轉爐降低鋼鐵料消耗實踐.doc

轉爐降低鋼鐵料消耗的生產實踐 張羽 王杰文 李興才 （德龍鋼鐵有限公司煉鋼廠 河北 邢臺）摘要：煉鋼廠通過改變吹煉方法、優(yōu)化礦石加入時間和加入量、強化轉爐生產過程控制、加大含鐵原料的回收力度等幾方面進行改進，摸索出降低鋼鐵料消耗的有效途徑，2012年的鋼鐵料消耗比2011年降低了8Kg/t。關鍵詞： 工藝操作 燒結礦加入方式 含鐵原料回收前言 轉爐的鋼鐵料消耗在生產成本中占有較大比重，降低鋼鐵料消耗是控制煉鋼廠生產成本的關鍵環(huán)節(jié)。 德龍鋼鐵煉鋼廠新煉鋼2007年建成，兩座80噸頂底復吹轉爐，轉爐擴容后爐容比較小，僅為0.768m3/t，吹煉過程中容易發(fā)生噴濺，吹損率高、鋼水收得率較低，2011年鋼鐵料消耗為1069.7Kg/t，與同行業(yè)相比偏高。1、 轉爐工況條件德龍鋼鐵煉鋼廠2座頂底復吹轉爐經擴容后工稱容量為80t，有效工作容積為65.3m3，爐口直徑1.88米，爐膛直徑為3.84米，實際裝入量85-92，實際出鋼量80-87t，爐齡約15000爐。2、轉爐鋼鐵料消耗影響因素轉爐鋼鐵料消耗是裝入量（鐵水+廢鋼）與轉爐合格鋼水量之比，降低鋼鐵料消耗就是要減少轉爐在生產過程中的鋼水損耗，影響轉爐鋼水損耗的主要因素包括化學損耗、渣中鐵和氧化鐵損耗、吹煉過程噴濺等。德龍鋼鐵煉鋼廠根據現有工藝條件及生產情況，從改變吹煉方法、優(yōu)化礦石加入時間和加入量、強化轉爐生產過程控制、加大含鐵原料的回收力度等幾大方面開展工作，以實現降低轉爐鋼鐵料消耗3、降低轉爐鋼鐵料消耗的措施3.1、改變吹煉模式以減少吹煉過程噴濺 控制轉爐噴濺是降低鋼鐵料消耗的關鍵措施，導致轉爐噴濺的因素很多，通常搖爐工采用的吹煉模式為“恒壓變槍“操作，生產實踐證明，當鐵水、廢鋼條件正常時不容易發(fā)生噴濺，而當鐵水溫度高、Si高時，這種操作模式容易導致吹煉過程發(fā)生噴濺，因此控制好異常條件下的噴濺是控制轉爐噴濺的關鍵，經過摸索改進，采取了前期低氧壓、低槍位操作，中后期根據實際情況調整氧壓和槍位，見表1，表1 鐵水溫度高和Si高的情況下操作模式吹煉時間min吹煉槍位mm吹煉氧壓Mpa渣料加入量 1-2 900 0.75 2/32-5 850-950 0.65-0.75 1/3 5-8 900-1100 0.75-0.85 8-10 900-1100 0.75-0.85 10-13 900-850 0.9注：石灰總量2500Kg、輕燒白云石1000Kg、輕燒鎂球500Kg、返回渣2000Kg、這種操作模式可有效的控制好吹煉過程渣的泡沫化程度進而杜絕爆發(fā)性噴濺，縮短冶煉周期，提高金屬收得率。其吹煉過程反應機理為：（1）頂吹轉爐吹煉過程中氣體來源于供給爐內的氧氣和C氧化生成的CO氣體，這些氣體能否穩(wěn)定存在于爐渣中，還與爐渣的物理性質有關。在爐渣中，Fe2O3、P2O5、CaF2、SiO2能使堿性爐渣的表面張力顯著減小，增加這些成分能提高爐渣的泡沫化程度。P2O5和SiO2不但使爐渣的表面張力減小，而且能增大渣膜的粘度，使泡沫渣穩(wěn)定。（2）R對爐渣泡沫化有很大影響，如圖1所示。