1 前言
氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐留渣操作在20世紀80年代初期就已經(jīng)提出，由于沒有掌握留渣后操作安全規(guī)律，在兌鐵時時常出現(xiàn)大噴，因此，留渣操作一直沒有得到推廣應(yīng)用，但氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐留渣操作可以大大降低鋼鐵料消耗、節(jié)約石灰，在轉(zhuǎn)爐吹煉初期可以快速成渣，而且是高堿度氧化渣，有利于提高生產(chǎn)率，我們知道，鋼鐵料消耗占轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)成本80％左右的水平，因此，留渣操作具有顯著的經(jīng)濟效益，特別是對于我們某廠公司，鐵水資源不足的鋼廠效益更是立竿見影，所以，只要從理論上找出留渣后兌鐵發(fā)生大噴的根本原因，從操作上找出切實可行的規(guī)避措施，留渣操作從可持續(xù)發(fā)展和循環(huán)經(jīng)濟的層面上是大有可為的。
2轉(zhuǎn)爐留渣操作的可行性
某廠二煉鋼鐵水成分如下：
鐵水平均溫度1250～1300℃冶煉終渣成分為：CaO：52％、MgO：8％、 SiO2：10％、FeO：18％。
兌鐵時發(fā)生噴濺的主要原因是在兌鐵瞬間，鐵水中的碳和鋼渣中的FeO發(fā)生激烈的C-O反應(yīng)，生成的CO氣體急劇膨脹，把鐵水和鋼渣帶出爐口，因此，只有解決兌鐵時的C-O激烈反應(yīng)，才能避免大的噴濺。
3留渣操作的特點
由于煉鋼生產(chǎn)節(jié)奏快，一爐鋼在冶煉過程中，其吹煉時間只有十幾分鐘，也就是說要在十幾分鐘的吹氧時間內(nèi)形成具有一定堿度、良好流動性、合適且TFe和MgO含量正常泡沫化的爐渣，以保證冶煉成分和溫度同時雙命中的鋼水，并減少對爐襯的侵蝕，留渣操作貫穿于煉鋼整個冶煉周期，主要是靠所留爐渣的物理熱和爐渣化學(xué)性能，使其具有迅速參與反應(yīng)、并促進前期爐渣的快速形成、提高去除P、S的效率、節(jié)省石灰用量。
3.1有利于去磷
在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐中，磷的氧化是在爐渣-金屬界面中進行的，其反應(yīng)式為：
生成的磷酸鐵在高溫下極其不穩(wěn)定，它可以重新分解生成P2O5，而P2O5是不穩(wěn)定的化合物，因此，僅靠生成P2O5。不能去除磷，但P2O5是酸性化合物，若用堿性化合物與其結(jié)合生成穩(wěn)定的化合物可以去除。研究認為，在堿性渣中P2O5與CaO形成穩(wěn)定的(CaO)x P2O5型的化合物，其中x為3或4，因此，操作中需加入石灰，使其生成穩(wěn)定的化合物3CaO· P2O5。或4CaO·P2O5存在于渣中，才能有效去磷，其反應(yīng)為：
從式中可以看出脫磷的條件，(1)提高CaO含量即提高爐渣堿度，(2)提高爐渣氧化性，即FeO含量，(3)降低熔池溫度。
以上分析可以說明，留渣操作對脫磷是有利的，因為(1)冶煉初期熔池溫度比較低，堿度一般在1.8～2.2之間，且渣中含有一定的FeO，滿足脫磷的熱力學(xué)條件，(2)留渣操作可以使初期成渣速度更快、流動性好，滿足脫磷的動力學(xué)條件。
3.2提高鋼水收得率
一般轉(zhuǎn)爐終渣FeO含量在15％左右，渣中游離的鐵渣按8％計算，每爐留渣1000公斤，則每爐可以回收120公斤鐵左右，按二煉鋼目前的產(chǎn)能，每年可節(jié)約一千五百萬元。
3.3冶煉前期反應(yīng)
由于所留爐渣本身的特點，從兌鐵開始到吹煉之前，爐渣就和鐵水之間發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，其主要反應(yīng)有：
這些反應(yīng)的存在可以從留渣操作的純供氧時間比不留渣的純供氧時間短的實踐得到印證，因此留渣操作爐次的吹煉時間比正常單渣法操作供氧時間有所縮短，一般縮短大約在2％左右。
4 留渣操作需要注意的幾個問題
1)安全問題：兌鐵時噴濺，因此所留的爐渣應(yīng)予以確認，一是溫度不能太高，一般在1500℃可以保證其安全性，二是濺渣時間必須保證，因為目前留渣操作一般與濺渣護爐并用，必要時可以加入一定量的改質(zhì)劑稠渣。
2)初期渣化的早、來的快，尤其是前期低溫時易發(fā)生噴濺，隨之而來產(chǎn)生返干現(xiàn)象，導(dǎo)致沾槍沾罩操作困難。
3)開吹時打火困難，可以采用前后搖爐或者先點吹30～40s再加入廢鋼的辦法。
4)初期渣化得早，前期渣來得快，低溫爐渣容易從爐口涌出，特別是吹煉到6分鐘左右，壓料后易“返干”，Si數(shù)低時尤甚，鐵水硅含量高時，過程渣不易控制易發(fā)生噴濺，當鐵水硅數(shù)超過0.5％時噴濺率呈直線上升。
5)拉碳時火焰判斷不準，易拉高碳，點吹時降碳量和升溫速度都比單渣法低，由于留渣造成熱平衡不好計算且留渣操作火焰比單渣法火焰亮，溫度不好控制。
5 結(jié)語
1)留渣操作方向性是可行的，關(guān)鍵是合適的留渣量及濺渣效果的保證。
2)留渣操作對P、S的去除有利，同時可以大大降低鋼鐵料的消耗，是值得我們重點研究的課題。