转炉降低钢铁料消耗实践.doc

转炉降低钢铁料消耗的生产实践 张羽 王杰文 李兴才 （德龙钢铁有限公司炼钢厂 河北 邢台）摘要：炼钢厂通过改变吹炼方法、优化矿石加入时间和加入量、强化转炉生产过程控制、加大含铁原料的回收力度等几方面进行改进，摸索出降低钢铁料消耗的有效途径，2012年的钢铁料消耗比2011年降低了8Kg/t。关键词： 工艺操作 烧结矿加入方式 含铁原料回收前言 转炉的钢铁料消耗在生产成本中占有较大比重，降低钢铁料消耗是控制炼钢厂生产成本的关键环节。 德龙钢铁炼钢厂新炼钢2007年建成，两座80吨顶底复吹转炉，转炉扩容后炉容比较小，仅为0.768m3/t，吹炼过程中容易发生喷溅，吹损率高、钢水收得率较低，2011年钢铁料消耗为1069.7Kg/t，与同行业相比偏高。1、 转炉工况条件德龙钢铁炼钢厂2座顶底复吹转炉经扩容后工称容量为80t，有效工作容积为65.3m3，炉口直径1.88米，炉膛直径为3.84米，实际装入量85-92，实际出钢量80-87t，炉龄约15000炉。2、转炉钢铁料消耗影响因素转炉钢铁料消耗是装入量（铁水+废钢）与转炉合格钢水量之比，降低钢铁料消耗就是要减少转炉在生产过程中的钢水损耗，影响转炉钢水损耗的主要因素包括化学损耗、渣中铁和氧化铁损耗、吹炼过程喷溅等。德龙钢铁炼钢厂根据现有工艺条件及生产情况，从改变吹炼方法、优化矿石加入时间和加入量、强化转炉生产过程控制、加大含铁原料的回收力度等几大方面开展工作，以实现降低转炉钢铁料消耗3、降低转炉钢铁料消耗的措施3.1、改变吹炼模式以减少吹炼过程喷溅 控制转炉喷溅是降低钢铁料消耗的关键措施，导致转炉喷溅的因素很多，通常摇炉工采用的吹炼模式为“恒压变枪“操作，生产实践证明，当铁水、废钢条件正常时不容易发生喷溅，而当铁水温度高、Si高时，这种操作模式容易导致吹炼过程发生喷溅，因此控制好异常条件下的喷溅是控制转炉喷溅的关键，经过摸索改进，采取了前期低氧压、低枪位操作，中后期根据实际情况调整氧压和枪位，见表1，表1 铁水温度高和Si高的情况下操作模式吹炼时间min吹炼枪位mm吹炼氧压Mpa渣料加入量 1-2 900 0.75 2/32-5 850-950 0.65-0.75 1/3 5-8 900-1100 0.75-0.85 8-10 900-1100 0.75-0.85 10-13 900-850 0.9注：石灰总量2500Kg、轻烧白云石1000Kg、轻烧镁球500Kg、返回渣2000Kg、这种操作模式可有效的控制好吹炼过程渣的泡沫化程度进而杜绝爆发性喷溅，缩短冶炼周期，提高金属收得率。其吹炼过程反应机理为：（1）顶吹转炉吹炼过程中气体来源于供给炉内的氧气和C氧化生成的CO气体，这些气体能否稳定存在于炉渣中，还与炉渣的物理性质有关。在炉渣中，Fe2O3、P2O5、CaF2、SiO2能使碱性炉渣的表面张力显著减小，增加这些成分能提高炉渣的泡沫化程度。P2O5和SiO2不但使炉渣的表面张力减小，而且能增大渣膜的粘度，使泡沫渣稳定。（2）R对炉渣泡沫化有很大影响，如图1所示。随着R增大，泡沫化程度先是增大，到CaO/SiO2=1.5-1.7时达到最大值，之后开始下降，这是由于R为1.5-1.7时FeO活度最大所致。图1转炉炉渣泡沫化程度与R的关系因此，提高前期的R1.8，即控制前期加入的石灰量（同时有利于脱P），以抑制前期喷溅的发生。（3）温度对炉渣的泡沫化也有很大影响，温度低使炉渣粘度增大，有利于泡沫的稳定，因此应适当控制前期温度。（4）吹炼过程中炉渣泡沫化程度的变化见图2。在开吹初期，由于渣量较少且脱C速度不大，熔池面上涨很少，炉渣泡沫化不致造成溢渣或喷溅。随着吹炼过程的进行，渣量迅速增加，前期温度低，炉渣较粘，一旦C开始剧烈氧化，泡沫渣将大量从炉口溢出，产生强烈喷溅，吹炼末期脱C速度下降，熔池温度升高，泡沫化程度随之减小。氧压低，枪位过高，会造成(FeO)大量增加，使泡沫渣发展甚至溢渣喷溅；相反，枪位过低，尤其是在C氧化激烈的中期，(FeO)低，会导致返干而造成喷溅。图2转炉吹炼过程中炉渣泡沫化程度的变化因此，转炉应提高操作水平，并对喷溅有预知预控能力，控制合适的枪位、氧压、脱C速度、过程温度及炉渣(FeO)含量对抑制喷溅有着重要的作用。3.2、改变加矿石方式降低钢铁料消耗 通常转炉炼钢都是在吹炼过程中加入烧结矿，这种方式弊端为：在加入的过程中被风机抽走一部分较轻的粉末造成浪费，并且烧结矿加入量较少，如果吹炼过程加入量大，会出现大量的FeO聚集造成爆发性喷溅，而且中后期加入的烧结矿由于反应时间短得不到充分还原，只起到降低熔池温度的作用，造成金属收得率降低。通过研究将烧结矿加入时机前移，提出了在混铁炉出铁过程向铁水包中加矿石的方案。烧结矿是将各种含铁物料配入适量的燃料和熔剂，均匀混合烧结而成。