低碱度操作应用实践.doc

低碱度操作应用实践
谢京全，苗刚，张吉磊，苗振鲁，陈守乾
（济南钢铁集团总公司 第二炼钢厂，山东 济南 250100）
摘　要：济钢第二炼钢厂在生产中实施低碱度、低氧化铁操作，吨钢石灰加入量由75～80kg降低至50～55kg，使炉渣碱度降至2.8～3.2；采用含碳较低的硅锰合金，使终渣氧化铁含量控制在15%～18%。实践证明，低碱度操作具有成渣快速、喷溅较小、消耗较低的特点。
关键词：低碱度操作；炉渣碱度；炼钢石灰；冶炼过程
中图分类号：TF724.5　　 文献标识码：B　
Application Practice of Low Basicity Operation
XIE Jing-quan, MIAO Gang, ZHANG Ji-lei, MIAO Zhen-lu, CHEN Shou-qian
(No.2 Steelmaking Plant of Jinan Iron and Steel Group, Jinan 250100, China)
Abstract：Low basicity and low iron oxide operation is carried out in No.2 steel-making plant of Jigang, then lime consumption is reduced from 75～80kg to 50～55kg every one ton steel, and the finishing slag basicity is reduced to 2.8～3.2. At the same time, silicon-manganese with low carbon content is used to control iron oxide content in finishing slag by 15%～18%. The practice has proved that low basicity operation has characteristics of making slag rapidly, spraying slightly and little consumption.
Keywords：low basicity operation；slag basicity；steel-making lime；smelt process
1 前言
　　转炉使用石灰、萤石、矿石等造渣料在炼钢成本中占有相当大的比例，特别是炼钢石灰消耗的高低对炼钢生产中的各项技术经济指标具有重要的影响。济南钢铁集团总公司第二炼钢厂（简称济钢第二炼钢厂）现有两座公称容量为17t的氧气顶吹转炉，配合1台R6m小方坯连铸机，全连铸生产。主要冶炼钢种为低合金钢和普碳钢，小方坯规格为120mm×120mm和140mm×140mm。近年来通过实施低碱度、低氧化铁操作，促进了炼钢石灰消耗的大幅度降低，同时使炼钢生产的各项技术经济指标得到优化和提高，极大地降低了转炉炼钢的生产成本。近几年各项技术经济指标完成情况见表1，主要原料情况见表2、表3。
表1 主要技术经济指标完成情况
年份/年
产量/万t
内控合格率/%
钢铁料消耗/kg.t-1
石灰消耗/kg.t-1
平均炉龄/炉
1999
48.53
97.75
1118
87
2205
2000
50.62
98.66
1112
78
3716
2001
54.44
99.07
1109
62
5699
2002
60.05
99.29
1099
50
7103
表2 铁水成分及温度
项目
Si/%
Mn/%
P/%
S/%
温度/℃
范围
0.30～1.00
0.24～0.45
0.78～1.36
0.020～0.066
1260～1320
平均
0.46
0.35
0.104
0.042
1310
表3 造渣料成分 %
造渣料
CaO
SiO2
MgO
CaF2
Fe2O3
其它
石灰
87
2.7
2.5

7.8
萤石

12

87

1.0
轻烧镁球

80

6.5
矿石

7.0

41
9.7
2　主要措施
　　主要措施：控制炼钢石灰的加入量以调整炉渣碱度；通过提高冶炼终点碳降低终渣氧化铁含量。
2.1　炉渣碱度的控制
　　炼钢石灰加入量由原来的75～80kg/t降低到50～55kg/t，将终渣碱度控制在2.8～3.2左右，保证终渣具有良好的流动性，确保炉渣去除磷、硫等的能力，同时满足冶金反应的需要。实施低碱度操作前后情况对比见表4。
表4 低碱度操作与高碱度操作的对比
制度
石灰加入量/kg
CaO/%
MgO/%
FeO/%
SiO2/%
碱度R
高碱度操作
75～80
50～55
10～12
18～20
14～18
3.5～4.0
低碱度操作
50～55
45～50
8～10
15～18
16～18
2.8～3.2
2.2　终渣氧化性的控制
　　为降低终点炉渣的氧化性，进行了合金结构优化：用含碳较低的硅锰合金取代高碳锰铁，降低合金增碳量达到提高终点钢水碳含量、降低终渣氧化性的目的。硅锰合金和高碳锰铁成分及对成品钢成分影响值见表5。
表5 硅锰合金和高碳锰铁成分及对成品钢成分的影响  %
项目
C
Si
Mn
P
S
高碳
成分
6.3～6.8
1.0～1.5
63.0～68.0
0.38
0.040
锰铁
影响值
0.12～0.14
0.02

