劉旺平

（伊犁鋼鐵股份有限公司  新疆伊犁  835000）

摘  要：新疆伊犁鋼鐵股份有限公司65t轉(zhuǎn)爐采用吹煉結(jié)束直接倒?fàn)t出鋼的工藝，為了減少倒?fàn)t出鋼過程中，轉(zhuǎn)爐鋼渣進(jìn)入鋼包，伊鋼開發(fā)了新型轉(zhuǎn)爐壓渣劑，在出鋼時(shí)從爐口人工加入，減少了轉(zhuǎn)爐泡沫渣進(jìn)入鋼包的事故，本文予以介紹，供同行參考。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐泡沫渣；壓渣劑；鋼渣改質(zhì)

0  前言

新疆伊犁鋼鐵股份有限公司65t轉(zhuǎn)爐，主要生產(chǎn)建筑用鋼，轉(zhuǎn)爐為了提高產(chǎn)能，采用轉(zhuǎn)爐吹煉結(jié)束直接倒?fàn)t出鋼的工藝，這種工藝最大的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約了轉(zhuǎn)爐倒?fàn)t測(cè)溫取樣和倒渣的時(shí)間，但是這種操作工藝，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐泡沫渣在出鋼過程中，從爐口倒入鋼包中，引起轉(zhuǎn)爐脫氧合金化工藝受影響。為了解決這種工藝短板，伊鋼轉(zhuǎn)爐在出鋼過程中，人工從爐口向渣面加入壓渣劑消泡，部分的爐次向轉(zhuǎn)爐爐渣表面吹入氮?dú)庀荨Ｓ捎跊]有專業(yè)的壓渣劑，轉(zhuǎn)爐先后使用過冷態(tài)鋼渣、轉(zhuǎn)爐鎂質(zhì)噴補(bǔ)料等材料，壓渣效果和壓渣成本是困擾伊鋼轉(zhuǎn)爐操作的關(guān)鍵因素。另外一方面，使用鎂質(zhì)噴補(bǔ)料，增加了轉(zhuǎn)爐鋼渣中f～MgO的含量，對(duì)于轉(zhuǎn)爐鋼渣的資源化利用產(chǎn)生了負(fù)面影響。

為解決伊鋼轉(zhuǎn)爐壓渣消泡的功能性材料，伊鋼轉(zhuǎn)爐作業(yè)區(qū)開展了技術(shù)攻關(guān)，針對(duì)轉(zhuǎn)爐鋼渣泡沫渣的消泡原理進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，開發(fā)了富含SiO₂、Al₂O₃、Na、F的壓渣消泡劑，在轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)中應(yīng)用后取得了良好的試驗(yàn)效果，并且對(duì)于消除轉(zhuǎn)爐鋼渣中的f-CaO和f-MgO也有積極的意義，本文在此予以淺述，供同行參考。

1  65t轉(zhuǎn)爐的工藝特點(diǎn)和泡沫渣原理

1.1 轉(zhuǎn)爐的工藝參數(shù)

轉(zhuǎn)爐的公稱容量：65噸

造渣的主要材料：石灰、菱鎂礦

轉(zhuǎn)爐的渣量kg/噸鋼：115

轉(zhuǎn)爐鋼渣的主要成分見下表1

表1：轉(zhuǎn)爐鋼渣的成分

Table 1: composition of converter steel slag

1.2 轉(zhuǎn)爐泡沫渣的形成和壓渣消泡的方法

轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，造渣加入的石灰和菱鎂礦被熔解成為渣液后,轉(zhuǎn)爐鋼渣成為具有一定粘度的液態(tài)流體。轉(zhuǎn)爐在冶煉過程中，轉(zhuǎn)爐氧槍向熔池吹入高速的氧氣射流，轉(zhuǎn)爐熔池內(nèi)的金屬鐵液受沖擊后，部分鐵液與爐渣、爐氣三相乳化，爐渣中彌散有大量小鐵液顆粒。

脫碳反應(yīng)開始后產(chǎn)生的CO/CO₂氣體在穿透渣層逸出過程中，熔解的渣液成為氣體的液膜,由2CaO·SiO₂，3CaO·P₂O₅^[1、2、3]，MgO，MgO·SiO₂等懸浮物質(zhì)點(diǎn)分割開,隨著氣體的不斷逸出進(jìn)入渣液的液膜, 形成一個(gè)個(gè)氣泡,氣泡壓力的增大，熔解的渣液體積隨著氣體的膨脹變大到幾十,甚至上百倍,這是轉(zhuǎn)爐泡沫渣形成的原理，其基本原理圖見下圖1^[1]_。

Figure 1: the basic principle of foaming slag

圖1：泡沫渣的基本原理圖

轉(zhuǎn)爐冶煉過程中良好的泡沫渣對(duì)于轉(zhuǎn)爐的冶煉有利，主要體現(xiàn)在泡沫渣能夠擴(kuò)大脫磷和脫碳等冶金物理化學(xué)反應(yīng)的界面，提高反應(yīng)能力，并且良好的泡沫渣能夠覆蓋熔池，減少吹煉過程中的金屬飛濺損失。

隨著轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)結(jié)束，熔池內(nèi)劇烈的碳氧反應(yīng)趨于結(jié)束，泡沫渣的高度隨著脫碳反應(yīng)減緩大幅度降低，但是鋼液-爐渣之間的平衡還沒有達(dá)到，仍然有脫碳反應(yīng)產(chǎn)生的氣體進(jìn)入爐渣，爐渣仍然呈現(xiàn)泡沫化的狀態(tài)，并且彌散在爐渣中的小鐵液顆粒，與鋼渣中的氧反應(yīng)，產(chǎn)生CO/CO₂氣泡，也是冶煉終點(diǎn)爐渣呈現(xiàn)泡沫化狀態(tài)的一個(gè)輔助原因。