德龙钢厂现用烧结矿TFe含量在53%左右，R2.050.1，属高碱度烧结矿，使用的原材料主要为邯邢地区的酸粉和碱粉，熔剂有石灰、镁粉、焦粉。焦粉燃烧的热量使物料烧结，在加入铁水后燃烧产生大量的CO可起到将铁矿石还原及脱S的作用。并且在出铁过程铁水中的Si、C、Mn和烧结矿中的FeO、Fe2O3发生激烈反应，根据TFe含量折算FeO及Fe2O3之和在75%左右，即烧结矿中参与反应的氧含量在22%左右，所以在时间充足的条件下烧结矿中的铁被全部还原进入铁水。2012年2月份设计并制造安装了在混铁炉加矿石的设备，在混铁炉出铁过程中随铁流逐渐向铁水包内加入烧结矿，为还原烧结矿中的Fe提供了良好的条件，烧结矿中的氧化铁被铁水中的Si、Mn、C等元素还原，又因为在出铁过程中的反应产生大量的CO等可燃性气体排出燃烧生成火苗，所以在出铁过程中减少了冒烟，进而减少除尘风机的用电量，而且铁水兑入转炉后为转炉在吹炼过程中提供了良好的氧化性气氛。经测算，在时间和设备允许的情况下在混铁炉加烧结矿的量可达到40-50Kg/t，可提高金属收得率，而且在烧结矿加入量较大的情况下钢坯中夹杂物控制也比较好，根据北京科技大学所做的2012年全年带钢夹杂物力学及金相检验分析结果（见表2），表2 2012年全年带钢金相抽检结果取样日期炉号材质屈服强度抗拉强度伸长率晶粒度夹杂物1月14日21-00443带钢287347489D0.5.,D0.5e2月8日22-01458带钢273351449A1.0,D0.5,D0.5e3月12日21-02424带钢272351469A1.0,D0.5,D0.5e4月10日22-03871带钢29937144 9.5D0.55月14日21-05078带钢282350459.5B1.0,D0.56月8日21-06301带钢273341449.5D0.5,D0.5e7月7日21-07527带钢2933494410A0.5,B0.5,D0.58月12日21-08529带钢264337429D0.5,DS0.59月29日21-10210带钢276343499A1.0,B0.5,D0.510月5日22-10816带钢294351449.5A1.0,B0.5,D0.511月7日21-12234带钢296374409.5B0.5D0.512月10日21-13825带钢27234944 9.5D0.5，D0.5e2012年有7个月带钢单类夹杂物1.0级达到100%，（见下图3）满足客户质量需求，证明在目前生产模式下钢坯中夹杂物控制较好。3.3、对含铁原料回收直接利用（1）推行钢渣热回收，降低钢铁料消耗 钢包中的钢水在连铸浇完后由于钢包底部不平造成有一小部分钢水留在了钢包中，而且钢包中的渣为还原性渣（德龙钢铁所炼钢种都为含铝钢），在倒渣的过程中随渣倒入了渣盘中，经过测算平均每炉有74Kg的钢水被倒掉，浪费较大，因此对浇注完的钢渣部分进行热回收，取得了较好效果。（2）在总结以前的工作经验的基础上，2012年6月份进一步加强了含铁原料直接入炉炼钢的力度，在全铁炼钢时，直接把连铸的切割渣和氧化铁皮、除尘系统的除尘灰和粗颗粒加入到炉内进行炼钢，以降低吹炼前期温度过高造成的喷溅，增加吹炼前期渣中的FeO，使得前期渣早化达到多去磷的目的。根据化验：除尘的粗颗粒内含铁量达到60%，转炉除尘灰内含铁量达到30%，混铁炉的除尘灰内含铁量达到60%，含铁物质直接入炉炼钢的利用，大幅度降低了周转费用和钢铁料成本，同时也净化了作业环境。每年连铸产生的切割渣和氧化铁皮约7200吨左右，除尘系统每年产生的除尘灰和粗颗粒约12200吨，仅此一项理论上每年可折合降低钢铁料消耗3Kg/t左右，但含铁物质的入炉量的增加还需要提高稳定铁水温度为前提，同时也要保证整个冶炼过程的平稳，避免喷溅，才能达到理想的效果。4、 效果2011年和2012年钢铁料消耗对比见下表2，该厂2011年钢铁料消耗累计值为1069.7Kg/t,2012年累计值为1061.7Kg/t,即2011年比2012年降低了8Kg/t。2012年该厂产量约为280万吨，钢铁料消耗按3元/Kg计算，转炉钢铁料消耗按80%贡献率计算，今年由转炉降低钢铁料消耗产生的直接经济效益为7100万元。 表2 2011年和2012年钢铁料消耗对比日期一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月累计2011年1071.21084.91073.11069.91066.810671068.81068.810731070.61064.910671069.72012年1064.81061.91059.71058.51059.71068.31066.21060.51060.21060.41060.210