轉爐煉鋼復合造渣劑的開發范文

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《四川冶金雜志》2015年第一期

1半鋼煉鋼造渣工藝的確立

攀鋼西昌鋼釩由于采用半鋼煉鋼工藝，硅元素基本在提釩工藝過程中全部氧化，平均約為0．01％，半鋼煉鋼成渣元素較少，初期成渣較困難，因此轉爐需配加酸性材料進行輔助造渣。投產初期使用的是在攀鋼釩使用的WN型復合造渣劑，但使用成本高，使用效果還有待提高。西昌鋼釩正常生產后，由于采用半鋼煉鋼工藝，硅元素基本在提釩工藝過程中全部氧化，半鋼煉鋼成渣元素較少，初期成渣較困難，需配加SiO2類酸性材料調整鋼渣堿度來滿足轉爐煉鋼造渣需要，同時通過對轉爐煉鋼干法除塵灰的成份分析，煉鋼轉爐除塵灰是高溫冶煉過程中產生的金屬和廢金屬礦物微粒，含有大量的活性石灰粉和鐵氧化物，粒度較細，80％以上的粒度為5．0μm～76．4μm，屬高細粉狀態物質。由于大量的FeO、Fe2O3和部分的CaO、SiO2、MnO，使轉爐前期爐渣中的FeO迅速提高，促進了石灰的熔化，對成渣非常有利，可促進初期渣的形成。采用煉鋼除塵灰生產的造渣劑中含有20％～30％的TFe，Fe主要以Fe2O3、FeO的形式存在，吹煉前期使爐渣中的FeO快速升高，有利于脫磷反應的進行，吹煉中期隨著溫度的升高，碳開始大量氧化，碳的氧化使FeO還原進入鋼水中，有利于鋼鐵料消耗的降低。由于渣系中FeO、Fe2O3、SiO2、MgO、MnO等氧化物，由石灰表面滲透到石灰內部時發生了反應，生成了低熔點的物質，促進了石灰的熔化。一定數量的FeO、Fe2O3，加入到轉爐后提高了初期爐渣中的（FeO）數量，有利于脫磷反應的進行。由于碳的氧化可使鐵的氧化物被還原成金屬鐵而進入到鋼液中。為了消化利用干法除塵系統產生的除塵灰，實現二次資源的綜合利用，利用煉鋼干法除塵灰配加酸性材料開發出一種新型造渣劑———XG型復合造渣劑。XG型復合造渣劑主要是以煉鋼轉爐干法除塵灰、石英砂、錳礦等為原料配加適量粘接劑成球而成。

2半鋼煉鋼復合造渣劑的制備

2.1原料成分XG型造渣劑是由煉鋼一次除塵灰、石英砂及錳礦按一定比例混勻并冷壓成型。其原料主要成分及配比如表1、表2所示。

2.2XG型復合造渣劑生產工藝

2.2.1XG型復合造渣劑生產工藝流程XG型復合造渣劑成球采用的工藝流程見圖1。

2.2.2壓球機對輥間線壓力壓球機工作原理是，利用一對滾動的成型壓輥將混合好的粉狀原料壓制成大小均勻的球團，壓球機對輥工作示意圖如圖2所示。在生產工藝參數穩定的狀態下，壓輥間線壓力與成球率的關系如表3所示。

3半鋼煉鋼復合造渣劑的應用

3.1工藝流程半鋼煉鋼復合造渣劑應用工藝流程如圖3所示。

3.2造渣材料消耗試驗期間采用XG型復合造渣劑進行鋼共171爐，共計使用XG型復合造渣劑489．3228t，試驗過程未出現爐渣返干及噴濺等現象。具體工藝參數見表5。從表5中數據可見，即在入爐半鋼條件及終點溫度相當的情況下，試驗爐次與對比爐次造渣材料消耗基本相當。

