留渣操作在龙钢转炉的应用与探讨.doc

留渣操作在龙钢转炉的应用与探讨罗岩 （陕西龙门钢铁有限责任公司炼钢厂）摘要：本文介绍了留渣操作在龙钢3#转炉的应用情况，分析了留渣操作过程的变化，对转炉操作尤其是脱磷的影响进行了探讨，指出留渣操作具有显著的经济效益。关键词： 留渣操作 应用 探讨 1.前言转炉留渣操作就是将上一炉冶炼形成的高温、高碱度、含有一定(TFe)含量的终渣全部或部分留在炉内供下一炉继续冶炼。留渣操作能够大幅度降低钢铁料消耗、节约石灰消耗，在转炉吹炼初期可以快速造就高碱度氧化渣，有利于提高生产效率，具有显著的经济效益。龙钢炼钢厂3#转炉于2006年6月开展留渣操作试验，不断探索留渣操作的条件，通过操作调整，成功解决了留渣操作的安全问题，转炉留渣操作比率超过90%。主要技术经济指标得到改善，取得了转炉操作上新的突破。2.原料及工况2.1转炉原料条件：Si%Mn%P%S%铁水0.30-1.250.860.30-0.900.510.110-0.2600.1900.020-0.1000.036外购块铁0.6-1.51.050.3-0.50.420.170-0.3000.2300.030-0.1500.045CaO%MgO%SiO2%TFe生过烧活性度石灰63.0-86.3782.3-10.45.61.7-5.32.66-2515190-350260生白云石28-4534.315.2-24.319.50.8-1.821.15污泥球10.21.22.6145.2高镁块4.258.01.22.2转炉工况参数：装入量：铁水41t，废钢11t(70%以上外购块铁)；纯供氧时间：1240。氧枪喷头：喉口25.6mm；出口34.0mm；马赫数2.0；夹角度12。3.留渣操作内容： 转炉留渣操作属于危险作业，实行留渣操作必须确保安全。 留渣操作必须先经过溅渣调质，溅渣时间2，以保证渣子粘稠和低温，降低其反应性能。 出钢过程中，仔细观察炉内的渣子状况，以决定溅渣前是否应倒渣及改质剂加入量。全留渣操作时，遇炉温较低时，留渣量要适当，出钢后倒掉部分渣，留渣量最低为1吨。 溅渣过程中一般应加改质剂调渣，以降低渣子氧化性，具体加入量由炉长视渣子氧化性强弱和流动性决定，否则不允许留渣操作； 溅渣后摇炉至大面，必须先对渣子情况进行确认，如渣子氧化性较强或渣子较稀或其它异常情况，则不进行留渣操作； 留渣操作后如先加废钢，应采取措施防止废钢粘大面，并在倒炉及出钢过程中防止生铁块裹渣未化进入钢水造成大喷；转炉留渣操作期间应特别注意倒炉及出钢作业过程中炉口正前方严禁站人，禁止人员通行； 留渣操作前期采用低枪位操作（比不留渣操作时约低50mm），不加污泥球，据据留渣量大小、是否进行补吹加料等情况控制头批料的加入量（通常情况下一批料石灰加入量比不留渣操作减少10-15%），采用高镁块（含MgO60%）代替生白云石，减少生白云石用量（通常情况下比不留渣操作时减少60%以上）以提高前期温度和渣中的MgO含量；中后期适当提枪（比不留渣操作时高50mm），同时跟进一定量的污泥球控制温度过快增长。 倒炉前三分钟及倒炉后严禁加入污泥球矿石等含铁原料。 严禁留渣操作情形：l 出钢温度1700；l 氮气压力0.70Mpa；l 出钢碳0.05%；l 补炉后第一炉；l 冶炼回炉钢5T4.数据取样方法及结果4.1按不留渣和留渣操作各取吹炼4-5分钟、一次拉碳时、终渣三个时段的碱度，各取3组数据，分析化学成分平均结果如下：表一:不留渣操作3组炉渣平均化学成分炉号取样时间主要化学成分%碱度RCaO MgO SiO2 FeO3092743092783093134-5分钟41.62 7.91 22.77 19.811.83一次拉碳时44.76 8.96 17.17 18.232.61终渣碱度50.48 7.69 13.17 21.43.83表二:留渣操作3组炉渣平均化学成分炉号取样时间主要化学成分%碱度RCaO MgO SiO2 FeO3092763092803092814-5分钟47.25 7.43 20.87 20.332.26一次拉碳时50.48 8.56 17.15 17.202.94终渣碱度48.71 8.12 14.17 17.843.434.2按不留渣操作（2006年5月份）和留渣操作（2006年8月份）各取100炉进行终点磷、成品磷、渣料用量、钢铁料消耗对比如下；表三：两种操作方法终点P、成品P、渣料及钢铁料消耗（kg/t）对比：操作方法终点P%成品P%石灰生白云石高镁块污泥球钢铁料不留渣操作0.0260.0338913.205.51096留渣操作0.0180.027754.15.08.610874.