转炉应用石灰石炼钢技术实践

高贤强 杨小龙

关键词：转炉炼钢;炼钢技术;石灰石;转炉技术

引言

转炉炼钢过程所依靠的主要材料就是石灰，而石灰是我们日常随处可见的石灰石所煉制而来的。然而随着科技应用的进步，石灰石的使用范围越来越大，所以现在石灰石正面临着资源枯竭的危机。也就是现在的转炉炼钢过程成本增加，从而威胁到现在的钢铁企业生存。幸运的是各大炼钢厂，都在近期完成了对新型石灰石工艺的研制，使得现在的石灰成本得到下降。根据研究表明，现在的钢铁业市场比以往已经高出了20%的经济效益。

1利用石灰石代替石灰造渣的概述

在使用造渣进行工业生产的时候，主要是防止金属液内部混有P和S这两种元素。可以保证钢铁容器内部的流动性以及酸碱度。在快速形成炉渣这一方面我们应该注意温度的考量以及对渣化的紧急控制，一旦出现转换现象，就要立刻进行添加剂，防止渣化退去。温度的控制是炼钢过程最重要的一环，通过控制温度可以提升钢材质量，保证炼钢过程的稳定进行。但是每种钢的温度控制都不一样，因此也需要根据每个钢的特点来进行准确的温度控制。并且为了更好的应用炼钢过程中产生出的其他热量，就要通过添加适量的降温物质类似于铁矿石等等，确定钢材的余热被充分利用。石灰石的主要成分为CaCOa，煅烧成为石灰的温度一般在1000～1200℃。因此，烧成的石灰携带了较多的热能，高温石灰必须降温后才能运输，通过皮带到达转炉料仓进入转炉时己接近常温，然后石灰在转炉中再吸热升温化渣。很明显，这一过程石灰先降温再升温存在能量浪费。而公司受入炉冷料不足的影响，冶炼过程存在较高的富裕热量，大量的矿石需要在冶炼后期加入，过程存在回收率低、成本高的现象。石灰石中CaCOa含有44%质量的C02，在炼钢前期，这部分C02受热分解出来后，可以与lFe]、[si]、[Mn]、[c]等发生氧化反应，起到良好的助熔搅拌作用，并且符合转炉低温、高碱度脱磷的相关条件。

2转炉应用石灰石炼钢技术实践探讨

2.1炼钢造渣工艺原理

转炉炼钢过程中主要工艺操作之一就是造渣工艺。控制成渣过程就是为了实现快速成渣。吹炼初期时候，由于si的快速氧化，使得炉渣中二氧化硅的含量上升到20%，随着加入的石灰石逐渐开始溶解，炉渣中CaO的含量也随之不断的增加。当铁水si的氧化过程接近结束后，炉渣中二氧化硅的含量才会逐渐降低。吹炼初期过程中影响石灰石溶解的主要原因，即液体炉渣和石灰石的界面上生成高熔点的2CaO·si0，等，当二氧化硫的含量超过25%的时候，石灰石的溶解速度就会逐步降低，这种现象的出现可能和2CaO·siO，硬壳的生成过程有关。

2.2石灰在炼钢造渣过程中的作用

如图1所示，在氧气转炉炼钢过程中，铁水中的si、Mn、P等元素被氧气氧化成siO，、UrlO～]P205，这些氧化物总体上呈酸性，需要加入呈碱性的氧化物作为熔剂来中和。而价廉源广的碱性物料是生石灰（简称石灰），其Cao含量超过90%，因此石灰是最重要的炼钢造渣材料。

对于钢水而言，P和S是需要被去除的有害元素。P被氧化生成了呈酸性的P205，必须与呈碱性的CaO反应形成复合氧化物才能稳定地保留在渣中：

为了保证炉渣具有良好的脱P和脱s效果，石灰的加入量需要保证炉渣碱度（CaO/Si02）达到3.0～3.5。

2.3喷溅的预防与控制

喷溅是转炉冶炼过程中时有发生的现象，往往会造成大量的金属损失。除此之外，喷溅还会提高渣料用量和温度损失，剧烈冲刷使炉龄缩短。影响转炉喷溅的因素很多，如铁水条件不稳定、废钢比小、操作不当等。吹炼中发生喷溅时不能轻易降枪，因为降枪后碳氧反应更加激烈，会加剧喷溅。应采取适当提枪迅速压枪或加入少量石灰石进行压渣，缓和碳氧反应，降低熔池升温速度，同时借助氧气射流的冲击吹开炉渣，排出气体。

2.4实践应用

在某炼钢厂中的石灰石全部是来自最优质的石灰石矿。通过这种石灰石矿炼钢可以大大提高炼钢的效率。通常石灰石的直径是保持在20～40毫米之间。并且质地均匀，保证在干燥情况下没有其他因素的干扰。炼钢过程的第一步就要先开启转炉，然后利用高压枪促使氧化铁来进行反应，主要是保证锅炉内部的燃烧充分。为了保证充分的时候，也可以通过添加煤球和石灰石矿的方式来使燃烧更加剧烈。当然要融化之后要迅速将成渣进行加入，并根据一定的比例对炉内实际的钢材含量进行综合评定。在该过程中要利用氧枪不断的对内部金属溶物进行混合。要随时注意炉内干燥情况的发生，如果出现干燥的情况要立刻进行添加石灰石等降温物质进行降温。最后再使用常用的降温剂，对熔炉内部进行降温保护。然后始终观察内部金属渣化的反应，一旦出现临界点就要立刻终止实验并抽取内部的一部分溶液来进行对比，以判断出内部的钢材质量。通过该实验我们可以充分的发现，比起利用石灰来进行生产，通过利用石灰石更能够使整个过程更加稳定更加效率。从化学角度上分析，石灰石与钢材的相性更加合适，二者可以释放出更大的热量，从而降低燃料的成本，从而还能保证钢材的化学性质稳定。而从另一方面上来看通过加入的石灰石也可以充分的消耗钢材内部的剩余热量，从而达到保护炉体保护钢铁物理结构的作用。而且市面上石灰石的价格现在要比实惠便宜，并且成渣也更容易形成获得，使得现在的石灰石己经代替石灰，成为现在钢材生产中最主要的应用产品。所以现在的石灰石用于炼钢炉生产已经成为世界主要的生产方式。

结语

综上所述，近年来用石灰石部分代替活性石灰造渣的炼钢新工艺在我国许多转炉炼钢厂正在推广应用，且在实际应用过程中获得了不错的效果。这种新工艺打破了传统的炼钢操作方法，跳过了在石灰窑内煅烧石灰石生产活性石灰的过程，在炼钢环节上实现节能减排的目的，有助于炼钢工艺的可持续发展。