浅析含锰复合造渣剂在半钢冶炼中的应用

浅析含锰复合造渣剂在半钢冶炼中的应用
摘要：针对威钢铁水经提取钒渣后，半钢在冶炼中具有硅、锰等元素生成的氧化物少，成渣困难及热量不足等特有的特点，通过采用含锰复合造渣剂化渣工艺的应用研究；同时合理调整炉渣碱度，优化炉渣结构，改善了初期化渣效果，缩短了初期成渣时间，取得了良好效果。

关键词：转炉半钢锰造渣剂
Abstract: The extraction of water for Wei vanadium steel slag, the semi-steel smelting with silicon, manganese and other elements of the oxides generated less heat into the difficulties and lack of residue-specific characteristics, through the use of manganese compound Slagging Slag application process; also rationalize basicity, slag structure optimization, improving the initial and residual effects, shorten the slag into the early hours, and achieved good results。

Key words: converter semi-steel slag forming agent manganese
1 前言
半钢是指含钒铁水经提取钒渣后，硅、锰都全部被氧化，碳也被氧化了一部分，造成硅、锰都是残余的金属液体。

半钢冶炼在威钢炼钢厂转炉冶炼上是一项全新的技术，对冶炼过程控制是一项新的技术课题。

因转炉提钒后，将铁水中硅、锰都氧化掉，造成半钢中硅、锰都是残余且碳也被氧化掉一部分，故半钢冶炼与普通铁水冶炼已发生根本性变化，导致半钢冶炼热平衡不足、初期化渣困难、粘枪严重等情况发生。

为次，威钢采用了含锰复合化渣剂化渣在半钢冶炼中的应用研究，并配以合理的供氧制度及枪位制度，取得了良好效果。

威钢炼钢厂现有3座70吨顶底复吹转炉，年产钢300万吨；其中一座转炉专门用于提取钒渣，另外两座转炉用于冶炼半钢，整个工艺流程如下：
工艺流程图：高炉铁水→混铁炉→铁水预处理→提钒→转炉冶炼
↓↓
转炉冶炼――――→脱氧合金化→氩站处理
↓↓
炉外精炼――→连铸
2 半钢冶炼工艺现状
威钢铁水经提取钒渣后，半钢冶炼最大的难题在于半钢硅、锰残余，碳低（3.0％～3.3％），半钢热量不足，吹炼前期渣量少，化渣慢，石灰溶解困难；粘枪严重，后期严重后吹脱磷，造成终点碳低，钢水氧性强，炉渣氧化性强，从而影响溅渣护炉效果和钢铁料消耗。

表1：威钢半钢、铁水入炉成份 %
元素w(C) w(Si) w(Mn) w(P) w(S) w(V)
半钢 3.2 残余残余0.10 0.035 0.05
铁水 4.0 0.20～0.30 0.15 0.15 0.07～0.12 ～
3 半钢转炉渣特点
3.1 高碱度
铁水经提钒后用半钢炼钢，由于Si、Mn已为残余，加上石灰用量减幅较小，炉渣碱度偏高，平均在4.0以上，炉渣以铁钙渣为主。

3.2 高FeO
通过对转炉终渣矿相进行检测，其主要构成是硅酸二钙（褐色粒状）60～65%，RO相20～25%（白色），未熔MgO：5～8%，硅酸三钙很少（＜3%），这是显著的高氧化铁炉渣的岩相特点。

产生这一现象的主要原因为提钒后的半钢热量不足，半钢C含量高低不一，吹炼前期化渣困难，石灰溶化慢；同时导致脱P困难，主要依靠后期“吊枪”化渣和后吹脱P，因此渣中FeO高、炉渣氧化性强。

表2：威钢半钢炉渣成分
%
R 名称w(SiO2) w(CaO) w(MgO) w(FeO)
成分11.5 45.2 9.8 19.7 4.78
表3：威钢半钢炉渣矿相组成
%
名称硅酸二钙RO 硅酸三钙
含量60～65 20～25 ＜3
4 含锰复合化渣剂的应用
威钢铁水经提取钒渣后，半钢冶炼最大的难题在于半钢硅、锰残余，碳低（3.0％～3.3％），半钢热量不足，吹炼前期渣量少，化渣慢，石灰溶解困难，使得脱P、护炉任务越来越严峻。