0.008
0.001
硅锰
成分
1.20～1.50
17.0～19.0
64.0～68.0
0.196
0.044
合金
影响值
约0.03
0.34～0.38

0.004
约0.001
　　注：以冶炼HRB335钢为例。
　　由表5看出，使用高碳锰铁进行脱氧合金化，合金增碳量为0.12%～0.14%，而使用硅锰合金进行脱氧合金化，合金增碳量约为0.03%。因此使用硅锰合金取代高碳锰铁可促使冶炼终点碳大幅度提高，从而可以将终渣氧化铁含量控制在15%～18%，并能降低终点钢水和终点炉渣氧化性。
2.3　低碱度操作对硫、磷元素去除效果的影响
　　实施低碱度操作后，石灰加入量相对减少，为了检验低碱度、低氧化铁操作法的去除磷、硫等有害元素的效果，对低碱度操作实施前后的终点成分和成品钢磷、硫成分进行了对比分析，见表6。
　　由对比情况可以看出：实施低碱度操作后，炉渣对磷、硫的去除效果并没有减弱。主要原因是石灰加入量的减少，前期炉渣化渣效果好，冶炼过程易于控制，终渣流动性较好，增强了炉渣去除磷、硫的能力，保证了磷、硫元素的去除。
表6 造渣制度改变前后脱硫磷效果对照%
项目
吨钢石灰消耗/kg
碱度
终点
终点
成品
成品
高碱度
75～80
3.38
0.0128
0.0336
0.0256
0.0277
低碱度
50～55
2.92
0.0131
0.0338
0.0260
0.0282
2.4　低碱度操作对冶炼过程控制的影响
　　实施低碱度操作后，吨钢石灰加入量控制在50～55kg，较优化前的吨钢加入量（75～80kg）降低了25kg左右。为检验造渣制度优化后对冶炼过程的影响，组织专门人员进行了跟踪调查，并与优化前原始记录的冶炼过程进行了对比和分析，见表7。
表7 冶炼过程控制的差别  min
项目
开渣时间
供氧时间
返干时间
喷溅程度
终点命中率/%
低碱度
4.43
17.55
1.18
大
53.74
高碱度
3.51
16.38
0.56
较小
75.68
差值
0.92
1.17
0.62
/
21.94
　　由以上统计分析可得出：石灰加入量的降低，使冶炼前期化渣速度加快；而炼钢炉渣渣量的减少，使冶炼过程相对易于控制，冶炼喷溅相对减少，冶炼过程返干现象明显减少；终点命中率得到大幅度提高，使冶炼时间缩短了约1min。
2.5　低碱度操作对溅渣护炉的影响
　　实施低碱度操作后，炉渣性质发生了很大变化，对溅渣护炉效果有一定影响。
2.5.1　对溅渣护炉效果的影响  优化造渣制度后，石灰加入量降低了很多，炉渣流动性良好，炉渣粘度相对减小。在溅渣护炉时，炉渣不易附着在炉壁上，溅渣护炉效果不太好。为调整炉渣成分和粘度，保证溅渣护炉效果，引进了轻烧镁球和调渣剂对终渣成分和粘度进行调节。具体做法是：在吹炼前期加入适量轻烧镁球以增加炉渣（MgO）含量，降低炉渣对炉衬的侵蚀；吹炼结束后出钢时，视炉渣情况再加入适量镁粉和调渣剂以调整炉渣成分和粘度保证溅渣护炉效果。同时，根据溅渣护炉效果适当调节石灰加入量，确保溅渣护炉效果。
2.5.2 炉底深度的控制  优化造渣制度后，转炉炉渣流动性保持良好，既能保证溅渣护炉效果良好，又能够较好地保持炉底深度在合理范围之内。根据以往操作实践经验，发现炉底上涨问题主要发生在炉渣中（CaO）和（MgO）含量较高或者终渣化渣不良时。采取低碱度、低氧化铁操作后，炉渣碱度较低，渣中（CaO）含量比较合适；渣中（MgO）含量可以根据实际需要进行调节，保证了炉底深度在合理范围之内。通过优化造渣制度，有效地控制了炉底深度，基本解决了粘炉口、粘烟道问题，保证了生产的稳定、高效进行。
3　实践效果
　　通过实施低碱度、低氧化铁操作，炼钢石灰消耗由2000年的吨钢78kg/t降低到2002年的50kg/t；同时炼钢炉渣渣量较原来减少了约1/3，炉渣氧化铁含量降低了约5%，促进了钢铁料消耗的降低，取得了良好的经济效益。低碱度、低氧化铁操作的实行，还有利于冶炼过程平稳控制和终点双控率的提高；能够较好地解决溅渣护炉造成的炉底上涨问题，保证炉底、炉型的合理控制，促进转炉炉龄的稳步提高。