祁永旺，王德勇，許志明，王 海，王永紅，寧培棟
( 甘肅酒鋼集團(tuán)宏興鋼鐵股份有限公司，甘肅 嘉峪關(guān) 735100)
摘 要: 介紹了酒鋼 120 t 轉(zhuǎn)爐低鐵耗生產(chǎn)條件下，為保證基本的鋼水溫度、成分，對轉(zhuǎn)爐的主要操作制度進(jìn)行了操作方法的改進(jìn)，對造渣制度、溫度制度、成分控制、爐況維護(hù)等方面進(jìn)行了分析，提出了改進(jìn)方法，并在實(shí)際的應(yīng)用過程中取得了良好的效果。
關(guān)鍵詞: 轉(zhuǎn)爐; 煉鋼尾渣; 脫磷; 廢鋼; 溫度
1引言
酒鋼碳鋼薄板廠煉鋼裝備情況: 現(xiàn)有 3 座公稱容量 120 t 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，3 座 120 t 三相交流 LF 鋼包精煉爐，1 座 120 tRH 爐、2 臺常規(guī)連鑄機(jī)、2 臺薄板坯連鑄機(jī)［1］。
面對公司存在嚴(yán)重的鐵水不足問題，鋼、材產(chǎn)量受到制約，目前受鐵水資源限制，碳鋼薄板廠煉鋼環(huán)節(jié)出現(xiàn)了不同程度的等鐵現(xiàn)象，鋼產(chǎn)量不足，能耗消耗高，嚴(yán)重影響生產(chǎn)節(jié)奏，在一定程度上降低了經(jīng)濟(jì)效益和提高了運(yùn)營成本。在不增加鐵水量的情況下如何增加鋼產(chǎn)量成為煉鋼系統(tǒng)首要考慮的問題，為此在綜合考慮轉(zhuǎn)爐裝入制度、冶煉熱平衡、鋼包容量、溫度制度、產(chǎn)品質(zhì)量、綜合成本等各方面因素的前提下，策劃并實(shí)施降鐵增鋼實(shí)施方案，以達(dá)到降低鐵水消耗，提高鋼產(chǎn)量的目的。主要采用的方法是提高廢鋼鐵消耗，降低鐵水消耗，降低轉(zhuǎn)爐出鋼溫度，增加精煉溫度補(bǔ)償時(shí)間，保證出站溫度及上連鑄機(jī)的溫度保持不變，進(jìn)站溫度不低于鋼種液相線溫度為 準(zhǔn)。結(jié)合該方案需要工藝制度進(jìn)行必要調(diào)整。
2 轉(zhuǎn)爐工藝操作改進(jìn)的理論分析
根據(jù)冶煉產(chǎn)品分析: 連鑄澆注溫度保持不變，精煉出站溫度保持不變，精煉進(jìn)站溫度可以適當(dāng)下調(diào)，下調(diào)溫度界限以液相線溫度為基準(zhǔn)，其中各牌號的液相線溫度介于 1 507～1 536 ℃之間，進(jìn)站溫度以不低于 1 530 ℃為前提，進(jìn)站溫度比實(shí)際相比降低 30 ℃。
2．1 轉(zhuǎn)爐裝入制度分析
轉(zhuǎn)爐物料冷卻效應(yīng)分析見表 1。裝入制度按照表 2 四個(gè)方案實(shí)施，表 2 裝入制度中溫降最大的87．5 ℃，取為 90 ℃，轉(zhuǎn)爐的總熱量下降導(dǎo)致終點(diǎn)溫度降低 90 ℃。
當(dāng)鐵耗為 860 kg /t，出鋼溫度下降至 1 620 ℃時(shí)，計(jì)算廢鋼消耗最大增加到 207 kg /t，溫降達(dá)到( 207－160) ×120 /1 000×15 = 84．6 ℃。
2．2 造渣制度分析