在半钢冶炼初期，通常采用提高枪位、降低氧压“软吹”或“半软吹”操作，主要依靠提高渣中FeO来化渣，初期渣形成时间较长。

随着温度不断的上升，在C-O反应高峰期到来之后，渣中FeO急剧下降，增加了炉渣的“返干”和喷溅机率。

同时，因高枪位操作，炉渣中大量的 FeO增加了炉渣的侵蚀性，炉衬表面极易形成脱碳层，使炉衬侵蚀严重。

在转炉初期渣中，矿物组元越多，初渣熔点相应越低，成渣速度就越快。

因此，造渣材料的选择应同时具备熔点低，熔化吸热少，对炉衬侵蚀小的性质。

针对这一特点，要使半钢冶炼初期快速成渣，应适当补充初期炉渣中所缺少的成渣元素。

而SiO2、MnO就具备这一特点，故通过从增加MnO等有利石灰快速熔化成渣的特点出发，以提高成渣速度，改变通过高枪位、低氧压大量增加渣中 FeO来形成初期渣的方式，减少过程返干和喷溅。

结合威钢实际生产情况，故选用含锰复合化渣剂来作为转炉半钢成渣材料。

表4：含锰复合化渣剂成分
w B/%
名称CaO SiO2MnO S P Al2O3H2O 成份≥5 ≥52 ≥5 ≤0.1 ≤0.2 ≤8 ≤2 为保证半钢冶炼初期快速成渣，并形成SiO2-Al2O3-CaO三元渣系，确保钢渣分离，炉渣碱度与溅渣护炉需要，根据实际情况在半钢冶炼前2分钟内，使用0～10kg/t钢的含锰复合造渣剂，合理优化枪位，加快前期渣的形成，保证前期石灰的溶解，从而保证初期快速成渣，达到脱磷效果和解决粘枪问题的目的。

石灰与轻烧白云石的用量根据C-T平衡、炉渣碱度等情况配加，按石灰：轻烧白云石＝1：1.5的比例加入，确保过程（MgO）＝6～8％；所有渣料的1／2～2／3在开吹1～3分钟加入，剩余的1／3～1／2渣料在初期渣形成后分批少量的加入，以保证化渣和脱磷效果。

5 效果
5.1 初期成渣时间
从表3可以看出，含锰复合造渣剂成分其主要为MnO、SiO2等的多组元、低熔点物质，能够有效加快石灰熔化速度，使初期渣形成时间缩短。

表5：使用含锰复合造渣剂成渣时间
项目平均最短最长成渣时间min 2.82 0.96 4.3
5.2 过程情况及脱P效果
使用含锰复合造渣剂后，并通过配以合理的枪位控制，初期渣形成时间大幅缩短，使半钢冶炼炉渣渣系结构得到有效改善，避免了渣中FeO大量积聚，降低了过程“返干”和喷溅几率。

由于初期渣形成时间缩短，枪位控制合理，过程“返干”几率降低，有利于改善半钢冶炼中后期脱P效果和降低石灰用量，可有效降低渣料成本。

表6：使用含锰复合造渣剂脱P效果及石灰用量
项目统计炉数（炉）脱P率（%）石灰用量（kg/t）
平均最高最低平均数值152
91.5 95.2 25.6 28.5
5.3 终渣成分对比
由于铁水经提钒后半钢中Si、Mn元素含量为痕迹。

在冶炼造渣过程中，特别是在冶炼初期，SiO2、TiO2等酸性氧化物极少，导致化渣困难，初期炉渣碱度高、粘度大、流动性差。

而在炼钢工艺中，要遵循“初期渣早化，过程渣化透，终渣要做粘”的原则。

针对这一特点加入含锰复合造渣剂后补充了初期渣中MnO、SiO2、A12O3等成分，有效解决了半钢冶炼初期成渣困难的问题，同时配以合理的渣料制度和枪位制度后，还有效的改善了炉渣成分及性能。

使用含锰复合造渣剂前后终渣成分对比见表7。

表7：终渣成分对比表
%
R 名称w(SiO2) w(CaO) w(MgO) w(FeO)
使用前11.5 45.2 8.8 19.7 4.78
使用后12.6 38.2 9.1 15.6 3.75
6、结论
采用含锰复合造渣剂化渣后，并通过合理优化渣料制度和枪位制度，有效的缩短了半钢冶炼初期成渣时间，改善了炉渣的冶金性能，降低了炉渣“返干”及喷溅几率，达到了预期效果。