轉(zhuǎn)爐冶煉過程中，熔池內(nèi)不斷的有CO/CO₂氣體產(chǎn)生，逸出過程中進(jìn)入泡沫渣中一個(gè)個(gè)小氣泡中，小氣泡中氣體壓力增加，造成小氣泡破裂，轉(zhuǎn)爐冶煉過程中的泡沫渣，是一個(gè)泡沫渣不斷形成，又不斷被破壞的循環(huán)。轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)，熔池內(nèi)產(chǎn)生CO/CO₂氣體的量較少，故冶煉終點(diǎn)的泡沫渣能夠穩(wěn)定維持一段時(shí)間，此時(shí)要破壞泡沫渣的結(jié)構(gòu)，采用壓渣劑消泡是轉(zhuǎn)爐煉鋼的一種工藝方法。

從原理上講通常有物理消泡和化學(xué)消泡兩種工藝模式。通過向爐內(nèi)加入原料，擊碎爐渣泡沫、提高爐渣黏度快速降低爐渣溫度、達(dá)到消泡目的的，這種壓渣消泡劑側(cè)重于物理作用；另外一方面，加入碳質(zhì)材料，對(duì)爐渣進(jìn)行脫氧以降低渣中FeO，提高爐渣熔點(diǎn)及黏度，這種消泡劑側(cè)重于化學(xué)作用。中國(guó)寶武集團(tuán)某轉(zhuǎn)爐廠使用的壓渣劑，其成分如下表2：

表2:壓渣劑的主要成分

Table 2: the main component of slag agent

2   新型壓渣劑的消泡機(jī)理與應(yīng)用

2.1 壓渣劑研制的工藝原理與思路

通過轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)泡沫渣的特點(diǎn)分析，我們發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)爐渣中FeO+MnO含量高，爐渣的粘度小，我們認(rèn)為如果在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步降低爐渣的粘度，爐渣的泡沫就容易破泡，降低爐渣泡沫化高度。

考慮到伊鋼轉(zhuǎn)爐壓渣消泡的特點(diǎn)，即倒?fàn)t出鋼過程中，壓渣消泡要在5～10s左右的時(shí)間內(nèi)完成消泡壓渣，我們選擇了富含SiO₂和Al₂O₃酸性物質(zhì)的材料生產(chǎn)壓渣劑，新型壓渣劑的主要成分見下表3：

以上壓渣劑有以下的幾方面的功能：

(1) SiO₂、Al₂O₃、Na、F均是降低爐渣粘度的物質(zhì)，加入后爐渣中，能夠在5s左右迅速降低爐渣的粘度，促進(jìn)爐渣破泡；

(2) 新型壓渣劑的比重控制在2.5～3.5t/m³之間，即比重大于液態(tài)爐渣的比重，便于加入到爐渣中后，迅速穿透爐渣，具有物理消泡的基本功能；

(3) 新型壓渣劑中提高Al₂O₃的含量，在壓渣消泡后，能夠與爐渣中的f-MgO反應(yīng)，形成鎂鋁尖晶石相，對(duì)于濺渣護(hù)爐工藝有利；

(4) 新型壓渣劑拉運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后，向材料中加入適量的水，材料中的水分控制在15%以內(nèi)，利用材料中的水分，在爐渣中汽化逸出過程中形成的水蒸氣，進(jìn)入氣泡中達(dá)到消泡的工藝目的。

2.2壓渣劑的制作工藝

新型壓渣劑利用廢棄剛玉質(zhì)耐火材料生產(chǎn)（Al₂O₃含量大于65%）為主原料生產(chǎn)，將廢棄剛玉質(zhì)耐火材料拉運(yùn)到生產(chǎn)廠區(qū)，首先挑揀出其中的工業(yè)垃圾和含鐵的原料以后，使用顎式破碎機(jī)，破碎成為50mm以下的顆粒，然后再在雷蒙磨內(nèi)，加工成3mm以下的粉末，然后添加粘土粉末等材料，混合均勻后拉運(yùn)到轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)線待用。

2.3 使用效果

在65噸轉(zhuǎn)爐使用新型壓渣劑，實(shí)驗(yàn)1噸，在轉(zhuǎn)爐出鋼過程中，人工從爐口加入以上壓渣劑，每次使用15～40kg，其余冶煉工藝按照傳統(tǒng)的工藝進(jìn)行。使用的結(jié)果表明，這種新型壓渣效果明顯，消泡時(shí)間控制在5s～10s，轉(zhuǎn)爐加入壓渣劑后，轉(zhuǎn)爐泡沫渣能夠迅速的達(dá)到消泡壓渣的工藝目的，加入量少，減輕了煉鋼工壓渣消泡的勞動(dòng)強(qiáng)度。

3   結(jié)論

1）65t轉(zhuǎn)爐采用富含SiO₂、Al₂O₃、Na、F元素的壓渣劑，能夠滿足轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)壓渣消泡的工藝要求，防止了出鋼過程中鋼渣從爐口進(jìn)入鋼包的事故。

2）新型的轉(zhuǎn)爐壓渣劑加入富含Al₂O₃的材料，對(duì)于轉(zhuǎn)爐后續(xù)濺渣護(hù)爐工藝有益，并且能夠減輕轉(zhuǎn)爐鋼渣中f-MgO在資源化利用過程中的危害。

3）新型壓渣劑中添加適量的水，利用水蒸氣逸出達(dá)到消泡的工藝方法，是一種實(shí)用的工藝技術(shù)。

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