八钢40T氧气顶吹转炉留渣操作工艺实践

2015-05-25肖山等

中国高新技术企业 2015年19期

肖山　等

摘要：文章介绍了留渣操作的工艺原理，结合八钢40T转炉工艺条件，重点探讨了留渣操作的安全控制和冶炼过程控制，并提出了可行的操作方案；指出留渣炉次要降低开吹及拉碳枪位，控制好前期温度；留渣操作可以在降低渣料消耗和钢铁料消耗的同时提高脱磷率。

关键词：转炉工艺；留渣操作；留渣量控制；枪位控制；渣料消耗；钢铁料消耗文献标识码：A

中图分类号：TF713 文章编号：1009-2374（2015）19-0080-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.039

转炉留渣操作是将上一炉的终渣全部或一部分留给下炉使用。终点炉渣碱度高，温度高，并且有一定的全铁含量和氧化锰含量，而且是现成的熔体，因而对下一炉初期渣的形成十分有利。留渣操作能有效降低终点钢液的磷含量，降低石灰消耗和白云石消耗，增加金属收得率。本文结合八钢40t转炉生产工艺条件和留渣操作实践，对留渣操作进行探讨。

1 留渣操作工艺原理

脱P反应方程式：

4（CaO）+5（FeO）+2[P]=4（CaO）·P2O5+5[Fe]+Q

脱磷反应需要渣中具有高FeO、高CaO含量，而转炉终渣中含有45%～50%的CaO、10%～15%的TFe，将转炉终渣部分或全部留在炉内可有效利用转炉终渣中的CaO和FeO，同时可以促进前期渣早化，进一步促进脱磷。

转炉终渣中含有8%～12%的MgO，并且有部分铁珠和FeO等铁元素，将炉渣留至炉内可以减少下一炉的白云石加入量，同时降低钢铁料消耗。

2 工艺条件介绍

设备现状：八钢公司40T产线现有40T氧气顶吹转炉两座、吹氩站两座、8m弧4机4流方坯连铸机两座。铁水条件见表1：

表1 铁水成分

元素 Si P S

范围（%） 0.15～0.74 0.064～0.133 0.022～0.061

平均值（%） 0.41 0.094 0.040

3 留渣操作过程控制

3.1 留渣炉次的确定原则及炉渣固化

需要确定留渣炉次的主要原因是若将FeO含量过高的炉渣留在炉内，炉渣不易固化，在下一炉兑铁水时易发生喷溅。

为防止留渣兑铁时产生喷溅，必须对不可留渣炉次做出明确规定：冶炼终点碳含量在0.06%及0.06%以下炉次，因炉渣中FeO含量较高，不可留渣；冶炼终点二次下枪补吹时间大于15s炉次，炉渣中FeO含量较高，不可留渣。

对炉渣固化的要求：（1）溅渣护炉枪位采用“高—低—高—低”模式，溅渣至炉口无颗粒渣飞出；（2）若留渣量大，溅渣护炉时可加入100kg左右生白云石，促进炉渣降温；（3）溅渣护炉完毕后，摇炉至炉前人工确认固化效果；（4）先加废钢，后兑铁水，用废钢对炉渣进行再次冷却。

3.2 留渣操作枪位控制

终点渣中有较高的FeO、MgO、MnO含量，并且终渣具有一定的碱度和温度，这些因素有利于初期渣的形成，留渣炉次冶炼前期炉渣流动性不是限制反应进行的关键因素。因此在冶炼前期需要适当降低枪位以增强炉内搅拌力，促进脱硅、脱磷反应的进行。降低前期枪位还可以有效均匀炉内成分，避免起碳火时的剧烈喷溅。因此将前期枪位控制在800～900mm。

碳火起来后，进入冶炼反应中期，适当高枪。此阶段枪位控制与不留渣操作基本相同，主要避免中期返干。中期枪位控制在900～1100mm。

进入冶炼后期，因留渣炉次渣量较大，渣层较厚，影响氧气射流冲击深度，若拉碳枪位过高易造成终点碳偏高，渣中FeO含量升高。因此在留渣炉次拉碳枪位控制在700mm左右，并且必须保证降枪时间不小于1min。供养强度控制在3.3～3.5Nm3/min·t。

