張崇堯

（酒鋼集團翼鋼煉鋼分廠）

摘  要：石灰在冶煉過程中起著至關重要的作用，冶金石灰消耗高低，直接影響鋼鐵料消耗、氧槍槍齡、爐底厚度、化渣好壞、冶煉噴濺等一系列煉鋼生產指標和生產的穩定。采取石灰降耗措施，優化轉爐熱平衡，優化工藝，使煉鋼各項經濟技術指標達到歷史最好水平。

關鍵字：石灰消耗；鋼鐵料消耗；爐底厚度；槍齡；轉爐熱平衡

1  總論

1.1  前言

翼鋼公司利用兩座50T轉爐年產200萬噸鋼，其快速的生產節奏與高產量是密不可分的。 但在快節奏生產過程中經常由于爐下車事故，氧槍事故，磷高事故等造成生產的正常秩序被打亂，直接沖擊產量。究其原因主要是由于石灰的高消耗對這些事故負有主要責任。通過對石灰的降耗攻關發現，爐下車可以平穩運行，氧槍事故明顯降低，磷高事故減少同時爐底上漲現象有效根治，鋼鐵料消耗有效降低，氧槍槍齡有效提高。石灰多加本是在冶煉過程中為多去磷硫，但通過降耗發現石灰多加并不會帶來預想中的好處，反而對生產不利因素增多。石灰消耗高的原因分析如下：

1) 廢鋼來源復雜，結構搭配不合理，轉爐富裕熱量大。

2) 鐵水成分不穩定，為達到目標成分，人為增加石灰用量。

3) 出鋼溫度偏高，為防止出鋼過程回磷，加大石灰用量。

1.2  石灰高消耗的不利影響

1.2.1  石灰高耗對爐下車的影響

爐下車是銜接轉爐鋼水與連鑄機生產的主要工具，爐下車輛事故會導致連鑄機降拉速，斷澆，轉爐冶煉至終點無法出鋼等。爐下車事故主要由于轉爐冶煉過程中連續的爆發性噴濺導致爐下積渣不能及時清理，轉爐噴濺的鋼水凝結于軌道上，導致鋼包車掉道或無法行動。噴濺出的紅渣灼燒電纜，造成斷電，跳電使車輛無法行動等。

究其噴濺產生的只要原因是由于過度的石灰加入量，使得渣量大，化渣困難，經過一些列調渣處理后，轉爐噴濺就不可避免的發生，連續的爆發性噴濺勢必要造成生產事故，導致生產被動。
1.2.2  石灰高耗對鋼鐵料消耗的影響

轉爐冶煉過程中加入過量的石灰，使得渣量大，終點出鋼時同樣是渣量大，常見泡沫性渣，整個出鋼過程中爐口流渣現象不間斷。通過這一現象分析，渣量大意味著化渣需要更多的氧化鐵，同時渣中含有金屬液滴也增多，而且終點的泡沫性渣表示終點壓槍時間不夠，這些因素導致金屬回收率低，一部分鋼水隨鋼渣損失，導致鋼鐵料消耗高。

1.2.3  石灰高耗對氧槍槍齡的影響

石灰高耗會使渣量增大，且渣不易化透，出鋼時會看到爐底有大量的未化的石灰顆粒，導致爐底頻繁上漲，操作不慎或判斷錯誤采用不正當槍位，就會導致粘槍，漏槍等事故，且由于頻繁粘槍而使槍齡短暫。平均槍齡只有200多爐次。

1.2.4  石灰高耗對爐底的影響

石灰高耗使得渣量大，渣不易化，化不透，去磷率降低，誤導爐長一味地追求高堿度會進一步增加石灰加入，這樣的惡性循環導致部分石灰從根本上就化不透，出鋼時會看到成片的石灰顆粒堆積于爐底，倒渣時又倒不干凈，濺渣時又由于低溫氮氣的冷卻作用使其凝結于爐底，導致爐底上漲。爐底上漲后，會使熔池升高，熔池攪拌作用減弱，對化渣帶來不利影響，這樣惡性循環導致質磷高事故頻發，沖擊正常生產。

1.3  總結

綜上所述，石灰高耗帶來的不利影響均是對正常生產起到很大的反向作用，影響正常生產，影響產量提升。所以石灰降耗是勢在必行的措施。通過理論指導實踐，嚴格實行根據鐵水硅含量計算石灰加入量的措施，使石灰消耗在原來消耗的基礎上降低10kg/t后，使得生產情況發生了質的變化。各項消耗均同等降低，各種頻發事故明顯減少或消失。鋼鐵料消耗比原來下降10kg/T。氧槍槍齡比原來提高200爐以上，粘槍事故顯著下降，漏槍事故、爐下車輛事故、爐底上漲現象得到有效遏制。同時磷高事故明顯降低，提升了一到出鋼率，為穩定生產創造了有利條件。所以石灰消耗的高低關乎生產的命脈，可謂掌控生產大局的關鍵因素。石灰消耗的降低對生產而言是百利而無害的，有必要在創造新的生產條件進一步降低石灰消耗。

