转炉终渣∑FeO控制的工艺优化与实践_于国庆.pdf

27转炉终渣FeO 控制的工艺优化与实践于国庆（福建三钢闽光股份有限公司，福建三明365000）【摘要】分析了终渣FeO 的影响因素，优化了转炉操作工艺，所冶炼钢种较优化前终渣中FeO 平均降低了1.68%，终渣碱度降低了 0.31，渣中 P2O5 升高了 0.21%。【关键词】底吹；碱度；FeOProcess Optimization and Practice of FeO Control in Converter SlagYu Guoqing（Fujian Sansteel Minguang Co.,Ltd.,Sanming 365000,Fujian）【Abstract】The influencing factors of FeO in final slag were analyzed,and the operation process of converter was optimized.The average FeO in final slag decreased by 1.68%,the basicity of final slag decreased by 0.31,and the P2O5 in slag increased by 0.21%.【Key words】bottom blowing;alkalinity;FeO作者简介：于国庆（1987 ），男，汉族，硕士，2013 年毕业于安徽工业大学冶金工程专业，炼钢高级工程师，现从事炼钢生产与技术管理。收稿日期：2022 年 7 月前言基于产品结构升级及市场需要，福建三钢闽光公司炼钢厂二转炉车间优特钢的生产比例由原 30%提高到 70%以上。优特钢磷含量控制较低，转炉普遍采用大渣量、高碱度的冶炼模式控制终点磷含量，导致转炉终渣中FeO 含量居高不下，炉内钢水氧含量急剧升高，脱氧产生的夹杂物增多，影响钢水的质量控制。为此，研究新钢种结构生产模式下FeO 控制的影响因素，降低终渣的FeO 含量，成为降低钢铁料耗和提高钢水质量的重要手段。1 终渣FeO 的影响因素1.1 终点碳含量对FeO 含量的影响唐山国丰钢铁张海诚等人1研究发现，将转炉终点碳控制在 0.03%0.04%，转炉终渣的FeO 在 26.41%30.42%范围波动；而将转炉终点碳控制在 0.07%0.08%，转炉终渣的FeO 则控制在 19.91%26.06%范围。终渣FeO 含量与钢水过吹程度关系密切，钢水过吹越严重，钢水氧含量越高，势必造成终渣FeO 含量增多。随着转炉终点 C 含量的增大，终渣FeO 含量呈减小趋势，可通过合理控制转炉终点碳的方法来控制渣中FeO 含量。1.2 终渣碱度对FeO 含量的影响昆明理工大学陈伟2在研究 50t 转炉终渣碱度与渣中FeO 关系回归分析时发现，在低碱度时转炉终渣FeO 和碱度相关性较差，相关系数仅为 0.03，两者几乎无任何关系，而高碱度时转炉终渣FeO 和碱度相关系数为 0.82，关系密切（见图 1）。冶炼过程当炉渣碱度过高时，低的 FeO 不利于石灰的熔化，渣中含较多未熔化石灰颗粒或析出高熔点物质，致使炉渣流动性变差，出现“返干”现象，为改善炉渣流动性，需提高枪位或加入矿石等以促进化渣，2 0 2 3 年第 3 期 福 建 冶 金DOI:10.19574/ki.issn1672-7665.2023.03.01128图 2 SPHC-A 钢终渣FeO质量分数2 不同钢种终渣FeO 控制现状与生产工艺优化2.1 不同钢种终渣FeO 控制现状三钢二炼钢系统冶炼品种较多，终点碳控制要求范围为 0.03%0.15%，不同终点碳范围内的终渣FeO 控制情况如表 1 所示，随着终点碳的降低，终渣中FeO 呈升高趋势。冶炼低碳钢 XM06BA 时，终渣中FeO 含量高达32.78%，需进行工艺优化，以降低渣中FeO含量，减弱钢水的氧化性。2.2 终渣FeO 控制工艺优化2.2.1 转炉留渣量控制冶炼终点碳控制要求在 0.09%以上钢种，与此同时造成了炉渣中 FeO 含量增高。通过合理控制炉渣碱度，可有效降低终渣中 FeO 含量。图 1 高碱度时终渣FeO 与碱度的关系1.3 底吹气体对终渣FeO 含量的影响转炉炼钢过程中底吹 CO2气体时，CO2相比于氧气氧化性较弱，且在热力学上与碳反应后会有部分剩余，从而可降低平衡的 CO 分压，有利于降低碳氧积3。魏国立等人4在酒钢 120t 转炉底吹不同气体的工业试验中发现，高强度底吹 CO2能够加强熔池搅拌效果，改善动力学条件，降低终渣FeO 含量。在冶炼SPHC-A 钢种时采用底吹 CO2，终渣FeO 含量为 16.79%，较同等底吹强度下底吹 N2/Ar 终渣FeO 含量下降了 3.24%，如图 2 所示。因此，可通过调整底吹气体种类与强度的手段来调控终渣中的FeO 含量。表 1 不同终点碳区间的炉渣FeO 含量终点碳/%终点碳均值/%平均温度/FeO 区间/%FeO 均值/%0.03 0.040.038162626.32 32.7829.470.05 0.080.067162120.14 25.3923.750.09 0.120.104161819.93 25.1222.290.13 0.150.143161419.17 23.8521.09转炉留渣量控制在 1/2，控制在 5 6t；冶炼终点碳控制要求在 0.05%0.08%钢种，转炉留渣量控制在 1/3，控制在 3 4t；而冶终点碳控制要求在 0.03%0.04%钢种，出钢后将炉渣溅干，再摇炉倒渣至 170，将留渣量控制在2t 左右。