3.3 留渣操作渣料控制

从留渣操作工艺原理可知终渣中的CaO和MgO留至下一炉可以有效降低下一炉的石灰消耗和白云石消耗。碱度相同的情况下，每炉少加200～300kg石灰，少加500～600kg生白云石。头批料加入总量的1/2，剩下的1/2再分2～3批加入，且要在9min之前加完。加料太晚，渣料不易完全熔化，易后期低温。渣料消耗情况见表2：

表2 渣料消耗情况

石灰消耗（kg/t）白云石消耗（kg/t）

不留渣 50.1 30.19

留渣 46.2 17.5

在2014年9月至12月留渣率稳定在70%以上，并按上述原则配加石灰，终渣成分如表3所示，留渣炉次碱度略有降低，MgO含量下降1.81%，但可以满足溅渣护炉

要求。

表3 终渣成分对比

碱度 MgO TFe

不留渣 3.41 10.01% 12.88

留渣 3.31 8.2% 13.09

3.4 留渣操作温度及成分控制

留渣炉次因有效利用了上一炉的CaO和FeO，同时初期渣形成较早，有利于脱磷，因此留渣炉次的脱磷效果要好于不留渣炉次。但留渣炉次减少了前期渣料的加入量，因此必须增加废钢比或配加球团矿以抑制前期温度的过快上升，若前期温度上升过快在热力学上不利于脱磷反应的进行。

表4 终点磷硫成分对比

C（%） P（%）脱磷率 S 脱硫率

不留渣 0.08 0.014 82.6% 0.027 33.8%

留渣 0.09 0.010 86.9% 0.025 34.2%

3.5 连续留渣炉次控制

理论上连续留渣炉次越多，则炉渣的循环利用率越高，越能体现出留渣操作的优势。但在实际生产中发现随着连续留渣炉次的增多，给冶炼过程带来以下两方面困扰：一方面，连续留渣炉次越多，炉内渣量增多，渣层变厚，严重影响氧气射流的冲击深度，在拉碳时易将碳拉高，需要再次补吹，致使冶炼周期延长，并造成终渣FeO含量升高；另一方面，渣量增大后若溅渣护炉前不倒出一部分炉渣，则溅渣护炉时间延长，致使冶炼时间延长。若溅渣护炉前倒出部分炉渣倒渣量不易掌握，同时也延长了冶炼周期。

表5 连续留渣炉次平均溅渣时间情况

连续留渣炉次造新渣第一炉第二炉第三炉第四炉第五炉第六炉第七炉第八炉

溅渣时间（s） 91 104 123 136 145 156 168 211 236

从表5可知，溅渣时间随连续留渣炉次的增多而延长，因此将连续留渣炉数确定为5炉，连续留渣5炉后倒尽残渣，重新造渣。并且为防止炉渣过多，在测温取样时将炉体多摇1°～2°，尽可能地在炉前多倒渣。采取上述措施后，在避免渣量过大的同时也可以有效避免渣中P2O5的富集。

表6 连续留渣炉次终渣P2O5含量

连续留渣炉次造新渣第一炉第二炉第三炉第四炉第五炉

渣中P2O5含量（%） 1.88 2 2.02 2.03 1.96 2.02

从表6可知，留渣开始后终渣P2O5含量有所上升，但每炉倒出部分炉渣后，留渣炉次终渣P2O5含量基本保持稳定。

4 对炼钢成本的影响

留渣操作可以降低石灰消耗3.9kg/t，可以降低白云石消耗12.69kg/t。

留渣操作可以有效降低钢铁料消耗，主要体现在以下两个方面：一是留渣可以充分利用炉渣中的铁元素，减少铁元素的损失；二是留渣可以较快形成初期渣，减轻前期化渣压力，为前期降枪提供了条件，前期降枪可以充分均匀前期熔池成分，减少起碳火阶段的喷溅，减少冶炼过程的铁元素损失。实际操作中降低钢铁料消耗约5kg/t。

5 结语