济钢低硅铁水吹炼工艺实践_王念欣

表 １ 低硅铁水化学成分 ％
Ｃ
４．１～４．８ ４．４５
Ｓｉ
０．１５～０．４０ ０．２２５
Ｍｎ
０．２～０．３ ０．２５
Ｐ
Ｓ
０．０７０～０．１００ ０．００５～０．０２０
０．０８５
０．０１２５
表 ２ 石灰平均化学成分 ％
ＣａＯ ＳｉＯ２ ＭｇＯ Ｓ ８８ １．７０ ６．２ ０．０２５
３ 少渣炼钢理论分析
６结语
炼钢终渣内硅酸三钙低， 渣中未熔石灰含量几乎增
根据热平衡及物料平衡， 通过调整物料加入种
加 １ 倍， 表明低硅铁水炼钢的成渣情况变差。在转炉 １８
类和加入量， 低硅铁水可以实现少渣炼钢， 减少炉渣
第 ２９ 卷 第 ６ 期 ２００７ 年 １２ 月
山东冶金
Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ
Ｖｏｌ．２９， Ｎｏ．６ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２００７
５．４ 终渣控制
由于碱度较高， 后期化渣困难， 为保证炉渣流动
由于低硅铁水渣量相对少， 为保证脱磷效果， 操 性及脱硫效果， 往往通过提高枪位吊枪化渣， 导致终
作中有意识地提高了碱度。分析终渣岩相组成， 吹炼 渣中 ＴＦｅ 含量增加， 渣中金属含量增加， 影响了金属
终点的炉渣中， 硅酸三钙占 ２５％， 硅酸二钙占 ４５％，
关键词： 高炉； 休风； 复风； 送风操作
中图分类号： ＴＦ５４４．７
文献标识码： Ｂ
文章编号： １００４－ ４６２０（ ２００７） ０６－ ００１９－ ０２
１概述
莱钢 ２ 座 １ ８８０ ｍ３ 高炉分别 于 ２００４ 年 ６ 月 １８ 日及 ２００５ 年 ２ 月 ２８ 日投产。投运后依靠科技创新 和技术攻关， 在高炉快速达产达效上取得了重大突 破， 高炉 ４ ｄ 达产。然而对短期休风后炉况的恢复缺 乏足够的认识， 仍然用小高炉操作理念， 使得炉况恢 复时间长。一般需 １０ ｈ 以上才能达到全风、全氧水 平， 影响了生产。为此， 根据喷煤后焦比高、炉缸热量 不 足 、顶 温 低 、干 法 除 尘 受 影 响 以 及 喷 煤 热 滞 后 造 成 的复风炉温由高到低再到高的特点， 对炉况恢复过 程 加 风 速 度 控 制 、热 量 平 衡 、炉 温 调 节 、风 温 运 用 、上 部 制 度 调 整 、炉 前 出 铁 管 理 等 进 行 探 讨 和 分 析 。
４ 技术措施
４．１ 设计倒锥度氧枪 １７
２００７ 年 １２ 月
山东冶金
第 ２９ 卷
为了解决直筒氧枪粘钢难处理、氧枪寿命低的 问题， 设计研制出了倒锥度氧枪， 氧枪下部中管和外 管 同 时 采 用 倒 锥 度 。具 有 粘 渣 容 易 自 动 脱 落 、枪 身 粘 钢容易处理、降低操作人员劳动强度等优点， 减少了 低硅铁水吹炼时成渣困难造成的粘枪， 保证了生产 节奏， 满足了冶炼工艺要求［１］。 ４．２ 优化工艺制度
１前言
