鞍鋼轉(zhuǎn)爐少渣煉鋼工藝簡析

少渣煉鋼是指轉(zhuǎn)爐冶煉總渣量極少化的一種煉鋼工藝。少渣煉鋼加入渣料的主要目的是保護(hù)爐襯、覆蓋鋼液、減少金屬噴濺，而不再是為了脫磷、脫硫，因此，少渣煉鋼的前提條件是鐵水必須經(jīng)過預(yù)處理。目前，常用的少渣煉鋼工藝有兩種：一種是鐵水預(yù)處理脫硅、脫磷、脫硫的“三脫”處理，然后轉(zhuǎn)爐冶煉；另一種是轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法冶煉。這兩種少渣煉鋼工藝均需對(duì)鐵水預(yù)處理或轉(zhuǎn)爐進(jìn)行較大的設(shè)備改造才能夠?qū)崿F(xiàn)，因此，在推廣上受到一定限制。

2001年，新日鐵開發(fā)的MURC轉(zhuǎn)爐雙渣工藝工業(yè)實(shí)驗(yàn)取得成功，陸續(xù)在新日鐵的各煉鋼廠推廣。2012年，首鋼開發(fā)成功SGRS轉(zhuǎn)爐“留渣+雙渣”工藝，在首鋼遷鋼公司和首秦公司推廣，相關(guān)報(bào)道稱取得了較好的效果。鞍鋼借鑒新日鐵、首鋼的經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)適合鞍鋼鐵水條件的轉(zhuǎn)爐“留渣+雙渣”工藝，不僅降低了轉(zhuǎn)爐冶煉渣量和鋼鐵料的消耗，降低了生產(chǎn)成本，而且不需要進(jìn)行設(shè)備改造就能實(shí)現(xiàn)；同時(shí)，為冶煉低磷鋼提供保障，從而擴(kuò)大低磷鋼品種范圍，提高鞍鋼鋼材的市場(chǎng)競爭力。

鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠轉(zhuǎn)爐“留渣+雙渣”工藝的關(guān)鍵技術(shù)，包括留渣及爐渣固化技術(shù)、爐渣流動(dòng)性控制及高效脫磷技術(shù)、快速足量放渣及渣鐵分離技術(shù)、爐渣返干控制及終渣FeO控制技術(shù)以及“留渣+雙渣”快速生產(chǎn)技術(shù)，采用這些技術(shù)后，噸鋼成本降低12.19元。

轉(zhuǎn)爐“留渣+雙渣”工藝實(shí)踐

2013年，鞍鋼開始開發(fā)轉(zhuǎn)爐“留渣+雙渣”工藝，通過工業(yè)實(shí)驗(yàn)，逐步掌握了相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，使得“留渣+雙渣”工藝在各類型轉(zhuǎn)爐陸續(xù)得到了推廣，本文主要以鞍鋼股份煉鋼總廠三工區(qū)180噸轉(zhuǎn)爐為例。

留渣及爐渣固化工藝。上爐出鋼后，先倒渣，然后根據(jù)爐渣情況進(jìn)行爐渣改質(zhì)，濺渣護(hù)爐，加少量輕燒白云石、廢鋼稠渣，然后兌鐵。先倒渣的目的是保持爐內(nèi)渣量恒定，便于縮短濺渣護(hù)爐時(shí)間，并固化脫磷期初始條件，穩(wěn)定脫磷期操作。

通過控制倒渣過程轉(zhuǎn)爐傾翻角度控制爐內(nèi)渣量。爐渣改質(zhì)采用含C和MgO的專用濺渣劑，根據(jù)爐渣狀態(tài)調(diào)整加入量，爐渣過氧化情況下適當(dāng)提高加入量。當(dāng)鐵水硅含量較高時(shí)，濺渣護(hù)爐過程加輕燒白云石稠渣，或在濺渣護(hù)爐結(jié)束后加入輕燒白云石，通過搖爐處理使輕燒白云石與熔渣充分作用，此操作不僅能夠固化爐渣，同時(shí)提高脫磷期爐渣堿度。但須控制加入量，180噸轉(zhuǎn)爐控制加入量不超過2噸，否則影響脫磷期爐渣流動(dòng)性，從而影響脫磷率。