隨著石灰消耗的降低鋼鐵料消耗也隨之降低， 2012年翼鋼煉鋼分廠石灰消耗降到歷史水平最低，鋼鐵料消耗也降到了自投產以來的最低值。隨著石灰用量的降低使得鋼渣生成量也隨之減少，成渣量減少，噴渣量少，鋼渣中帶走的鐵減少，由于一般煉鋼吹煉的氣相和爐渣均是強氧化性的，渣中FeO含量約為10%—15%，有的甚至高達20%，渣的減少使得鐵損降低，其綜合效果是鋼水收得率提高，鋼鐵料消耗降低。

2  石灰消耗與鋼鐵料消耗的關系

2.1  優化造渣工藝, 降低石灰消耗

石灰是轉爐造渣的主要原材料, 石灰熔化成渣過程需要大量的FeO 和熱量, 石灰用量大自然就會造成鋼鐵料消耗升高, 因此煉鋼廠都不希望石灰加入量過多。為降低石灰消耗,翼鋼對造渣制度做了科學的改進。

2.1.1  石灰加入量的控制。

為了精確控制轉爐石灰加入量, 避免不必要的浪費和加入量不足引起的質量波動,根據混鐵爐鐵樣硅含量計算每爐的石灰理論加入量，再根據實際情況稍作調整，有效的避免了石灰的浪費。

2.1.2  低渣量煉鋼

隨著鐵水條件的改善, 翼鋼以科學理論為依據, 提出在轉爐鐵水硫和磷不高的情況下適度的降低石灰用量, 通過努力工作,在產品質量不受影響的前提下, 轉爐終渣平均堿度降低至2.4-2.6, 減少了轉爐渣量, 從而降低了鋼鐵料消耗。

2.1.3  渣中FeO 控制

按噸鋼渣量100 kg 計算,轉爐終渣FeO 每升高1% , 鋼鐵料消耗就會相應增加0. 78 公斤/噸鋼, 因此降低轉爐終渣FeO 含量有利于鋼鐵料消耗的降低。為此翼鋼提出改進工藝制度，優化倒爐補吹工藝, 在保證整個吹煉過程化好渣的前提下有效降低轉爐終渣FeO 含[1]。

2.2  少渣量操作，依據熱平衡降低轉爐噴濺

冶煉過程中熱量富于，操作者在冶煉過程中需加入降溫劑或石灰等渣料來消除熱量富于，則造成爐渣鐵損過高，甚至導致爐況惡化，熱量不足終點溫度低，操作者常常以增加吹煉時間來滿足出鋼溫度的需求，則同樣會造成爐渣鐵損和吹損過高以及路況危機[2]。無論是熱量富于還是熱量不足，都會帶來操作困難，造成轉爐鋼水消耗升高，因此由于石灰加入量的降低，轉爐終渣堿度均在控制2.4-2.6，翼鋼重新計算熱平衡，根據新的熱平衡調整了鐵水溫度使其由1300℃降低至1270℃并穩定鐵水溫度，有效將低了轉爐在冶煉過程中由于不均勻升溫和過程槍位控制不合理導致C-O反應無法控制造成的噴濺和大渣量的泡沫性噴濺。

2.3  結論

由于渣量的大小直接影響渣中鐵損和渣中FeO含量，采取優化工藝流程，優化爐料結構，減少渣量，降低終渣堿度減少渣量和重新計算轉爐熱平衡達到降低噴濺的目的，有效降低了轉爐鋼鐵料消耗。石灰消耗掌握鋼鐵料消耗的命脈，降低鋼鐵料消耗首先要從降低石灰消耗措施入手輔之以其他措施才能使效果顯著。

3  石灰消耗與爐底的關系

3.1  爐底上漲的原因分析

3.1.1  石灰加入量過高，導致爐底上漲

由于鐵水成分中，硅、磷、硫含量的波動，致使在冶煉過程中，其一，會發生人為加料以保證鋼水磷含量達到低水平的行為。其二，由于轉爐硅含量波動導致冶煉過程中熔池溫度高，會加料冷卻，導致在冶煉過程中，形成一種多加料的操作習慣。高堿度、低溫鋼渣在濺渣、倒渣時在爐底堆積不斷惡性循環導致爐底快速上漲。

3.1.2   濺渣料未化透導致爐底上漲

終渣氧化性強，濺渣過程中渣料化不透，濺渣完成后有渣料沉積

爐底，濺渣時打入濺渣料，整個濺渣過程不能使濺渣料化完，化透，倒渣時爐底會有部分沉積的渣料，下爐冶煉裝入鐵水廢鋼后會使得爐底的渣料凝結使得爐底厚度增加。

3.2  石灰降耗，解決爐底上漲問題

通過對熱平衡的重新計算，合理石灰加入量，整個冶煉過程轉爐均勻升溫，石灰消耗的降低10kg/T后爐底上漲現象消除。出鋼時不再有石灰顆粒堆積于爐底，解決了由于爐底上漲使得化渣難的問題。

