劉謙
（山鋼股份萊蕪分公司特鋼事業部，山東 萊蕪 271105）
摘要：介紹了鎂碳球替代白云石在轉爐冶煉中的應用，從造渣工藝、爐渣成分、過程控制等方面闡述了鎂碳球替代白云石的可行性，實現了在鐵水溫度低、硅低等異常條件下的正常冶煉，達到維護爐體、防止鋼水過氧化、節鐵增鋼的目的。
關鍵詞：轉爐冶煉；鎂碳球；白云石；爐渣；濺渣護爐
引言
為了保護轉爐爐襯，工藝規定爐渣中的氧化鎂含量在8％－12％。在轉爐煉鋼中一般用白云石作為造渣劑增加爐渣中氧化鎂的含量，以達到保護爐襯的目的，由于白云石氧化鎂含量較低，就需要加入大量的白云石才能達到爐渣所需要的氧化鎂含量；大量白云石的加入會造成冶煉過程溫度較低，冶煉過程升溫不均勻，也會導致終點溫度低，過度提溫造成鋼水過氧化等不良現象。鎂碳球化學組成為氧化鎂和碳，氧化鎂含量高，可以作為爐渣的調節劑，能降低爐渣的過熱度，提高爐渣耐火度，對爐襯有很好的保護作用。
1 可行性分析
傳統冶煉工藝使用白云石作為護爐劑來增加爐渣中氧化鎂含量，對于出鋼量90t渣量9t的轉爐而言，爐襯侵蝕加上石灰中進入的氧化鎂會使爐渣中氧化鎂增加3.5％ ；按表1所示，計算得出，每爐約加入不低于2000kg白云石才能使爐渣中氧化鎂含量達到8％－10％。加入大量白云石會降低鋼水的物理熱，使冶煉溫度不富余，在現有的鐵水廢鋼裝入制度下經常出現終點溫度偏低，需要補吹提溫才能達到出鋼溫度；如果使用鎂碳球每爐只需要加入800kg，轉爐渣中的氧化鎂就能達到8.0％－10％。
2 工藝過程改進
使用鎂碳球代替白云石后，由于前期冶煉溫度得到提高，整個冶煉過程槍位和加料時機會有一些變化。工作氧槍噴嘴是四孔拉瓦爾噴嘴，喉口直徑32.1mm，噴吹夾角12°。正常情況下按照設定的槍位高度進行控制，在實際冶煉中根據爐況適當進行調整，來防止噴濺發生，渣料的加入視鐵水等原料條件的情況而定。根據本單位各冶煉鋼種的溫度制度，控制好全程溫度，保證前期溫度不過低，使碳－氧反應正常進行，不讓FeO 過分積累；中、后期溫度不過高，保 證 碳－氧反應不過分劇烈而使 FeO 消耗太多，防止返干產生，防止過程溫度突然下降，確保碳－氧反應正常的進行，而不會突然抑制反應的進行，防止 FeO 的過分積累。
2.1 采用留渣分批渣料加入方法
渣料的加入批量和加入時間對于成渣速度有很大的影響，應該根據爐內的溫度情況和化渣情況合理地確定。采用部分留渣操作，渣料分批加入。在開吹1－2min時先一次加入石灰總量的1－1／2，第二批石灰在硅、錳氧化期基本結束，頭批渣料已經化完，爐內溫度有所提高、火焰已趨穩定時加入。
開吹時加入鎂碳球800kg左右，渣中 MgO 含量的增加，可以形成比2CaO×SiO2 熔點 低的一些含Mg礦物，降低熔渣的熔點，有利于初期石灰的熔化。終渣 MgO 含量在8％－10％之間，是為了減輕爐體侵蝕，但這會增加爐渣粘度，影響石灰熔化，必須采取相應的化渣措施。
2.2 采用高－低－低槍位控制