随大高炉喷煤量增加、焦比降低和利用系数的 提高以及铁水脱硅站的逐步正常运行， 济钢第三炼 钢厂的入炉铁水硅含量有了明显降低， 这就对转炉 炼钢的吹炼工艺提出了更高的技术要求。针对转炉 低硅铁水炼钢化学热相对减少， 成渣困难， 渣量少不 利于造渣， 且容易 发生粘枪、粘烟 罩等问题 ， 济 钢第 三炼钢厂通过优化供氧、造渣制度， 设计倒锥度氧 枪， 对低硅铁水吹炼工艺进行了分析探讨， 解决了低 硅 铁 水 炼 钢 的 造 渣 、脱 磷 、脱 硫 、熔 池 升 温 、粘 枪 等 技 术难题， 实现了低硅铁水条件下的少渣炼钢， 降低了 石 灰 消 耗 、提 高 了 金 属 收 得 率 。
５ 实践效果分析
５．１ 脱碳 从原理 上 分 析 ， 由 于 铁 水［Ｓｉ］含 量 降 低 ， 吹 炼 时
脱碳反应可以加速， 又因吹炼过程和末期的脱碳速 度分别取决于［Ｏ］和［Ｃ］扩散速度， 而少渣吹炼时的渣 层较薄， 同时适当提高转炉底吹流量， 顶吹氧气的能 量可以高效率地传到熔池， 提高熔池的搅拌效果， 促 进熔池中［Ｏ］和［Ｃ］的扩散， 从而有利于提高脱碳速度 及缩短冶炼时间； 但考虑到低硅铁水渣量少、渣层 薄、成渣困难， 吹炼中供氧制度的变化对脱碳速度及 冶炼时间有一定影响。所以综合考虑对总的吹炼时 间影响不大。 ５．２ 脱磷
３．７ ｍ３（／ ｔ·ｍｉｎ） ； 底 吹 透 气 元 件 ８ 个（ 由 ８ 根 供 气 支
管独立供气） ； Ⅲ型针管式透气砖； 总管供气流量最
大７２０ ｍ３／ｈ， 总管供气压力 １．５ ＭＰａ。低硅铁水温度
１ ２６０～１ ３６０ ℃， 平均 １ ３１０ ℃。化学成分见表１。石
灰活性度 ３５６， 化学成分见表 ２。
５．３ 脱硫
图 １ 低硅铁水和正常铁水终点磷含量对比
炼钢过程中硅酸三钙较硅酸二钙有更高的脱磷能
通过控制炉渣碱度、控制渣中（ ＦｅＯ） 含量、适当 力。从脱磷的热力学观点看， 低硅铁水炼钢炉渣的硅
增大铁水比、减少废钢用量或使用低硫优质废钢、尽 酸三钙过低， 不利于脱磷。表 ３ 显示了低硅铁水与正
可能减少铁水带渣、准确命中终点， 避免钢水过氧 常铁水情况下的终渣组成。
·生产技术·
莱钢 １ ８８０ ｍ３ 高炉短期休风后炉况快速恢复实践
程序录， 李贡生， 刘洪江， 李向荣
（ 莱芜钢铁集团总公司， 山东 莱芜 ２７１１０４）
摘 要： 由于炉内热量不足、顶温低、干法除尘无法及时投运， 给休风后炉况的快速恢复带来不同程度的影响。为此， 通过加
强休风前的准备， 确保炉况顺行、炉温充沛， 采取全风温、快速加风、早喷煤等措施， 炉况得到快速安全恢复。
由 于 少 渣 吹 炼 时 成 渣 快 、渣 层 薄 、脱 碳 速 度 相 对 快， 同时底吹流量加大保证了熔池搅拌效果好、钢渣 反应更充分， 改善了脱磷反应的动力学条件， 使脱磷 反应更趋于平衡。实践证明， 控制好渣中（ ＴＦｅ） 含量 和炉渣碱度， 可以使终点 ［Ｐ］ 含量较容易地控制在 ０．０１０％以 下 。 正 常 冶 炼 条 件 下 低 硅 铁 水 和 正 常 铁 水 的转炉终点［Ｐ］含量控制水平如图 １ 所示， 二者平均 值分别为 ０．００９ ８６１％、０．０１０ ５５２％（ 各 １００ 个样本） 。 转炉脱磷率与辅料加入量有一定关系， 增加转炉渣 量无疑是有利于脱磷的， 但过高的炉渣碱度导致化 渣不透， 流动性变差， 对脱磷也有不利影响， 不仅浪 费石灰而且容易引起炉底上涨。
