李秀濤
(遷安札一鋼鐵集團(tuán)有限公司 , 河北 遷安 06 4 02 )
摘 要:在煉鋼工序中, 鋼鐵料消耗是主要的成本指標(biāo)。為了降低煉鋼成本 , 一些煉鋼廠結(jié)合實(shí)際, 嘗試將燒結(jié)礦直接加入轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行冶煉, 以減少?gòu)U鋼的使用量, 降低冶煉成本。 但是在具體的實(shí)踐中, 由于燒結(jié)礦的入爐溫降 、強(qiáng)度與廢鋼不同 , 直接加入轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行 冶煉需要在一個(gè)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間和環(huán)境下才能達(dá)到預(yù)期目的, 否則 , 不但不會(huì)提高冶煉質(zhì)量和效率 , 還可能出現(xiàn)較大的噴濺現(xiàn)象。 本文主要針對(duì)燒結(jié)礦直接加入轉(zhuǎn)爐冶煉的實(shí)踐過(guò)程進(jìn)行研究和總結(jié) , 得出相關(guān)結(jié)論 , 希望可以為兄弟企業(yè)提供 參考借鑒 。
關(guān)鍵詞：燒結(jié)礦; 轉(zhuǎn)爐;鋼鐵冶煉 ;控制成本
為進(jìn)一步降低煉鋼成本，鋼鐵企業(yè)都在探索降本增效的有效途徑,直接將燒結(jié)礦加入轉(zhuǎn)爐冶煉就是其中一種較為可行的降低成本的方法。該方法可以最大程度的利用含鐵輔料，提高煉鋼效率，減少?gòu)U鋼使用量，降低成本。這一方法在實(shí)踐過(guò)程中，仍然有很多問(wèn)題需要解決。 本文就我公司直接將燒結(jié)礦加入轉(zhuǎn)爐冶煉的實(shí)踐中得出的結(jié)論來(lái)分析探討這一問(wèn)題。
1 燒結(jié)礦直接加入轉(zhuǎn)爐冶煉的反應(yīng)原理
燒結(jié)礦是由多種礦物組成的固體復(fù)合礦物，含有大量的含鐵礦物，如Fe2O3、Fe3O4以及FexO。其中所含有的非鐵元素主要有 Si、Ca、Al、S、P等Al、S、P的含量較少,一般都以氧化物的形態(tài)存在于復(fù)合礦物中。S、P的穩(wěn)定性較高，不會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，燒結(jié)礦的熔點(diǎn)較低，粒度分布較均勻，這些都為直接將燒結(jié)礦加入轉(zhuǎn)爐中提供了有利條件。在轉(zhuǎn)爐溫度達(dá)到1250℃以后，燒結(jié)礦的熔化效果最佳在1300-1500℃的情況下其分解反應(yīng)最徹底，主要反應(yīng)原理為 :
(Fe2O3）= 2( FeO)+(O) (1)
(Fe3O4)= 3(FeO)+4 (O) (2)
2(SiO2)+(FeO)+CaO(S)=(2CaO·FeO· SiO2） (3)
分解反應(yīng)的過(guò)程中會(huì)發(fā)生很強(qiáng)的吸熱反應(yīng),使其所處的熔池溫度急劇下降使熔渣之間粘結(jié)度增大還可能出現(xiàn)結(jié)坨現(xiàn)象不利于FeO 向外擴(kuò)散傳質(zhì),影響轉(zhuǎn)爐冶煉效率。因此在燒結(jié)礦的成渣反應(yīng)(3)中,應(yīng)該加大其外部動(dòng)力條件,以此來(lái)促進(jìn)FeO向外擴(kuò)散傳質(zhì)。成渣反(3)是可逆反應(yīng),產(chǎn)生的FeO 會(huì)作為攜氧載體參與脫碳反應(yīng),從而提高反應(yīng)的動(dòng)力條件。
2 燒結(jié)礦直接加入轉(zhuǎn)爐冶煉的實(shí)踐分析
根據(jù)上述反應(yīng)原理,若在轉(zhuǎn)爐冶煉中直接加入燒結(jié)礦,會(huì)會(huì)對(duì)冶煉的溫度和成渣反應(yīng)產(chǎn)生較大影響。 為此在實(shí)踐中我公司制定了最佳的燒結(jié)礦加入方案并分別對(duì)冶煉前期、 中期和后期中加入效果進(jìn)行了分析 :
2.1 轉(zhuǎn)爐冶煉前期。 轉(zhuǎn)爐吹煉前期是硅錳氧化期熔池溫度一般控制在1200一1400℃, 吹煉前期完成Si、Mn 及 P的氧化形成初期渣的融化治煉前期形成的渣系主要是鐵質(zhì)渣系及 FeO一 SiO2一CaO渣系。為了能夠盡快形成該渣系,同時(shí)盡可能長(zhǎng)時(shí)間保持該渣系,以達(dá)到前期脫P(yáng)的目的設(shè)計(jì)脫P(yáng)反應(yīng)是在鋼一 渣界面反應(yīng),是強(qiáng)放熱反應(yīng)其反應(yīng)式為:
2[P]+8(FeO)=(3FeO·P2O5)+5(Fe)+Q (4)
