钢包兑铁水的探索实践

李长江，张海燕，王玉梅，王英

（新疆昆玉钢铁有限公司）

1 前言

受钢产能过剩严重，环保日益严格的影响，钢铁企业的盈利空间进一步缩小。新疆昆玉钢铁为降低生产成本，简化工序操作，充分利用铁水中的碳、硅、锰、矾等合金元素，在生产HRB500E时在转炉出钢前将铁水直接加入到钢包中，通过出钢过程中钢水的势能将铁水直接转变为钢水，铁水中的合金元素与钢水中的合金元素状态相近，直接进入钢水中。这种方法一是减少了铁水经转炉吹炼碳、硅、锰、钒合金元素氧化，通过合金化补偿增加的成本；二是铁水中的碳硅锰钒等合金元素能够代替部分增碳剂、硅锰合金、高碳锰铁、氮化钒铁等，降低了成本。

2 钢包兑铁水的方式

由于受到车间布局及生产节奏影响，最初主要采用先出钢后兑铁水工艺。先出钢后兑铁水，即钢包经修包后，先出钢，然后转炉出钢后兑入铁水。实施步骤：转炉停吹前，用回炉线平车转运10t铁水至修包跨，转炉出钢时，起吊铁水包提前完成吊包操作；转炉吹炼终点合适后出钢，出完钢后，将钢包车开出，铁水包吊至钢包上方兑入约1.5t铁水；兑铁水后，钢包底吹搅拌，测温，取样，进行成分微调。成分合适后出钢。

此种方法存在许多弊端：由于铁水包每次需要兑铁4次，铁水包经常出现粘铁情况，造成生产不稳定性；转炉下渣后再兑铁，钢包内渣子会溢出钢包，容易烧坏设备，影响车间安全生产；兑铁过程中会出现烟尘，造成环境污染。

为消除以上弊端，新疆昆玉钢铁炼钢厂对除尘设施进行了改造并优化了工艺流程，即先兑铁水后出钢，钢包经修包后，先兑铁水，然后转炉出钢。实施步骤：（1）连铸浇铸完钢水后，直接在连铸跨进行修包，修包完毕后放入回炉线钢包车内，要求修包速度要快；（2）用回炉线钢包车将钢包转运至混铁炉，转炉副摇将提前准备好的铁水兑入钢包内。

3 钢包兑铁水的关键技术

新疆昆玉炼钢厂现有两座50t顶底复吹转炉，装入量55t，氧枪喷头采用三孔拉瓦尔喷头。1座LF精炼炉，两座Rm8m4机4流连铸机。转炉及氧枪具体参数见表1，表2。

表1 转炉工艺参数

表2 氧枪工艺参数

转炉出钢前将铁水兑入钢包中，出钢时利用钢水的势能搅拌，将铁水直接变为钢水，减少增碳剂及合金加入量。为保证钢水质量优化对铁水、钢水的质量信息采集，保证兑铁量的准确计算。

3.1 技术路线

（1）每炉的加入量按1.5～2t控制。

（2）化验所兑铁水的化学成分 C、Si、Mn、P、S，元素含量控制要求 Si≤0.70，P≤0.15%，S≤0.055%，其它无具体要求（表3）。按照生产钢种化学成分要求计算所需铁水；在转炉出钢前5分钟将所兑铁水按照计算量加入到钢包中，等待出钢。HRB500E加入铁水及兑铁成分见表4。

表3 HRB500E化学成分要求 %

表4 HRB500E加入铁水及兑铁成分%

（3）出钢脱氧合金化前取样测温。根据合金元素脱氧强弱确定加入顺序，先加入脱氧能力弱的，后加入脱氧能力强的，不能同时加，更不能颠倒加入顺序。加入顺序：锰铁（或硅锰合金）→硅铁→硅钙钡或其他复合脱氧剂。根据兑入铁水量及出钢量计算钢中合金元素，根据所冶炼钢种化学成分标准计算需要加入合金的量。脱氧合金化后取样测温分析，送LF炉精炼。脱氧合金化后出钢成分见表5。

表5 脱氧合金化后出钢化学成分 %

（4）严格控制转炉终点碳、磷、硫元素含量；出钢温度。兑铁增加的磷和硫在转炉终点的基础上符合国标。转炉终点成分见表6。

表6 转炉终点化学成分 %

3.2 钢包兑铁水操作关键控制点

铁水加入后影响钢包透气性问题，可以通过控制加铁时间和提前吹氮气解决。

由于实际加铁水过程只需要1min，加上起罐过程1min，可以在转炉出钢前2min完成加铁操作，加铁水前先开通钢包底吹气体，可以有效防堵，保证透气良好。出钢过程的沸腾喷溅问题。由于加入铁水少而浅，加上出钢过程一直底吹，不会喷溅、沸腾。

钢水最终成分均匀性问题。由于加入铁水少，加上出钢过程一直底吹搅拌，相比合金熔化均匀，更能保证整炉钢水化学成分均匀。铁水准确计量通过增设钢包车称来解决。

关于环保问题：由于加铁操作是在转炉吹炼后期，约吹氧10min以后，转炉烟气量已经衰减，加铁操作本身持续1min/次，间隔23min一次，可以利用转炉二次除尘并管，加上开关控制阀。

4 效果分析

钢包兑铁水工艺实施后每炉兑铁水1.8t，平均每吨钢水兑铁水0.03t，因兑铁水造成钢中磷含量平均升高0.003%，硫含量升高0.001%，平均增碳0.12%，增硅0.01%，增锰0.01%，增钒0.003%。HRB500E吨钢节约硅铁0.168kg，高碳锰铁0.166kg，氮化铁0.05kg。根据2019年3月份市场价格计算（硅铁5934.7元/t、高碳锰铁7293.02元/t、氮化钒铁210485.1元/t），合金综合节约成本13.64元/t钢。

5 结束语

在正常冶炼过程中铁水中的合金元素因氧化到炉渣中产生浪费。采用钢包兑铁水工艺铁水，不经过转炉工序的吹炼，直接生产质量合格钢水，减少环境及污染物排放。因降低合金消耗，充分利用铁水中的合金元素，降低生产合金的能源消耗，提高了环保效果。此工艺因为铁水中强脱氧元素硅、锰对钢水进行脱氧，不仅提高了合金回收率，减少了脱氧剂用量，而且减少脱氧剂对钢水的二次污染；其它有益元素直接进入钢水，则减少合金和增碳剂加入量；铁水不经过吹炼，直接生产合格钢水，降低了冶炼成本。