随着脱碳反应的进行， 钢液中碳的含量降低， 脱 碳速度减小， 进入吹炼后期。此时炉渣碱度较高， 氧 化铁较高且流动性良好， 有利于脱磷。但低硅铁水炼 钢的渣量较正常含硅铁水炼钢约少 ２０％， 增加了脱 磷的难度。吹炼终点应控制好炉渣碱度、渣中（ ＦｅＯ） 含量及良好的流动性， 加大底吹流量， 保证炉渣脱 磷、脱硫效果， 促进 Ｃ－ Ｏ 反应进一步达到平衡。
由于前期熔池温度比较低和碱性氧化渣的形 成， 正好符合脱磷反应的热力学条件， 所以前期渣具 有较强的脱磷能力， 铁水中的磷在前期被大量氧化。 考虑到低硅铁水的渣量相对较少， 因此前期应采用 高枪位操作， 以增加渣中氧化铁含量， 快速成渣， 提 高前期脱磷率。
吹炼中期， 硅、锰已 被大 量氧化， 随熔 池 温 度 上 升， 碳开始剧烈氧化， 进入碳氧化期。此期的脱碳速 度很大， 不仅吹入熔池内的氧大部分消耗于脱碳反 应， 而且渣中氧化铁也部分消耗于脱碳反应， 使渣中 氧化铁逐渐降低， 此时应防止渣中氧化铁降低过多 导致炉渣返干。低硅铁水炼钢吹炼过程中应控制炉 渣氧化铁含量较正常含硅铁水高， 其原因是炉渣中 二氧化硅量较少， 成渣困难。为保证脱磷效果， 低硅 铁水炼钢过程中炉渣碱度的控制也应高于正常含硅 铁水。同时应适当控制枪位及氧气流量， 避免化渣不 透造成粘枪。
终渣碱度等措施， 解决了低硅铁水炼钢的造渣、脱磷、脱硫、粘枪等技术难 题， 实 现了低 硅铁 水条 件下 的少渣 炼钢 ， 降低 了石
灰 消 耗 、提 高 了 金 属 收 得 率 。
关键词： 低硅铁水； 少渣炼钢； 成渣； 脱磷； 化学热
中图分类号： ＴＦ７１３．３
文献标识码： Ｂ
文章编号： １００４－ ４６２０（ ２００７） ０６－ ００１７－ ０２
收稿日期： ２００７－ ０６－ ２９ 作者简介： 王念欣（ １９７５－ ） ， 男， 山东郓城县人 ， １９９８ 年毕 业于武 汉冶 金科技大学钢铁冶金专业。现为济钢第三炼钢厂工程师， 从事炼钢 工艺研究和品种钢的开发工作。
吹 炼 前 期 是 硅 锰 氧 化 期 ， 开 吹 后 的 ３～４ ｍｉｎ 内， 硅锰迅速氧化， 初期渣中二氧化硅和氧化锰含量 较高， 炉渣碱度较低。由于低硅铁水中的［Ｓｉ］含量较 低， 熔池的升温速度相对正常硅含量的铁水升温速 度要慢。铁的氧化及废钢带入的铁锈等， 使渣中氧化 铁含量很快达到较高值。随着加入的石灰逐渐熔化 和 硅 的 氧 化 ， 渣 中（ ＣａＯ） 含 量 不 断 增 加 ，（ ＳｉＯ２） 含 量 相应降低， 因而炉渣碱度逐渐升高。
２ 工艺条件
转 炉 公 称 容 量 １２０ ｔ； 有 效 容 积 １２４ ｍ３； 炉 容
比 １．０ ｍ３／ｔ。氧枪 外径 Φ２７３ ｍｍ； 氧气流量２７ ０００～
３４ ０００ ｍ３／ｈ； 喷头形式为 ４ 孔拉瓦尔型水冷铸造喷
头 ； 马 赫 数 ２．０； 纯 吹 氧 时 间 １６ ｍｉｎ； 供 氧 强 度 最 大