脫磷作為轉(zhuǎn)爐的主要任務(wù)必須予以考慮，因轉(zhuǎn)爐低鐵耗冶煉，過程溫度較低，Lp( 磷在渣鋼中的分配比) 提高，在此條件下必然需要對爐渣堿度和總渣量進(jìn)行下調(diào); Ls( 磷在渣鋼中的分配比) 降低可能使終點(diǎn)鋼水硫上升，終點(diǎn)硫高的鋼水可通過出鋼渣洗脫硫及精煉脫硫重新分配鋼水脫硫任務(wù); 考慮到溫度變化較大，冶煉過程中需要降低輔料中的生白云石、石灰石、氧化鐵皮球的使用量，降低輔料造成的溫降; 針對轉(zhuǎn)爐爐況的維護(hù)，在渣量減小、堿度減小時(shí)，提高輕燒白云石用量，適當(dāng)提高渣中MgO 含量，提高對爐襯的保護(hù); 具體到操作層面，還可采取留渣作業(yè)模式進(jìn)行造渣的同時(shí)進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
2．3 供氧制度
由于轉(zhuǎn)爐吃入廢鋼鐵量加大，轉(zhuǎn)爐冶煉前期應(yīng)對槍位進(jìn)行適當(dāng)提高，避免氧槍蝕漏的現(xiàn)象發(fā)生，中后期的槍位變化較小; 因鐵水減少、廢鋼鐵增加金屬料中碳、硅含量降低，氧氣消耗量略有降低，氧氣的流量和氬保持不變。
2．4 出鋼溫度
因裝入制度調(diào)整必然造成轉(zhuǎn)爐冶煉熱量不足，為此需對溫度制度進(jìn)行分析調(diào)整。根據(jù)冶煉產(chǎn)品分析: 連鑄澆注溫度保持不變，精煉出站溫度保持不變，但精煉進(jìn)站溫度可以適當(dāng)下調(diào)，下調(diào)溫度界限以液相線溫度為基準(zhǔn)，其中各牌號的液相線溫度介于1 507～1 536 ℃之間。
出鋼過程溫降 75 ～ 85 ℃，出鋼溫度基準(zhǔn): 鋼種出鋼溫度上限溫度 1 536 ℃ +85 ℃ = 1 621 ℃，下限為 1 536 ℃ + 75 ℃ = 1 61 ℃，操作控制目標(biāo)按照1 610～1 630 ℃的出鋼溫度進(jìn)行控制。轉(zhuǎn)爐出鋼溫度由1 640～1 660 ℃約下降 30 ℃，轉(zhuǎn)爐出鋼溫度控制在1 610～1 630 ℃ 左右，出鋼溫度的平均值預(yù)計(jì)在1 620 ℃左右。進(jìn)站溫度在 1 530 ℃左右，比原進(jìn)站溫度降低約 30 ℃。
2．5 鋼水成分分析
⑴因處于低溫冶煉狀態(tài)，冶煉過程脫磷的效果好于高鐵耗操作，冶煉后期回磷情況得到緩解，尤其是 P 的分配比 Lp 明顯上升:
lgLp = 22 350 /T － 21．876 + 5．6lg ( CaO%) + 2．5lg ( ∑FeO%) ⑴
在其他條件不變的情況下，溫度降低 30 ℃，Lp 從 124 變化的 190，爐渣脫磷能力大幅度上升，因此可適當(dāng)降低爐渣堿度及渣量。
⑵熱量欠缺或出現(xiàn)鋼水過吹現(xiàn)象，造成終點(diǎn)碳含量降低。
⑶由于增加了生鐵塊的用量，入爐金屬料的硫負(fù)荷增加，根據(jù)硫的分配比:
Ls = 1．4+16( nCaO+nMgO+nMnO－2nSiO2 －4nP2 O∑FeO－2nAi2O3 ) ⑵
爐渣的堿度R和渣量下降、CaO 下降，Ls 此時(shí)下降。
鋼中最終 S 含量［S%鋼］= ∑S 料/( W 金+Ls× W 渣) ， 其中: ∑S 料－所有入爐料帶入的 S 量;
W 金－鋼水總量( 按 118～120 t 計(jì)) ;
W 渣－終渣總量( 按 12．5 t 計(jì)) ;
Ls－S 渣鋼中的分配系數(shù)。
終點(diǎn)硫高的鋼水可通過出鋼渣洗脫硫及精煉脫硫重新分配鋼水脫硫任務(wù)。
2．6 爐況維護(hù)