隨著R增大，泡沫化程度先是增大，到CaO/SiO2=1.5-1.7時達到最大值，之后開始下降，這是由于R為1.5-1.7時FeO活度最大所致。圖1轉爐爐渣泡沫化程度與R的關系因此，提高前期的R1.8，即控制前期加入的石灰量（同時有利于脫P），以抑制前期噴濺的發(fā)生。（3）溫度對爐渣的泡沫化也有很大影響，溫度低使爐渣粘度增大，有利于泡沫的穩(wěn)定，因此應適當控制前期溫度。（4）吹煉過程中爐渣泡沫化程度的變化見圖2。在開吹初期，由于渣量較少且脫C速度不大，熔池面上漲很少，爐渣泡沫化不致造成溢渣或噴濺。隨著吹煉過程的進行，渣量迅速增加，前期溫度低，爐渣較粘，一旦C開始劇烈氧化，泡沫渣將大量從爐口溢出，產生強烈噴濺，吹煉末期脫C速度下降，熔池溫度升高，泡沫化程度隨之減小。氧壓低，槍位過高，會造成(FeO)大量增加，使泡沫渣發(fā)展甚至溢渣噴濺；相反，槍位過低，尤其是在C氧化激烈的中期，(FeO)低，會導致返干而造成噴濺。圖2轉爐吹煉過程中爐渣泡沫化程度的變化因此，轉爐應提高操作水平，并對噴濺有預知預控能力，控制合適的槍位、氧壓、脫C速度、過程溫度及爐渣(FeO)含量對抑制噴濺有著重要的作用。3.2、改變加礦石方式降低鋼鐵料消耗 通常轉爐煉鋼都是在吹煉過程中加入燒結礦，這種方式弊端為：在加入的過程中被風機抽走一部分較輕的粉末造成浪費，并且燒結礦加入量較少，如果吹煉過程加入量大，會出現大量的FeO聚集造成爆發(fā)性噴濺，而且中后期加入的燒結礦由于反應時間短得不到充分還原，只起到降低熔池溫度的作用，造成金屬收得率降低。通過研究將燒結礦加入時機前移，提出了在混鐵爐出鐵過程向鐵水包中加礦石的方案。燒結礦是將各種含鐵物料配入適量的燃料和熔劑，均勻混合燒結而成。德龍鋼廠現用燒結礦TFe含量在53%左右，R2.050.1，屬高堿度燒結礦，使用的原材料主要為邯邢地區(qū)的酸粉和堿粉，熔劑有石灰、鎂粉、焦粉。焦粉燃燒的熱量使物料燒結，在加入鐵水后燃燒產生大量的CO可起到將鐵礦石還原及脫S的作用。并且在出鐵過程鐵水中的Si、C、Mn和燒結礦中的FeO、Fe2O3發(fā)生激烈反應，根據TFe含量折算FeO及Fe2O3之和在75%左右，即燒結礦中參與反應的氧含量在22%左右，所以在時間充足的條件下燒結礦中的鐵被全部還原進入鐵水。2012年2月份設計并制造安裝了在混鐵爐加礦石的設備，在混鐵爐出鐵過程中隨鐵流逐漸向鐵水包內加入燒結礦，為還原燒結礦中的Fe提供了良好的條件，燒結礦中的氧化鐵被鐵水中的Si、Mn、C等元素還原，又因為在出鐵過程中的反應產生大量的CO等可燃性氣體排出燃燒生成火苗，所以在出鐵過程中減少了冒煙，進而減少除塵風機的用電量，而且鐵水兌入轉爐后為轉爐在吹煉過程中提供了良好的氧化性氣氛。經測算，在時間和設備允許的情況下在混鐵爐加燒結礦的量可達到40-50Kg/t，可提高金屬收得率，而且在燒結礦加入量較大的情況下鋼坯中夾雜物控制也比較好，根據北京科技大學所做的2012年全年帶鋼夾雜物力學及金相檢驗分析結果（見表2），表2 2012年全年帶鋼金相抽檢結果取樣日期爐號材質屈服強度抗拉強度伸長率晶粒度夾雜物1月14日21-00443帶鋼287347489D0.5.,D0.5e2月8日22-01458帶鋼273351449A1.0,D0.5,D0.5e3月12日21-02424帶鋼272351469A1.0,D0.5,D0.5e4月10日22-03871帶鋼29937144 