3.3  結論

通過對石灰降耗的實踐經驗得出，石灰消耗在高于經驗值時，會出現爐底上漲的問題。石灰消耗高經驗值5kg/T時，爐底厚度會增加50—100mm/8h。

4  降低石灰消耗的措施

4.1  使用活性石灰降低石灰消耗。

（1）活性石灰在煉鋼過程中的優勢

翼鋼公司煉鋼自2012年起開始大量使用活性高的石灰。大大的降低了石灰消耗，提升了各類經濟指標，因活性石灰具有高的化學純度，活潑的化學性能因而在煉鋼化渣過程中起到了顯著作用，一些專家認為今后氧氣煉鋼工藝的最大改進主要是靠改進化渣操作和提高石灰質量來實現。用活性石灰代替普通石灰在煉鋼中具有很好的技術經濟效果。

（2）活性度為300ml，去除10%的粉末率則實際加入量比經驗值低5kg/t，活性度降為270 ml時，實際石灰加入量應和經驗值相同，即活度降低了30ml，入爐石灰增加了5.5Kg/t，則渣量增加2.36倍，即12.98Kg/t，按照渣中TfeO含量14%，鋼珠損失8%計算，則增加鐵損2.45 Kg/t。

（3）有效CaO的影響石灰加入量，考慮有效CaO為90%，去除10%的粉末率，則實際計劃加入量等于經驗值，若有效CaO含量降低5%時，實際石灰加入量比經驗值增加了2.9Kg/t，則渣量增加6.84Kg/t，按照渣中TfeO含量14%，鋼珠損失8%計算，則增加鐵損1.30Kg/t。石灰質量的高低和穩定對轉爐冶煉操作和生產成本的影響是巨大的，石灰生燒率高，SiO₂高，造成有效CaO含量低，造成渣量增加，導致鐵損增加。

4.2  對轉爐根據現有的條件進行物料平衡和熱平衡計算，優化裝入制度。

4.2.1  翼鋼50T轉爐熱平衡分析如下

入爐鐵水及原料

鐵水成分和溫度

4.2.2  原材料成分

3.終點鋼水成分和溫度

轉爐物料平衡

以100kg鐵水為計算基礎，采用單渣法不留渣操作，堿度R=3.0，終渣（FeO）=15%.

造渣劑的成分及數量

未加廢鋼時的氧氣消耗

實際耗氧量=8.016kg

實際耗氧量體積=56.1（NM3/T鐵水）

鋼水量

元素氧化量：7.579kg

煙塵中鐵損量：1.182kg

渣中鐵珠重：1.080kg

礦石帶入鐵量：0.661kg

100kg鐵水可得鋼水質量=100-（7.579+1.182+1.080+0.661）=88.5kg

未加廢鋼時的物料平衡表

4.2.3  轉爐熱平衡

轉爐熱平衡表

說明：由于翼鋼50T轉爐冶煉周期短、節奏快，則取熱損失為3%

     廢鋼吸熱量計算=1380KJ/kg

則其廢鋼加入量為：

通過計算可知轉爐富裕熱量較大，所以通過鐵水條件的變化調整混鐵爐溫度和廢鋼加入量來降低石灰消耗。

此外翼鋼公司煉鋼分廠采用低溫快拉的生產組織模式模式，有效的降低了出鋼溫度，降低了石灰消耗。

5  結束語

通過提高石灰活性度，降低石灰用量給翼鋼公司的各類經濟指標帶來了大幅度的提升，降低石灰消耗，提升各類指標的核心就是小渣量、快節奏冶煉，為了最大限度的提高石灰利用率，降低石灰消耗，采用多批次少批量的渣料加入方法，在冶煉前期采取低槍位強化熔池攪拌，以保證前期高氧化鐵的脫磷條件，在中期通過高低槍位相結合的方式使熔池均勻升溫。翼鋼煉鋼分廠石灰消耗比原來降低10kg/t，鋼鐵料消耗降低10kg/t，氧槍槍齡提高200爐/支，轉爐爐齡提高3500爐，爐下車輛故障率降低75%，鋼水成分合格率提高8%，轉爐終點（成分、溫度）雙命率提高15%，降低石灰消耗，采取小渣量冶煉不僅有效的降低了鋼鐵料消耗、降低氧槍事故、遏制爐下車輛事故、有效緩解降濺渣后的爐底上漲現象，是低成本冶煉的好路子。

總之，降低石灰消耗好處說不盡，石灰消耗增加壞處說不完。

參考資料

[1]  降低鋼鐵料消耗的生產實踐  李雙武 王生金 周玉珍 河北冶金總第181期 2011年第1期 29-30

[2]   30T轉爐降低鋼鐵料消耗的生產實踐 許寧輝 李斌 何裕發 向華

[3]  冶金石灰生產技術手冊   初建民  高時林  冶金工業出版社