爐渣流動(dòng)性控制及高效脫磷工藝。脫磷期爐渣中含有一定的P2O5，為了快速倒出足夠的脫磷渣，堿度控制不易過高，否則會(huì)對(duì)脫磷不利。脫磷期堿度控制在1.2~1.6之間，主要依靠兌鐵前加入輕燒白云石調(diào)整，如果鐵水硅含量過高，輕燒白云石加入量超過2噸，則采用部分或全部活性石灰替代，控制渣料加入量不過高有利于脫磷期快速形成利于倒渣的泡沫渣。脫磷期吹氧開始后，盡量不加入輕燒和白灰等造渣料。

脫磷期供氧和槍位操作如圖所示。其中，頂吹供氧強(qiáng)度、底吹氣體攪拌強(qiáng)度均按上限控制，目的是加強(qiáng)熔池的攪拌，促進(jìn)渣鐵界面磷的傳輸，提高渣中磷的分配比。

槍位操作按低—高控制：前期低槍位快速脫硅，快速提高溫度達(dá)到快速成渣，放渣前高槍位操作，配合礦石加入，提高渣中FeO，從而乳化爐渣，便于放渣操作的順利進(jìn)行。采用該技術(shù)后，脫磷率最高達(dá)到近65%，鐵水磷含量平均在0.075%前提下，放渣時(shí)刻磷含量一般控制在0.025%~0.040%之間。

快速足量放渣及渣鐵分離工藝。脫磷期吹煉時(shí)間為4~6分鐘，選擇爐渣活躍時(shí)倒?fàn)t放渣，抬槍后，首先采用氮?dú)獯祾咴妫龠M(jìn)渣鐵分離，吹掃時(shí)間控制在1~3分鐘，吹掃槍位控制在4~6米之間，待渣成塊甩出后開始倒渣。倒渣要求將爐體傾動(dòng)至75°~80°，然后緩慢搖爐至近乎水平位置開始放渣。要求爐渣盡可能多放，控制爐內(nèi)殘?jiān)啃∮?/4。為了能夠快速足量倒渣，傾翻檔位控制要保證80°以內(nèi)時(shí)2檔以上速度不停頓，80°以后按1檔速度控制，每次停頓時(shí)間控制在3~5秒，直至爐渣放凈。采用氮?dú)獯祾吆?，放渣時(shí)刻爐渣中TFe含量顯著降低，渣中TFe含量平均在22.12%，基本達(dá)到冶煉終渣的TFe水平，而未采用氮?dú)獯祾郀t次，渣中TFe含量達(dá)到了41.36%，放渣時(shí)刻不采用氮?dú)獯祾?，?duì)鋼鐵料消耗的影響較大。

爐渣返干控制及終渣FeO控制工藝。足量放渣導(dǎo)致脫碳期硅含量為痕跡，極易發(fā)生爐渣返干現(xiàn)象。由于出鋼結(jié)束要先進(jìn)行倒渣，因此，要控制終渣FeO含量不過高，從而降低鐵耗。脫碳期操作如圖所示。槍位按高—低控制，供氧強(qiáng)度按低—高控制，前期高槍位、相對(duì)低的供氧強(qiáng)度，提高渣中FeO含量，防止?fàn)t渣返干，后期低槍位、高供氧強(qiáng)度促進(jìn)脫碳，降低終渣FeO含量，降低鐵耗。造渣料采用分批加入方式，控制每批加入量，可分2~3批加入，但須在高槍位控制階段加完。在吹煉開始即加入鐵礦石等含鐵化渣劑提高渣中FeO含量，防止?fàn)t渣返干，根據(jù)化渣情況可加入2~3批。冶煉終點(diǎn)前及時(shí)降槍，控制拉碳時(shí)間大于3分鐘，降低終渣FeO含量或采用底吹后攪工藝降低終渣FeO含量。為了保護(hù)爐襯、覆蓋鋼液、減少金屬噴濺幾率，經(jīng)過工業(yè)實(shí)踐，脫碳期噸鋼渣料加入總量應(yīng)不低于40千克，且控制終渣MgO含量在8%~12%之間為宜。