9.5D0.55月14日21-05078帶鋼282350459.5B1.0,D0.56月8日21-06301帶鋼273341449.5D0.5,D0.5e7月7日21-07527帶鋼2933494410A0.5,B0.5,D0.58月12日21-08529帶鋼264337429D0.5,DS0.59月29日21-10210帶鋼276343499A1.0,B0.5,D0.510月5日22-10816帶鋼294351449.5A1.0,B0.5,D0.511月7日21-12234帶鋼296374409.5B0.5D0.512月10日21-13825帶鋼27234944 9.5D0.5，D0.5e2012年有7個月帶鋼單類夾雜物1.0級達到100%，（見下圖3）滿足客戶質量需求，證明在目前生產模式下鋼坯中夾雜物控制較好。3.3、對含鐵原料回收直接利用（1）推行鋼渣熱回收，降低鋼鐵料消耗 鋼包中的鋼水在連鑄澆完后由于鋼包底部不平造成有一小部分鋼水留在了鋼包中，而且鋼包中的渣為還原性渣（德龍鋼鐵所煉鋼種都為含鋁鋼），在倒渣的過程中隨渣倒入了渣盤中，經過測算平均每爐有74Kg的鋼水被倒掉，浪費較大，因此對澆注完的鋼渣部分進行熱回收，取得了較好效果。（2）在總結以前的工作經驗的基礎上，2012年6月份進一步加強了含鐵原料直接入爐煉鋼的力度，在全鐵煉鋼時，直接把連鑄的切割渣和氧化鐵皮、除塵系統(tǒng)的除塵灰和粗顆粒加入到爐內進行煉鋼，以降低吹煉前期溫度過高造成的噴濺，增加吹煉前期渣中的FeO，使得前期渣早化達到多去磷的目的。根據化驗：除塵的粗顆粒內含鐵量達到60%，轉爐除塵灰內含鐵量達到30%，混鐵爐的除塵灰內含鐵量達到60%，含鐵物質直接入爐煉鋼的利用，大幅度降低了周轉費用和鋼鐵料成本，同時也凈化了作業(yè)環(huán)境。每年連鑄產生的切割渣和氧化鐵皮約7200噸左右，除塵系統(tǒng)每年產生的除塵灰和粗顆粒約12200噸，僅此一項理論上每年可折合降低鋼鐵料消耗3Kg/t左右，但含鐵物質的入爐量的增加還需要提高穩(wěn)定鐵水溫度為前提，同時也要保證整個冶煉過程的平穩(wěn)，避免噴濺，才能達到理想的效果。4、 效果2011年和2012年鋼鐵料消耗對比見下表2，該廠2011年鋼鐵料消耗累計值為1069.7Kg/t,2012年累計值為1061.7Kg/t,即2011年比2012年降低了8Kg/t。2012年該廠產量約為280萬噸，鋼鐵料消耗按3元/Kg計算，轉爐鋼鐵料消耗按80%貢獻率計算，今年由轉爐降低鋼鐵料消耗產生的直接經濟效益為7100萬元。 表2 2011年和2012年鋼鐵料消耗對比日期一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月累計2011年1071.21084.91073.11069.91066.810671068.81068.810731070.61064.910671069.72012年1064.81061.91059.71058.51059.71068.31066.21060.51060.21060.41060.210