精炼渣重复利用的生产实践.doc

精炼渣重复利用的生产实践王 伟，王 林，臧双龙，王时松，张小伟（青岛钢铁控股集团有限公司，山东 青岛266043）摘 要：为降低成本，提高余钢回收率，青钢第二炼钢厂经过渣系分析、硫容量计算、炉渣还原等分析计算，改进了生产82级帘线钢时的翻渣工艺，在渣盆处倒出渣0.775 t，补加石灰0.375 t。改进后，每年可回收余钢1.8万t,减少熔渣排放1.5万t,节约电能620万kWh。关 键 词：精炼渣；重复利用；硫容量；翻渣；炉渣还原1 前 言为了减少钢水中夹杂物的数量，防止钢包下渣到中间罐，通过钢包浇注末期留余钢操作能够明显地减少钢中硅酸盐夹渣物的数量。青钢第二炼钢厂生产82级帘线钢时精炼期入炉渣料约为1.31.5 t，软吹期在补加夹杂物变性剂后渣量约为1.71.9 t，再加上回转台钢包秤的称量误差，实际上很难控制转包余钢量在很低的水平。统计1个浇次的转包皮重与复开操作1个浇次的转包皮重对比情况，得出余钢平均值为1.36 t/炉。以往余钢大多直接随熔渣倒入渣盆中翻入清渣场，进行人工磁选翻拣后切割回收，造成了人力、能源的浪费，回收成本也比较大。在借鉴国内外企业熔渣回收利用方法的基础上，从钢种要求的精炼渣性能出发，制定了82级帘线钢的翻渣工艺。2 精炼渣性能分析2.1 精炼渣系为确保熔渣具有较好的流动性、发泡埋弧作用、脱硫及吸收夹杂物的能力，根据生产实践和研究资料介绍，青钢第二炼钢厂选择确定了LF精炼目标渣系和软吹目标渣系，渣系组成见表1。82级帘线钢渣系主要特点是精炼期渣系控制有利于良好的脱氧和造白渣，不会过度侵蚀包衬。造白渣目的在于加强脱氧，控制钢中较低的总氧含量，减少钢中夹杂物生成。要求非金属夹杂物数量少、尺寸小、分布均匀。造出流动性好的白渣（乳白色），才具有较强的脱氧和吸附夹杂物的能力；造不出（不好）白渣会导致脱氧不足，炉渣碱度太低或太稀。软吹渣系控制的主要目的是对夹杂物进行改性，即塑性化处理，以减少脆性夹杂物以及使其具有合适的形态，并促使夹杂物上浮。2.2 硫容量计算将精炼渣系简化为三元渣系（SiO2CaOMgO）1，并设定其比值：精炼期，w（SiO2）w（CaO）w（MgO）=30559；软吹期，w（SiO2）w（CaO）w（MgO）=404510。根据Duffy和Ingram定义的熔渣光学碱度与硫容量之间的函数关系及Young等人的模型计算2：slag=xCaOCaO+ xSiO2SiO2+ xMgOMgO，其中：为光学碱度，x为等价分数，w为渣中组分质量分数。精炼期=0.73，由公式LgCs=-13.913+42.84-23.822-11 710/T+0.022 23 w（SiO2）=-2.9，计算得硫容量Cs为0.001 3。同理，软吹期=0.66，计算出Cs为0.000 3。由此可知，该渣系脱硫能力较差，尤其软吹期的渣系硫容量更低，所以假设重复利用该渣系不会对钢水造成S污染是合理的。3 实际生产翻渣工艺制定3.1 精炼渣系还原假定精炼期渣量为1.5 t，软吹期渣量为1.9 t，翻入渣盆渣量为X，渣中SiO2的质量分数可确定X的最小量：m（CaO）=1.5-（1.9-0.775）=0.375（t）。3.2 对硫容量的影响假定石灰中S含量为0.050%，软吹渣中S含量为0.030%，则补加石灰后炉渣硫含量为：w（S）=0.3750.050%+（1.9-0.775）0.030%1.5=0.000 35。与该渣系的硫容量0.001 3相比，还有相对较大的脱硫空间，说明翻渣对渣系硫容量影响很小。3.3 制定翻渣工艺及验证由此，青钢第二炼钢厂制定了该钢种的翻渣工艺，工艺流程见图1。在实行翻渣工艺的精炼终点取钢样和渣样分析S含量，结果如表2所示。由表 2 可知，翻渣工艺不会对钢水造成 S 污染。跟据该渣系硫容量结果及模拟计算结果可以得出，该翻渣工艺只要保证适量的渣量倒出和精确的渣系还原，可以不间断重复利用。图2所示为连续翻渣10次记录的精炼期炉渣硫容量。4 效果分析青钢第二炼钢厂采用精炼渣系重复利用技术收到了较好的效果：1）回收余钢，提高钢水收得率，减少废弃物的排放。青钢第二炼钢厂平均每月生产工艺要求留余钢钢种约10万t，折合1 100炉，按每炉钢回收余钢1.36 t计算，年回收利用余钢为1.8万t；每炉减少倒渣约1 125 kg，每年减少处理渣约1.5万t。2）减少渣料消耗，降低生产成本。回收的热态熔渣具有流动性好、熔化性好等特点，翻渣工艺比原工艺平均每炉少加300 kg石灰以及150 kg萤石，年石灰消耗量降低400 t，萤石消耗量降低200 t。3）减少了电能损耗，减轻了炉衬的侵蚀。根据生产实际情况，未翻渣的炉次化渣时间约为12 min，翻渣炉次化渣时间约为8 min，热态熔渣的回收利用加快了化渣速度，精炼埋弧快，减少了电能损耗，减少了化渣期对炉衬的侵蚀。按照青钢第二炼钢厂90 t LF炉设备情况，正常送电额定电流为30 kA，电压为235 V，每炉钢减少4 min化渣时间，则节约电能470 kWh，1 a节约电能约620万kWh。4）该翻渣工艺对渣系结构影响很小，