降低转炉前期渣中带铁的工艺实践

刘寒冰，申光毅

（天津钢铁集团有限公司炼轧厂，天津300301）

降低转炉前期渣中带铁的工艺实践

刘寒冰，申光毅

（天津钢铁集团有限公司炼轧厂，天津300301）

为降低前期渣中带铁，通过采取氮气打渣、沉淀镇静和加入化渣压喷复合剂等相关工艺措施，使冶炼前期渣中带铁得到有效控制，降低了转炉钢铁料消耗和转炉冶炼成本，取得了较高的经济效益。

转炉；钢铁料；渣中带铁；消耗

1　引言

转炉冶炼前期渣中带铁是每个采用双渣工艺的钢铁企业均需面临的问题。转炉采用双渣冶炼工艺时需要进行倒前期渣操作，而前期倒渣时渣中带铁会随着炉渣被倒走，造成了钢铁料的流失。钢铁料消耗是转炉炼钢生产中的一项重要经济术指标，也是转炉炼钢厂工艺装备、工艺操作和各项管理水平的综合体现。近几年，钢铁企业面临着严峻的市场形势，成本控制已经成为企业生死存亡的关键。相关资料显示，钢铁料消耗成本占炼钢生产成本的80%以上，因此降低钢铁料消耗是降低成本的最有效、最直接的途径，也是控制炼钢成本的关键。为了降低冶炼成本，降低转炉冶炼前期渣中带铁是钢铁行业亟待解决的问题。

2　天钢前期渣中带铁情况分析

目前，天钢转炉炼钢工艺主要采用少渣冶炼模式，少渣冶炼时转炉会进行倒前期渣操作，转炉每天对前期渣样进行抽样分析，通过对天钢炼轧厂转炉冶炼炉次抽样统计，每月取样100炉，转炉前期渣渣中TFe含量平均为17.69%，而前期渣中带铁平均为34.78%，前期渣中带铁比例较高，直接影响钢铁料消耗以及冶炼成本。

2.1前期渣中带铁的原因

在吹炼过程中由于氧气流股对熔池的冲击及脱碳反应产生大量CO气体逸出，在此过程中熔渣和金属液体的接触是不可避免的。在前期正常冶炼情况下，这种金属液飞溅的高度不超出炉口，因为前期脱碳反应不剧烈，不会形成喷溅，但是脱碳反应进行时会产生CO气体。且在冶炼前期，铁水中的各种发热元素含量最高，几分钟之内，要将Si、P等元素迅速氧化，必然释放出巨大的能量，而熔渣中TFe含量较高，其表面张力较低，阻碍气体顺利排出，渣层不断膨胀增厚，此时能量释放，形成泡沫渣［2］，加之天钢转炉目前采用的强底吹模式，加速了熔池搅拌，泡沫渣形成以后会夹杂着部分金属液体，此时若提枪倒前期渣，前期渣层会因发泡而增厚，倒渣时会有部分金属液体随着泡沫渣一起倒出。

2.2转炉前期渣中带铁的影响因素

渣中带铁是指在倒渣过程中有部分金属随炉渣被倒走，少渣炼钢炉渣分为前期渣和终点渣两个部分，即前期脱磷渣，后期脱碳渣，前期脱磷渣由于含有脱硅、脱锰、脱磷等产物，所以需要将前期渣倒掉，然后再进行二次造渣，前期倒渣量能达到50%左右，而在倒渣过程中会有部分金属随前期渣被倒走，通过前期渣样分析，前期渣中带铁的比例平均为34.78%，造成了大量钢铁料的流失。面对目前严峻的市场形式，成本控制和产品质量已经成为企业生存的关键。为此，通过对天钢转炉生产现场进行追踪、调查和统计，找出了影响转炉少渣冶炼前期渣中带铁的主要因素，并提出了相应的改进措施。

影响前期渣中带铁的主要原因就是前期渣的泡沫化程度，前期渣泡沫化严重，就会有大量金属融入渣中，所以，若想降低前期渣中带铁，首先就要改变前期渣的泡沫化程度，因此我们制定如下试验方案：

（1）前期倒渣前采用氮气打渣，消除前期渣的泡沫化。

（2）前期使用化渣压喷复合剂破坏炉渣中的活性物质，降低钢渣间的界面张力，避免前期泡沫渣的形成。

（3）利用金属密度大的条件，使渣中金属自然下沉至钢水中，以达到降低渣中带铁的目的。

3　降低前期渣中带铁试验

3.1氮气打渣

（1）氮气打渣降低渣中带铁机理

氮气打渣的目的是为了使前期倒渣时渣层厚度不因泡沫化泡沫渣消泡，即降低前期的泡沫化程度。氮气属于惰性气体，不会与熔渣以及钢水反应，利用氧枪的射流喷射出的高速氮气，将泡沫渣消泡，打破熔渣的发泡状态，降低渣层厚度，这样会大大降低泡沫渣中带铁，而且由于渣中带铁的密度大于熔渣的密度，所以在利用氮气进行打渣时，会使熔渣中的金属液体下沉，实现熔渣与金属液体的分离，从而达到降低熔渣中带铁的目的。

（2）氮气打渣方法

天钢转炉采用的打渣方法是前期吹炼结束后断氧起枪，手动将气源切换为氮气后立即下枪打渣，打渣时氮气压力为1.0 MPa，打渣时间在30～60 s后停止打渣，立炉沉淀镇静，使渣中带铁沉淀至熔渣层以下，镇静时间在30 s左右，镇静结束后为防止熔渣持续发泡，再次下枪打渣，此次打渣时间在3～5 s左右，采用此种打渣方式前期渣中带铁明显降低，渣中带铁含量平均值为20.69%，远低于正常炉次前期渣中带铁含量。