正常情況下，轉(zhuǎn)爐爐況受侵蝕在鋼水過吹、高溫出鋼影響危害極大，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生的漏爐的幾率升高。低鐵耗條件下的冶煉，有利因素是出鋼溫度低爐襯耐材侵蝕較小; 不利因素是低鐵耗時(shí)，如出現(xiàn)溫度不足造成的補(bǔ)吹、過吹，使鋼水過氧化造成的爐襯侵蝕幾率上升。為避免發(fā)生上述不利情況，應(yīng)在操作中避免熱量不足造成的過吹，同時(shí)適當(dāng)提高爐渣中MgO 含量。
3 轉(zhuǎn)爐操作方法上的改進(jìn)及應(yīng)用效果
鐵水碳增加 0．2%，熱量增加，溫度上升 30 ℃; 鐵水 Si 增加 0．05%，熱量增加，溫度上升 15 ℃( 表 3) 。
出鐵水降低 3．6 t，廢鋼鐵增加 6．45 t( 含鋼包加入廢鋼) ，出鋼溫度降低 21． 52 ℃，進(jìn)站溫度降低21 ℃，出鋼量降低 0．1 t，試驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論分析的結(jié)果對應(yīng)的較好( 表 4) 。但鋼鐵料成本及廢鋼鐵比例受原料采購價(jià)格影響發(fā)生較大變化。
3．1 供氧制度執(zhí)行情況
從冶煉過程中因自動開氧點(diǎn)較低 2．66 m，采用手動開氧操作，在 2．8 m 處開氧后逐步降槍，避免大尺寸廢鋼造成的氧槍蝕漏情況; 鐵水成分中碳含量提高 0．2%、硅含量上升 0．05%，均造成氧氣消耗上升，但實(shí)際氧氣消耗量下降 110 m3，與理論分析的情況對應(yīng)。氧氣流量、壓力保持正常。
3．2 造渣制度及終渣成分
為避免對爐襯的侵蝕加劇，在熱量欠缺，渣量減少的情況下，適當(dāng)增加爐渣中的 MgO 含量，提高爐渣的飽和度，有利于轉(zhuǎn)爐護(hù)爐。同時(shí)由于低溫冶煉過程脫磷效果較好，降低了爐渣堿度 0．45，造渣料變化使熱量降低 13．4 ℃，∑FeO 變化量僅僅 0．11%，差異較小( 表 5、表 6) 。
3．3 鋼水終點(diǎn)成分變化
進(jìn)站鋼水磷有所降低，與低溫冶煉狀態(tài)有關(guān)，硫含量上升與爐渣堿度、渣量的變化相關(guān)，與理論分析中的磷的分配比 Lp、硫的分配比 Ls 對應(yīng); 終點(diǎn)硫高也與鐵水硫高及留渣作業(yè)相關(guān)，碳、磷含量控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)( 表 7) 。
進(jìn)站鋼水磷、錳有所降低，與終點(diǎn)情況相對應(yīng)，硫含量上升與鐵水硫高及留渣作業(yè)相關(guān)( 表 8) 。
3．4 轉(zhuǎn)爐爐襯狀況
低鐵耗冶煉期間轉(zhuǎn)爐爐況保持了基本穩(wěn)定，爐渣中的 MgO 含量提高 1．59%，能夠在渣量降低的不利條件下，利用好溫度降低的有利條件，使轉(zhuǎn)爐爐況安全運(yùn)行得到保證，其中轉(zhuǎn)爐爐襯測量記錄顯示爐殼溫度均控制在 300 ℃以下，平均在 280 ℃左右，保持了爐襯的安全運(yùn)行。
4 結(jié)語
⑴轉(zhuǎn)爐采取降低出鋼溫度的措施，可以有效的降低鐵耗增加廢鋼鐵的吃入量，在保證冶煉過程熱量需求的情況下，鐵耗可以降低到 830～960 kg /t。
⑵冶煉過程爐渣成分及溫度能夠滿足生產(chǎn)需要，爐襯安全運(yùn)行能夠得到有效保證。
⑶由于熱量不足冶煉過程廢鋼的塊度過大可能造成廢鋼難以融化并粘貼在爐膛內(nèi)壁。
參考文獻(xiàn):
［1］ 王德勇，張英嘉，鄒 明．酒鋼 120 t 轉(zhuǎn)爐留渣加雙渣工藝技術(shù)研究與應(yīng)用［J］．甘肅冶金，2015，37( 02) : 28-31．