分析讨论：4.1对碱度的影响从以上列表可以看出：采用留渣操作，其初期渣的碱度比不留渣操作的初期渣碱度高，平均提高0.43，说明留渣操作的初期渣形成快，碱度较高，能加速石灰的溶解速度，提高了渣中的CaO含量，有利于前期的去磷。终点和成品磷的控制效果也非常明显。 配好碱度对一炉钢来说至关重要，必须根据铁水的Si、P含量及炉渣碱度R来确定的。根据龙钢的生产条件，碱度控制范围应为：初期渣：1.8-2.5；一次拉碳时：2.8-3.2；终渣：3.0-3.6。终渣碱度超过4.0时，石灰的有效利用率反而会下降，造成去除磷、硫困难影响钢水质量，具体影响参考图一W(FeO)及碱度R对磷分配比的影响。采用留渣操作后，初期渣的碱度比不留渣操作的初期渣碱度高，这是因为：留渣量温度高，加之减少了生白云石用量，冶炼前期的温度得到提高；留渣成分本身高碱度并含有一定(TFe)含量，加速了初期渣的溶化；提高了一批料的化透率。所以尽管采用留渣操作后，减少了一批料的石灰用量，但初期渣的碱度反而有所提高。一次拉碳时：不留渣操作碱度为2.61，这是由于石灰熔化率低，倒炉时炉渣没有化透，部分石灰尚处于半熔化状态，因而石灰用量大，但形成的有效碱度不足，是一次倒炉时P较高的主要原因。而采用留渣操作后，倒炉时炉渣熔化率明显提高，终点控制情况明显改善。从表一、二可以看出，在不留渣操作时终渣碱度比一次拉碳时提高较多，平均提高了1.22；而在留渣操作时终渣碱度比一次拉碳时变化较少，平均提高了0.49。原因同样是不留渣操作时倒炉炉渣没有化透，在点吹时依靠高温高FeO继续化渣，形成的终渣碱度太高，但已经失去了脱磷的最佳时机。4.2对过程温度的影响温度对吹炼过程影响很大，为了脱磷，不留渣操作时吹炼初期和中期温度应控制得适当低些；但是炉温太低，前期持续温度上不来，特别是为降低铁水单耗，废钢比超过20%（块铁量占废钢配比的70%以上）时，第一批渣料的形成较晚，在时间上（冶炼5分钟左右）与生铁块的熔化重合，加剧了这一时期的熔池的反应速度，产生爆发性喷溅，带出大量含FeO的炉渣，熔渣成分进入了2CaOSiO2区域返干十分严重，操作中通过减少供氧强度、高枪位、加污泥球调整，但直至一次拉碳时，炉渣仍然不能化透。采用留渣操作后，由于留渣量自身的温度及成份因素，使冶炼过程第一批渣料的形成时间提前，通过观察脱碳反应平均早进行了1分钟以上，这样就避开了第一批渣料形成与生铁块熔化在时间上的重合，没有出现冶炼5分钟时的大喷，避免了由于大喷带来的一系列不良后果，实现了全程化渣，提高了转炉冶炼过程中去磷的效率。在一炉钢的冶炼过程中，由于留渣操作开吹温度高、初期渣形成早、脱碳反应提前进行、过程化渣透，所以整个冶炼过程温度比不留渣平稳。4.3 渣中CaO含量的变化通过对比，留渣操作初期渣中的CaO含量与不留渣操作相比，提高约5.6%，是前期去除磷效果好的关键。由于一次拉碳时化渣情况好，这时的CaO含量和终渣中相比较，变化量并不是太大。而不留渣操作时，一次拉碳时约有25%的石灰没有完全熔化，在拉后吹和高温作用下，完全熔化的石灰继续熔化，从表面上看，这时终渣CaO含量很高，但此时FeO含量已超过18%，加之终渣R一般超过3.5，从下图一可知：随着FeO含量增加和终渣R的增高，磷的分配比反而降低，这就是龙钢不留渣操作时脱磷的效率差的关键原因。 图一：W(FeO)及碱度R对磷分配比的影响由资料得出，当钢-渣界面面积增加56倍时，脱磷反应的速度也增加56倍。要增加钢-渣界面面积，操作中就必须化好渣、化透渣，因而在氧气顶吹转炉中，炉渣是否化好是去磷的关键。通过对比可以看出，龙钢留渣操作渣子的化透性明显较高，使初期渣CaO含量提高快，从而满足了转炉前期脱磷的要求。4.4石灰用量的明显减少从表三可以看出：采用留渣操作后，留渣操作最大的优越性是提高了石灰的利用效率，在石灰用量减少的情况下，终渣碱度得到了保证，终点和成品磷的控制效果明显，脱磷效率提高，转炉钢铁料消耗下降。石灰用量的减少，又反过来进一步极大地改善转炉操作的状况，充分发挥出了留渣操作的优越性：1）降低了渣料的消耗和各项能耗，减少了污染物的排放和炉下事故。2）渣量减少，提高了氧气的利用率，终点氧含量低，残锰高，合金元素吸收率较高，减低了合金料消耗。3）留渣操作提供给下一炉初期渣形成所必须的大部分MgO，使每炉初期渣可少向炉衬夺取200-300公斤的MgO，减轻了炉渣对炉衬侵蚀，减少了生白云石用量，有利于提高废钢比降低铁水单耗。4）由于渣料的降低，减少了渣中带走的铁损，降低了喷溅几率，由表三数据可以看出，采用留渣操作后转炉钢铁料消耗平均下降了9公斤/吨。 4.5经济效益分析：留渣操作具有显著的经济效益，现仅以石灰单耗为例，2006年3#转炉10-12月份采用留渣操作，生产钢坯19.8吨，石灰单耗为71kg/t；2006年3-5月未采用留渣操作，生产钢坯1