低底吹透气元件寿命的维护难度。通过协调解决矛盾与传统惯性思维，才能够精准控制转炉炼铁这项工艺的各个流程，从而达到洁净钢的生产要求，为钢铁企业今后发展奠定良好基础。
2 转炉炼钢工艺现状
如今，转炉炼铁工艺已经被广泛应用与钢铁冶炼过程中，对于炼铁工作的效率和质量都具有一定影响。由于转炉炼铁的应用过程中会存在一些问题，因此，需要对这些问题情况进行深入分析，结合实际情况制定出科学有效的问题解决方法，使钢铁冶炼过程中的转炉炼铁发挥出更多的积极影响。转炉回火是利用铁水预热法在高温区对钢坯进行加热处理，使其温度达到一定的高值，然后再将铁水冷却到室温以保证冶金过程中不产生废渣。由于钢铁生产工艺和炼钢技术都有各自不同的特点。因此对于同一块矿石来说它所使用的是同一种材料来制造出两种或者多种金属产品；而对于同块原矿而言则是在相同原矿上进行预热处理后使其温度达到一定高值。
2.1 吹炼前期脱磷率低
在转炉炼铁工序当中，通过进行倒炉取样来进行脱磷情况的记录可以了解到，需要在正式吹炼前，将脱磷率的平均值处理到大约在 35％作用，半钢中的含量也会呈现出偏低的情况，由此可见，并没有达到理想的炉渣脱磷利用能力。观察炉渣样本的吹氧检验，发现炉渣中存在着较多的石灰块，若是炉渣与石灰块黏连在一起，就会形成石灰坨，从而影响到脱磷反应。在开展冶炼工作时，化渣是一项非常严谨的工艺问题，如果平均脱磷率呈现出偏低的情况，那么在钢铁质量把控方面也会存在一定困难，不能够顺利达到理想状态。
2.2 吹炼终点钢水的碳氧积高
在转炉炼铁工艺过程中，钢铁冶炼的效率和质量可以通过钢水的碳氧积数值来反映。因此，相关工作人员在评价冶炼工艺时，有必要将碳氧积数值作为重要指标。在当前阶段，部分钢铁企业在冶炼过程中呈现出碳氧积高的情况，因此需要根据钢铁冶炼需求积极制定更加科学有效的优化措施，确保碳氧积数值能够时刻处于可控的范围内。
2.3 转炉顶吹供养和底吹供气情况
如今，转炉炼铁工艺的应用范围比较大，各项工艺技术也日渐成熟。在实际情况下，很多钢铁企业在应用转炉炼铁工艺来生产优质低碳钢的过程中没有将恒枪位吹炼法进行有效的应用，应用效果和应用频率有限。
反而是一些小型的转炉炼钢厂才会积极运用恒枪位吹炼法来进行冶炼工作，为了能够更直观的了解化渣情况，就需要在喷头参数设置和优化枪位曲线两方面制定有效策略，促进钢铁冶炼生产质量与效果的提升。
3 转炉回余钢炼钢工艺的开发
3.1 转炉不留渣
转炉炼钢工艺用着单渣法、双渣法以及留渣法。在应用转炉回余钢炼钢工艺的过程中，转炉终渣当中会含有一定比例的 FeO，比例为 12%~18%。运用留渣法进行操作，可以有效提升前期渣中 FeO 的含量，使前期渣的融化能够适当提前，降低石灰消耗量的同时，提升冶金反应能力。在回余钢冶炼过程中，如果运用了留渣法进行操作处理，渣中含有的 FeO 含量会在一定程度上加剧碳氧反应，很容易在钢铁冶炼阶段出现喷溅事故，增加冶炼工序的安全风险。实际工作中，需要相关人员将炉内剩余的残渣全部弄出来，做到转炉不留渣，为后续钢铁冶炼工作的效果与安全提供可靠保障。
3.2 倒出部分精炼渣
精炼渣中具有较多的 Al2O3，其碱度含有量较高，一定程度上使精炼渣的熔点进一步提高。在这样的情况下，进入转炉后，精炼渣便会结壳，导致炉内的气体不能够顺利排除。如此一来，回余钢吹炼时就会产生喷溅的现象，增加了安全事故发生的几率。所以为了避免这种情况的发生，精炼渣就需要在转炉前全部排出。
3.3 制定合适的铁水、废钢装入量
在应用转炉炼钢工艺的过程中，必须要保证成分与炉内重点温度达到标准［5］ 。这就需要相关人员在决策铁水和废钢装入量时，参考回余钢水的重量，一般情况下，铁水与废钢的比例为 10∶1~12∶1。针对回余钢中碳、硅、锰等合金元素方面，所有含量比例较高就需要取下限值，反之要取下限值。将回余钢、铁水和废钢装入量相加在一起，就是正常炉次的装入量，装入过程中也需要遵循技术要求，严格按照废钢、回余钢和铁水的顺序进行装入。