考虑到 入 炉 铁 水［Ｓｉ］含 量 较 低 ， 碳 氧 反 应 提 前 ， 渣量较少， 若前期枪位过低易造成金属喷溅； 同时， 由于酸性物质减少， 初期渣形成困难。为保证快速成 渣， 宜采用“软吹”来增加吹炼前期氧化铁含量， 然后 根据化渣情况逐步降低枪位。因此， 少渣吹炼时前期 氧气流量应适当降低， 吹炼后期加大底吹流量以利 于减少铁损和增残锰； 同时根据热平衡及物料平衡， 通过调整物料加入种类和加入量控制熔池的升温速 度、过程温度及终点温度， 化好渣、化透渣， 控制好终 渣碱度及终点成分、温度， 保证炉渣脱磷脱 硫 效果， 提高钢水质量。
第 ２９ 卷 第 ６ 期 ２００７ 年 １２ 月
山东冶金
Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ
Ｖｏｌ．２９， Ｎｏ．６ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２００７
·生产技术·
济钢低硅铁水吹炼工艺实践
王念欣
（ 济南钢铁股份有限公司 第三炼钢厂， 山东 济南 ２５０１０１）
摘 要： 介绍了低硅铁水的吹炼工艺实践。通过对少渣炼钢过程的理论分析， 采用倒锥度氧枪 、优化 供氧 及造 渣制度 、控制
化、保证终点炉渣良好的流动性， 低硅铁水的脱硫率
表 ３ 低硅铁水和正常铁水的终渣组成对比
没有大的影响。但当铁水不经过 ＫＲ 处理时， 吹炼终 点时低硅铁水对应的硫含量相对高些 （ 平均高约 ０．００３％） ， 这主要是因为渣量少影响了脱硫效果。
项 目 ＣａＯ／％ ＳｉＯ２／％ ＭｇＯ／％ ＴＦｅ／％ Ｐ２Ｏ５／％ ＭｎＯ／％ Ｒ 低硅终渣 ４５．５４ １０．３５ １０．３ ２０．５７ １．２７ ２．６５ ４．４０ 正常终渣 ４０．８２ １２．１９ ９．４７ １６．１７ １．４６ ２．７３ ３．３５
２ 影响炉况恢复的原因分析
１） 高炉喷吹煤粉最 大程度地替代焦 炭， 煤比提 高后焦比大幅度降低， 从全焦冶炼时的焦比 ５５０ ｋｇ／ｔ 下降到喷煤后焦比 ３５０ ｋｇ／ｔ， 但给高炉短期休风后炉 况的恢复操作带来了一些困难。主要表现在以下几
个方面： ①目前高炉尽管在 １５０ ｋｇ／ｔ 煤比下炉况能 够顺行， 但随着煤比进一步增加以及受煤种限制、富 氧的不足， 无法保证煤粉在炉内充分燃烧。如果休风 前处理不当， 煤粉燃烧不充分， 将会影响料柱的透气 性， 给高炉快速回风带来困难。②喷煤具有热滞后现 象， 其热效应需要一段时间才能显示出来， 炉容越 大， 冶炼时间越长， 热滞后越显著。送风恢复过程炉 温一般先高到低再到高， 波动大， 影响生铁质量。③ 送风恢复过程炉温下行， 一般要控制加风速度， 等待 炉温回升， 恢复时间长， 产量损失大。④矿焦比高， 对 送风后气流重新分布带来一定影响， 因为透气性差， 上部制度调整不及时引起炉况难行， 造成更大的产 量损失。
收得率。后来通过降低终渣碱度及控制（ ＭｇＯ） 含量，
ＲＯ 相 ＋Ｃ２Ｆ 占 １５％～２０％， ＭｇＯ 结晶占 ５％～８％。有 未熔石灰团块， 其中有的部分已经硅酸三钙化和硅
强化过程造渣， 保证了炉渣流动性， 提高了脱磷效果 及金属收得率。
酸二钙化。这种未熔团块使炉渣变稠， 不起脱磷作 用。与正常含硅铁水炼钢的相组成相比［２］， 低硅铁水