隨著石灰的融化,熔渣堿度進(jìn)一步升高,磷的氧化產(chǎn)物 3CaO·P2O5 在爐渣中不穩(wěn)定，當(dāng)熔池溫度高于1500℃，反應(yīng)就會(huì)逆向移動(dòng)，磷重新回到鋼中。因此轉(zhuǎn)爐吹煉前期是返礦加入較理想的時(shí)期，但是返礦加入量太大導(dǎo)致熔池溫度太低，不能達(dá)到 C一O大量氧化的溫度造成渣中FeO積累,引起低溫噴濺。實(shí)際操作中前期返礦加入量根據(jù)鐵水溫度和鐵水Si 含量進(jìn)行調(diào)整。
2.2 轉(zhuǎn)爐冶煉中期。轉(zhuǎn)爐吹煉中期是碳高速氧化期熔池溫度一般控制在1450一1600℃,主要任務(wù)是激烈脫碳。由于此過(guò)程溫度升高太快C—O反應(yīng)劇烈，F(xiàn)eO消耗較快, 當(dāng)供氧強(qiáng)度小于脫碳反應(yīng)消耗“O” 時(shí)出現(xiàn)“返干”現(xiàn)象，在這一時(shí)期渣系將完成由“鐵質(zhì)”渣系向“鈣質(zhì)”渣系轉(zhuǎn)變的過(guò)程造中FeO 含量降低CaO比例增加,堿度進(jìn)一步提高。 由于在吹煉中期C一O反應(yīng)劇烈,熔池溫度升高太快,消耗的FeO增加,渣系中 FeO含量較低，熔渣黏度增加。同時(shí)，渣中 FeO 降低,熔池溫度升高，觸發(fā)脫P(yáng)反應(yīng)(5)向逆向進(jìn)行 導(dǎo)致鋼水“回P”。 因此，考慮在反應(yīng)中期添加部分返礦。 一是在中期加入首先發(fā)生反應(yīng)(1) 返礦分解吸熱，起到調(diào)節(jié)熔池溫度的作用， 防止脫碳反應(yīng)太激烈導(dǎo)致渣中FeO降低太快，出現(xiàn)“返干”現(xiàn)象，減少熔渣向鋼水返P；二是返礦分解產(chǎn)生的FeO 參與成渣反應(yīng)(3)緩解熔池“ 返干”現(xiàn)象，避免金屬噴濺或粘槍事故發(fā)生;三是返礦分解產(chǎn)生的 FeO元素被鐵水中的 C 還原,生成單質(zhì)鐵,提高鋼水收得率,同時(shí)返礦中帶入的O參與脫碳反應(yīng),增加轉(zhuǎn)爐供氧強(qiáng)度,降低氧氣消耗量 縮短吹煉周期。
2.3 轉(zhuǎn)爐冶煉后期。吹煉后期鋼水中的碳含量降低,脫碳反應(yīng)趨于平緩,熔池?cái)嚢枇p弱出現(xiàn)FeO回升現(xiàn)象,熔渣的特性依然以鈣質(zhì)渣系為主,熔渣的堿度較高,甚至出現(xiàn)游離的 CaO大大提高了渣中 MnO活度,鋼渣之間會(huì)發(fā)生“回錳”脫碳反應(yīng)。 在這個(gè)時(shí)期不宜加入大量的返礦，一是因?yàn)榉档V加入后發(fā)生反應(yīng)(1),導(dǎo)致后期熔池溫度降低，影響轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度；二是熔渣堿度較高，流動(dòng)性相對(duì)較差 動(dòng)力學(xué)條件不足降低，返礦分解產(chǎn)物成渣速率 影響轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制和濺渣效果。
3 應(yīng)用效果分析
我們?cè)趯?shí)踐中發(fā)現(xiàn)在中期加入的效果好，在前期加入次之，而在后期加入的效果最差。 因此，我們對(duì)生產(chǎn)方式進(jìn)行了調(diào)整，合理的控制不同時(shí)間段的燒結(jié)礦加入量，并提高轉(zhuǎn)渣鋼的分配系數(shù)，對(duì)轉(zhuǎn)爐的溫度進(jìn)行有效控制，降低了生產(chǎn)成本。 由于受我廠生產(chǎn)現(xiàn)狀所制約 海月給煉鋼10kg/t鋼的燒結(jié)礦,2013年1月至今年6月份,8個(gè)月的實(shí)踐情況如表 1。
相比較:使用 10kg/t 鋼燒結(jié)礦后,氧氣單耗下降 1.38m3/t鋼,吹氧時(shí)間縮短15秒， 鋼鐵料下降 3.36kg/t鋼,噸鋼成本下降 1. 32元，8個(gè)月來(lái)共節(jié)約成本近120萬(wàn)，經(jīng)濟(jì)效益非常可觀。
4 結(jié)束語(yǔ)
在鋼鐵冶煉過(guò)程中,將燒結(jié)礦直接加入轉(zhuǎn)爐冶煉來(lái)降低成本是非常可行的。從生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)可以看出實(shí)踐中最關(guān)鍵的問(wèn)題是 要控制好燒結(jié)礦的加入量和加入時(shí)機(jī)以免對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉造成不利影響,適宜加入燒結(jié)礦。