3.3化渣效果半鋼煉鋼由于爐渣組分單一，酸性成渣元素硅含量少，初期渣形成時間較晚。因此，半鋼冶煉前期主要靠增加初期渣的氧化性，以形成低熔點鐵酸鈣促進快速形成初期渣。正是考慮到半鋼煉鋼成渣慢的實際問題，在研發XG型造渣劑時特加入了含鐵氧化物較高的煉鋼一次除塵灰，促進冶煉前期化渣。試驗XG型造渣劑及對比WN型造渣劑化渣情況如表6所示。從表中可以看出，新研發的XG型造渣劑初期渣形成時間平均為3．4min，較對比的WN型造渣劑平均縮短0．9min，初期渣形成時間更短。同時，渣中fCaO含量代表了石灰熔化程度，fCaO越低說明石灰熔化更好。采用XG造渣劑造渣爐次初期渣中fCaO含量平均為7．2％，較對比爐次降低了1．1個百分點，說明XG造渣劑中添加的鐵的氧化物有利于活性石灰熔化，促進快速來渣。因此，與WN型造渣劑相比，XG型造渣劑具有更好的化渣效果。

3.4終點爐渣成分試驗爐次與對比爐次終點爐渣成分對比情況如表7所示。由表7可見，由于XG復合造渣劑中SiO2含量較WN型造渣劑更低，在造渣輔料消耗相當的情況下，試驗爐次終渣堿度較對比爐次更高。終渣堿度的提高再加上初期渣形成時間的縮短使得試驗爐次爐渣中磷含量升高。由于西昌鋼釩煉鋼鐵水（半鋼）磷含量波動較小，因此，爐渣中磷含量的升高表明轉爐脫磷效果更好。試驗爐次爐渣全鐵含量基本相當，但總體來說全鐵含量仍然偏高，為進一步降低終渣全鐵含量減少金屬損失，可對冶煉過程槍位（尤其是冶煉后期槍位）及底吹供氣模式進行優化。

3.5脫磷效果試驗爐次及對比爐次鋼水脫磷率如表8所示。由表8可見，試驗爐次鋼水脫磷率平均為82．8％，較對比爐次鋼水脫磷率平均79．3％高3．5個百分點。因此，使用XG型復合造渣進行轉爐煉鋼造渣脫磷效果較好。同時，采用脫磷的經典計算公式———黑勒（Healy）公式分析復吹轉爐煉鋼條件下脫磷過程的主要影響因素和脫磷限度。根據XG型和WN型造渣劑終點時爐渣、鋼水成分及溫度，利用黑勒（Healy）公式計算的渣—鋼反應平衡值即理論值及實際值如表9所示。渣鋼之間的磷分配比（Lp）代表了轉爐脫磷效果，Lp越大，脫磷效果越好。從表9中可以看出，由于試驗爐次終渣全鐵含量及堿度基本相當，理論Lp差別不大，但是試驗XG型造渣劑終點鋼水磷含量更低，鋼渣中磷含量更高使得試驗爐次實際Lp高于對比爐次，進一步驗證了XG型復合造渣劑具有更好的脫磷效果。從脫磷反應平衡移動原理及脫磷反應平衡常數（Kp）也可以看出［4］，XG型復合造渣劑的組成對脫磷有利。

4結論

（1）在分析半鋼煉鋼造渣特點的基礎上，利用轉爐干法除塵灰開發了適應大型轉爐半鋼冶煉的冷壓球團XG型復合造渣劑。（2）通過XG型復合造渣劑在大型轉爐半鋼冶煉的應用表明，在入爐半鋼條件與輔料消耗相當的情況下，XG型復合造渣劑與原WN型造渣劑相比具有來渣更快（快0．9min）、脫磷效率更好（高3．5個百分點）的優點。（3）開發的XG型復合造渣劑，既實現了二次資源綜合利用又提高了轉爐冶煉的冶金效果，具有較好的推廣應用前景。

作者：杜利華康斌單位：攀鋼集團西昌鋼釩有限公司煉鋼廠四川省冶金情報標準研究所