2.2.2 转炉底吹控制在相同的底吹强度条件下，转炉底吹 CO2其搅拌效应是底吹 N2或 Ar 的近 2 倍，可有效提升熔池的搅拌效果，促进钢水的充分混匀，有助于降低终渣氧化铁含量5。为加强熔池搅拌，促使炉内钢水成分均匀，冶炼终点碳控制要求在 0.03%0.04%的钢种时，采用底吹CO2工艺，冶炼其他钢种时采用底吹 Ar/N2工艺，具体底吹控制模式见表 2。2.2.3 枪位与供氧控制转炉终渣FeO 控制的工艺优化与实践29表 2 不同终点碳区间的转炉底吹控制模式终点碳/%类别前期底吹流量/（m3h-1）前期流量氧步终止点/%中期底吹流量/（m3h-1）中期流量氧步终止点/%0.03 0.04气体种类CO2CO2CO2CO2底吹模式700704201000.05 0.08气体种类ArArArAr底吹模式540704801000.09 0.12气体种类Ar/N2Ar/N2Ar/N2Ar/N2底吹模式480603601000.13 0.15气体种类Ar/N2Ar/N2Ar/N2Ar/N2底吹模式42060360100表 3 石灰石与轻烧白云石加入指导终点碳/%冶炼过程/炉溅渣过程/炉轻烧白云石量/kg石灰石量/kg轻烧白云石量/kg石灰石量/kg0.03 0.04150015005005000.05 0.0810005003005000.09 0.128003003003000.13 0.15500300300300表 4 转炉终渣 FeO 控制终点碳/%优化前优化前后FeO均值对比/%优化前后FeO均值对比/%终点碳均值/%FeO均值/%终点碳均值/%FeO均值/%0.03 0.040.03829.470.03227.01-2.460.05 0.080.06723.750.06321.42-2.330.09 0.120.10422.290.10821.13-1.160.13 0.150.14321.090.14120.33-0.76图 3 终点碳 0.08%钢种枪位与供氧图 4 终点碳 0.09%钢种枪位与供氧转炉终渣FeO 控制的工艺优化与实践30840kg/t 铁耗条件下，冶炼终点碳控制要求在 0.08%以下钢种时，采用低枪位、大氧流量冶炼模式，而冶炼其他钢种采用常规枪位与供氧模式，如图 3 与图 4 所示。2.2.5 补吹时间控制为减少因长时间补吹带来的出钢碳低，钢水过氧化，出钢渣中FeO 升高情况，要求倒炉后补吹时间 25s，比例控制在 85%以上。3 优化效果分析3.1 转炉终渣FeO 情况由表 4 可以看出，工艺优化后，FeO 均值较优化前均有所降低，其中冶炼终点控制碳要求在 0.03%0.04%钢种时，FeO 均值降低了 2.46%，所冶炼钢种优化后FeO 平均降低了 1.68%。3.2 终点渣样控制从表 5 可以看出，工艺优化后终渣碱度为2.73，较优化前降低了 0.31，且渣中 P2O5较优化前升高了 0.21%，渣料利用率升高。3.3 底吹 CO2出钢钢水碳氧积控制由表 6 可知，在冶炼终点碳控制要求在0.03%0.04%钢种时，底吹 CO2在出钢碳降低 0.0043%的情况下，出钢氧降低 31ppm，出钢碳氧积下降 4.310-4，钢水的氧化性更低。总而言之，底吹 CO2有利于降低终渣中FeO 含量。4 结论（1）随着终点碳的降低，终渣中FeO 呈表 5 终点渣样控制CaO/%SiO2/%MgO/%MnO/%RP2O5/%优化后48.2517.795.545.452.732.27优化前47.8718.275.195.233.042.06对比0.38-0.480.350.22-0.310.21表 6 出钢钢水碳氧积控制情况底吹气体出钢碳/0.01%出钢氧/ppm出钢碳氧积优化后CO24.186710.002805优化前N2/Ar4.617020.003236对比/-0.43-31-0.000431升高趋势，可根据不同的终点碳控制要求选择不同的冶炼工艺。（2）工艺优化后，终渣FeO 均值较优化前均有所降低，其中冶炼终点碳控制要求在 0.03%0.04%钢种时，FeO 均值降低了2.46%，所冶炼钢种优化后渣中FeO 平均降低了 1.68%。（3）工艺优化后终渣碱度为 2.73，较优化前降低了 0.31，且渣中 P2O5较优化前升高了0.21%，渣料利用率升高。（4）在 冶 炼 终 点 碳 控 制 要 求 在0.03%0.04%钢种时，底吹 CO2在出钢碳降低 0.0043%的情况下，出钢氧降低 31ppm，出钢碳氧积下降 4.310-4，钢水的氧化性更低，底吹 CO2有利于降低终渣中FeO 含量。参考文献：1张海诚,李连盈,王伟男.降低转炉终渣 FeO 含量的措施 J.河北冶金,2016:(8):60-63.2陈伟.浅析昆钢转炉终渣FeO 与碱度及其关系 J.炼钢,2006,22(5):8-11.3张丙龙.首钢京唐高级别管线钢洁净度控制关键工艺研究 D.北京,北京科技大学,2021.4魏国立,朱青德,胡绍岩,等.120t复吹转炉高强度底吹CO2工业试验J.炼钢,2021,37(3):10-16.5 吕明,朱荣,毕 秀 荣,等.应 用 COMI炼 钢 工 艺 控 制 转 炉 脱 磷 基 础 研 究 J.钢铁,2011,46(8):31-35.转炉终渣FeO 控制的工艺优化与实践