3.2沉淀镇静

（1）沉淀镇静降低渣中带铁机理

前期吹炼结束后，形成的泡沫渣由于断氧而持续发泡。天钢转炉为顶底复吹转炉，每座转炉都配有环缝式底吹系统，在冶炼前期时，底吹模式采用dp模式，即大底吹模式以加强前期熔池搅拌，提高前期脱磷率。前期吹炼底吹流量为1 320 m3/min，在底吹气体的搅拌下，镇静过程可以使前期泡沫渣消泡，且由于立炉镇静，密度较高的金属液体会慢慢沉淀至熔渣层以下，从而实现降低前期渣中带铁的目的。

（2）沉淀镇静方法

前期吹炼结束后，立炉不动，即炉体倾动角度为0°，保证此时底吹模式为dp模式，底吹流量保证为1 320 m3/min，镇静时间为60～120 s。镇静结束后摇炉倒渣，倒渣时若渣层厚度仍然较高，即熔渣泡沫化程度仍然较高，则立即立炉使用氮气打渣进行消泡，打渣时间再3～5 s左右，打渣结束后再进行倒渣操作。

3.3加入化渣压喷复合剂

（1）化渣压喷复合剂成分与反应机理（见表1）

表1　化渣压喷复合剂成分/%

转炉化渣压喷复合剂是由少量含碳的复合物料构成，当化渣压喷复合剂加入炉内时，其中的CaO与Al2O3成分与炉渣中FeO、TFe等活性物质在炉内高温状态下发生反应，通过其中含有的Al元素等降低铁水中碳的活度，减缓C-O反应速度，同时表层的熔渣和压渣剂中的碳反应，降低熔渣温度，进一步抑制碳氧反应，避免TFe大量聚集。同时通过压渣剂中的Al2O3，迅速破坏炉渣中的活性物质，降低钢渣间的界面张力，避免前期泡沫渣的形成，从而达到降低前期渣中带铁的目的。

（2）化渣压喷复合剂的使用方法

通过大量试验，可知压渣剂的加入时间和加入量是提高化渣压喷复合剂压使用效果的重要因素，因此化渣压喷复合剂的使用方法为：前期吹炼结束提抢前60 s加入化渣压喷复合剂，加入量为200 kg/炉。

4　效果

通过将上述3种措施在实际生产过程中的试用，试验炉次共计1 000炉，通过对试验炉次前期渣成分数据分析，采取上述3种措施后效果明显。

4.1前期渣中带铁明显降低

表2为采取措施后随机抽取的前期渣成分20炉数据情况，从表2可以看出采取措施后前期渣中带铁比例较采取措施前平均降低了14.09%，且渣中其它成分无明显变化。

表2　采取措施前后前期渣中带铁比例对比/%

4.2转炉钢铁料消耗明显降低

图1为采取措施后转炉各月钢铁料消耗情况，而转炉采取降低渣中带铁措施前的平均钢铁料消耗为1 069.51 kg·t-1，由图1可以看出，采取措施后，转炉钢铁料消耗平均降低了5.27 kg·t-1。

4.3转炉冶炼成本明显降低

图1　转炉采取措施后钢铁料消耗对比

图2为采取措施后，2015-08—2016-04期间各月转炉钢铁料消耗成本情况。由图2可以看出，2015年11月份以后，天钢转炉采取控制前期渣中带铁措施后，转炉钢铁料消耗成本明显降低，2016年1月份已经降至1 988.25元/t。

图2　转炉各月钢铁料消耗成本对比

5　结语

转炉冶炼前期渣中带铁的控制是整个冶炼过程控制钢铁料消耗的重要环节。通过采取氮气打渣、沉淀镇静和加入化渣压喷复合剂等相关工艺措施，可以得出如下结论：

冶炼前期渣中带铁得到有效控制，前期渣中带铁降低10.33%，且整个冶炼过程基本平稳。

钢铁料消耗指标有了明显的改善，钢铁料消耗平均降低了5.27 kg·t-1。

实现了转炉钢铁料成本的降低，截至2016年1月，转炉钢铁料消耗成本已降低至1 988.25元/t。

［1］孟凡陈，么洪勇，刘曙光，等.影响转炉钢铁料消耗的因素分析［J］.河北冶金，2012，20（1）：72-73.

［2］肖虎.转炉冶炼前期喷溅的控制［J］.冶金丛刊，2012（199）：17.

Process Practice of Reducing M etal Carryover in Slag at Early Stage of M elting in Converter

LIU Han-bing and SHEN Guang-yi
（Steel-making and Rolling Plant，Tianjin Iron and Steel Group Co.，Ltd.，Tianjin 300301，China）

In order to reducemetal carryover in slag atearly stage ofmelting，relevant processmeasures were taken such as adopting nitrogen deslagging and sedimentation and tranquilization and adding compound contributed to the slagmelting and splash prevention to exert effective control.The consumption of steelmaterialandmelting costat converter processwas reduced and high economic benefitgained.

converter；steelmaterial；metal carryover in slag；consumption

10.3969/j.issn.1006-110X.2016.04.002

2016-03-07

2016-04-07

刘寒冰（1989—），男，辽宁人，主要从事转炉炼钢技术管理工作。