3.4 优化加料制度
在优化加料制度的过程中，必须明确轻烧白云石的装入量。为保证炉渣中 MgO 含量的适宜，在加入轻烧白云石时，将其与石灰加入量相比，大约占据石灰装入量的 40％左右。其次，加入造渣料时，选择合理的加料方式。将铁水和回余钢混合一起，若是没有超过百分之一的金属液碳含量，就要一次性完成轻烧白云石和石灰的加料。如果在加料时，若是高于 1%，就要及时观察脱碳反应，采用合理的手段降低金属液碳含量，当温度控制在能够产生强烈脱氧反应时，则表明金属液碳含量已经降低到了 1%以下。此时的脱氧反应速度会慢慢减缓，不易发生喷溅情况，所以就可以省略抑制喷溅情况的环节。另外，由于碳含量比较低，吹炼时间也较短，如果采用分批次加料的方式加入炉渣，第二批在未充分融化之前便已经完成了吹炼，这回造成造渣料的浪费，不能够保障冶炼过程中的经济效益。
4 转炉回余钢炼钢工艺应用效果
4.1 提升钢水质量
相关人员在分析回余钢钢种和质量时，能够得到一个标准的依据，并以此来决策渣料和铁水等加入量，能够有效控制回余钢炼钢过程中的路内热，提升转炉终点命中率，防止正常运行过程中出现钢水过氧化的现象，有效保障的钢水质量。
4.2 促进生产率
通过进行技术的合理应用，能从根本上避免出现喷溅现象，会在一定程度上降低残渣清理工作难度，人员将更多的精力投入到生产过程中，提升企业生产效 率。转炉炼铁时，在高温区，由于气体和热流密度低，温度较高、压力大等特点导致了转炉炼钢作业过程中易发生焦化现象。钢铁企业应重视这一问题。首先要严格控制冶料入轧工序的质量；其次要加强对渣铁水含量及酸度进行检测与控温处理以确保钢产品的质量达标要求；再次要提高炼制速度和效率以便于提升生产率。
4.3 减少冒黄烟现象
通过开发回余钢吹炼工艺，可以有效降低由于喷溅而出现的冒烟问题，这就可以保证钢铁冶炼工序不会对周边生态环境带来污染，提升企业经济效益的同时，保证社会生态效益。
5 转炉炼钢工艺优化措施
由于钢厂的炼钢工艺主要是采用的是铁炉渣，因此在冶金生产中，钢铁企业往往会采用高效率、自动化程度较高的转炉。这样不仅可以节省能源和原材料还能够提高劳动生产力。随着我国经济发展速度越来越快。对我国国民经济持续健康增长做出了重要贡献：首先我国正处于工业化时期；其次我国正在进行社会主义现代化建设阶段；最后就是实现中国特色社会化进程，在优化转炉炼钢工艺的过程中，需要积极运用先进的科学理念，合理设置工艺参数。首先，要测定管道压力损失，这样做的目的是为了能够了解各项数据信息，为接下来的工作制定标准。现阶段，很多钢铁企业在冶炼时都会产生较高的氧气管道损耗。其次，进行氧射流与熔池作用的水模试验。通过观察钢铁冶炼过程的喷溅情况可以得知，转炉吹炼时的化渣程度不理想，而这种情况与金属喷溅现象有着密切的关系。如果想要解决这种问题，需要对喷头参数进行优化设计。最后，优化吹炼抢位曲线和提升透气砖维护。在吹炼过程中，恒枪位操作已经不能迎合当前吹炼优质产品生产的相关要求，需要积极进行工艺技术的升级优化，合理运用抢位曲线的方法来控制渣中的氧化铁含量。
6 结 语
转炉炼钢工艺是应用较为广泛的炼钢技术，为了进一步提升转炉炼钢工艺的积极作用，需要对转炉炼钢工艺制定优化措施。运用技术手段来提升生产质量与效率，使钢铁行业的经济效益与社会效益得到保障，为钢铁行业的稳定发展带来有利条件。
参考文献
［1］李勇，李春雷，胡克.转炉留渣法炼钢技术研究及推广意义 ［J］.化工管理，2020，（17）：107-108.
［2］王连其.炼钢生产中转炉炼钢脱氧工艺探究［J］.冶金管理， 2021，（9）：1-2.