“留渣+雙渣”快速生產(chǎn)工藝。“留渣+雙渣”工藝與常規(guī)煉鋼工藝相比增加放渣操作時(shí)間，為了不降低產(chǎn)能，不影響轉(zhuǎn)爐—精煉—連鑄工序周期匹配，必須加快“留渣+雙渣”工藝過程，對(duì)此采取了以下主要對(duì)策：出鋼結(jié)束先倒渣，減少爐內(nèi)渣量，同時(shí)對(duì)爐渣改質(zhì)，從而縮短濺渣時(shí)間；放渣時(shí)控制氮?dú)獯祾邥r(shí)間在1.5分鐘以內(nèi)，采用放渣一步到位，縮短放渣時(shí)間；控制脫碳期軟吹時(shí)間在4分鐘以內(nèi)，提高冶煉總過程的供氧強(qiáng)度，縮短吹氧時(shí)間。

對(duì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的影響

2014年3月份以來，鞍鋼股份煉鋼總廠全面推廣應(yīng)用“留渣+雙渣”工藝。其中，2014年3月~7月份實(shí)施比率達(dá)到了18.6%，熔劑、鋼鐵料消耗顯著降低，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。以三工區(qū)180噸轉(zhuǎn)爐為例，闡述實(shí)施該工藝后對(duì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的影響。

熔劑消耗顯著降低。據(jù)測(cè)算煉鋼爐渣溫度由1680℃降低至1350℃時(shí)，脫磷反應(yīng)平衡常數(shù)可大幅度增加6個(gè)數(shù)量級(jí)以上?！傲粼?雙渣”工藝就是利用這個(gè)原理，使得上一爐的爐渣留渣固化后，在脫磷期重新獲得脫磷能力，從而降低了冶煉渣料消耗。采用“留渣+雙渣”工藝爐次與同期未采用此工藝的爐次對(duì)比，煉鋼用石灰用量減少了15.2千克/噸，輕燒白云石用量減少了5.6千克/噸。

鋼鐵料消耗降低。采用氮?dú)獯祾叩脑F分離技術(shù)，可以將放渣時(shí)刻渣中TFe含量降低到22%左右，與冶煉終渣TFe含量（平均21.66%）相當(dāng)，減少了倒渣時(shí)金屬料的損失；冶煉終點(diǎn)僅倒出少量爐渣，避免了爐內(nèi)剩鋼的流失，降低了鋼鐵料的損失。采用“留渣+雙渣”工藝爐次與同期未采用此工藝的爐次對(duì)比，鋼鐵料用量減少約1.53千克/噸。

氮?dú)庀脑黾印２捎玫獨(dú)獯祾咴娴脑F分離工藝，平均吹掃時(shí)間1.5分鐘。采用先倒渣再濺渣的工藝，濺渣時(shí)間縮短0.8分鐘，每爐鋼吹氮時(shí)間增加0.7分鐘，折算每噸鋼增加氮?dú)庀募s2.1立方米（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）。

煤氣回收量降低。過程放渣中斷吹氧，導(dǎo)致煤氣回收時(shí)間縮短約2分鐘，折算影響噸鋼煤氣回收量為12.7立方米（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）。

冶煉周期有所增加。采用“雙渣+留渣”工藝后，針對(duì)快速生產(chǎn)采取了相應(yīng)的措施，與常規(guī)單渣工藝相比，冶煉終點(diǎn)先倒渣及爐渣改質(zhì)使得濺渣護(hù)爐時(shí)間縮短，同時(shí)由于前期放渣，后期脫磷率較為穩(wěn)定，取消了非低磷鋼爐次冶煉終點(diǎn)等樣操作，縮短了等樣時(shí)間。但增加放渣時(shí)間且由于脫碳初期軟吹時(shí)間長，造成累計(jì)吹氧時(shí)間增加，“留渣+雙渣”工藝平均增加冶煉時(shí)間4分14秒。因此，需根據(jù)生產(chǎn)節(jié)奏調(diào)整實(shí)施爐次，控制實(shí)施比率，減少對(duì)生產(chǎn)順行及產(chǎn)量的影響。

綜合效益分析。在生產(chǎn)時(shí)間充?；虍a(chǎn)能低時(shí)采用“留渣+雙渣”工藝，降低對(duì)產(chǎn)量的影響。在不考慮產(chǎn)量因素前提下，“留渣+雙渣”工藝與常規(guī)單渣法煉鋼工藝相比較，噸鋼成本降低12.19元。三工區(qū)180噸轉(zhuǎn)爐2014年3月~7月分實(shí)施比率為22.6%，其中3月份實(shí)施比率達(dá)到了38.4%。