因為前期由加入2000kg白云石改為加入800kg鎂碳球，物理熱提高約20 ℃，開吹槍位不需要低槍位提溫直接高槍位化渣，然后根據化渣情況逐步降低槍位，過程槍位控制的原則是在不發生噴濺的前提下化好渣，快速去碳，保證熔池均勻升溫。在碳氧激烈反應期，特別要控制好槍位，槍位過低將造成爐渣返干和嚴重的金屬噴濺，易發生燒槍、粘槍事故，槍位控制過高，渣中FeO 較高，易造成噴濺。吹煉末期降槍至終點槍位保證壓槍時間。
2.3濺渣護爐操作
出鋼完畢，采用低－高－低槍位進行濺渣護爐操作，先低槍位冷卻爐渣，降低爐渣過熱度，吹氮30s后提高槍位500mm使爐渣均勻地粘附在爐襯上，最后降低槍位使爐渣進一步稠化提高濺渣效果。
2.4 特殊情況下的冶煉
鐵水硅≤0.30％，溫度小于1250 ℃，渣料 加 入量少，包括石灰、鎂碳球和少量的螢石，開吹采用低槍位，供氧1.5－2min后開始加入頭批渣料，目的是加快冶煉前期提溫，提高熔池溫度。當爐口涌出暗紅、塊狀、黏性的低溫渣時暫不加料，防止溫度低，渣料集中，造成結坨；繼續吹煉，等到熔池溫度上來后，小批量、多批次加入二批渣料，冶煉前期的主要任務就是提高熔池溫度，不把鐵水硅低帶來的影響留到冶煉后期解決。
3 改進后冶金效果分析
3.1 冶煉參數對比
轉爐爐渣應具有一定堿度、流動性良好、合適FeO 和 MgO 含量，以保證鋼水質量并 減少對爐襯的侵蝕。使用白云石和鎂碳球不同情況下爐渣成分的對比如表2所示，可以看出，爐渣成分沒有較大差別，均符合冶煉要求。
使用鎂碳球后，通過激光測厚儀對爐襯情況進行檢測，由表3可以看出爐襯各個部位厚度有所增加，通過實地觀察整個爐襯內型比較平整，沒有坑洼之處，尤其是出鋼側爐襯維護較好，有利于鋼水出凈防止存鋼現象。
轉爐裝入制度中鐵水廢鋼的配比一般是根據鐵水廢鋼資源和成本的多少來制定的，當前市場條件下鐵水的成本價格高于廢鋼價格，因此各大鋼鐵企業均采取節鐵增鋼措施來降低冶煉成本。隨著廢鋼配比的增加入爐的物理熱大大降低，終點經常過度吹氧提溫才能達到出鋼溫度，導致鋼水過氧化嚴重。白云石與鎂碳球的冷卻效果相近，但是由于鎂碳球的加入量比白云石少很多，使用鎂碳球代替白云石后可提高物理熱約20℃，減少后吹提溫操作，如表4所示。
3.2 效益分析
鎂碳球替代白云石后，造渣料減少會使渣量減少，降低噴濺現象的發生次數，渣量的減少會降低金屬的流失有利于提高金屬收得率，降低鋼鐵料消耗，取得的直接經濟效益就是提高金屬收得率、增加出鋼量、降低鐵耗的效益。
2018年使用鎂碳球后每噸鋼降低鋼鐵料消耗8kg／t，如表5所示。鋼鐵料平均成本按1770元／噸，一年按產出 100萬噸鋼計算，則全年效益為：8× 1000000×1770／1000＝1416萬元。取得的社會效益也很顯著：由于噴濺的減少，使爐殼積渣大大減少，縮短了檢修作業時對爐體積渣清理的時間，同時對爐體也起到良好的維護作用。噴濺渣的減少，減輕了爐下 作業人員的工作強度。在預防和控制噴濺攻關措施中總結出有價值的經驗方法，得以推廣，共同提高。
4 結束語
通過對爐渣成分、冶煉控制、爐體維護等方面的分析得出，鎂碳球代替白云石是可行的，不僅有利于保護爐襯還有利于減少鋼水過氧化，增大入爐廢鋼比，有利于節鐵增鋼的開展，進一步降低鋼鐵料消耗等。