高钛高锰铁水冶炼实践

高钛高锰铁水冶炼实践
摘要：针对天山钢铁巴州有限公司炼钢厂转炉冶炼高钛高锰铁水实践，从炼
铁工艺、转炉冶炼、加料控制、溅渣工艺等各方面进行了认真分析总结，采取了
一些措施，效果较为明显。

关键词：转炉冶炼、加料控制、终点残锰、溅渣效果
1.
技术背景
天山钢铁巴州有限公司炼钢厂主体装备1300吨混铁炉一座、120吨转炉一座、120吨LF炉一座、160mm×160mm8机8流小方坯连铸机一台，建于2011年单线
生产组织模式；主要生产的钢种有Q195，Q235，HPB300，HRB400E,HRB500E等。

1.
生产概况
自原铸管新疆合并宝武集团后，天山钢铁巴州有限公司前端原料进行调整，
配加高钛高锰原料，铁水成分发生较大变化（锰从0.52%提升到1.12%，钛从
0.04%提升到0.116%）。

同时迎来市场环境向好，发挥极致产能、增加效益成为
炼钢厂首要任务。

由于高钛铁水，炼铁出铁后拉运到炼钢厂已经结壳严重，铁水罐包沿粘接。

增加混铁炉入炉困难、铁水罐维护困难、洒铁事故，钢铁料耗明显升高由原来2020年平均1052kg/t升高到1083.5 kg/t（2021年4月）。

由于高炉铁水锰含量在0.90%-1.50%范围波动，被迫采用双渣操作和转炉炉
况恶化严重，直接影响炼钢厂产能发挥，成为巴州钢铁生产线瓶颈。

为解决这一问题，我们成立了攻关小组，从炼铁铁水管控、优化扒渣工艺、
转炉冶炼控制、溅渣工艺等，取得了明显效果。

1.
铁水钛含量升高的不利影响
1.
铁水罐结壳的影响。

由于铁水钛含量较高，含钛铁水表面裸露，铁水中的钛会与空气中的氧迅速反应，生产钛的氧化物TiO2进入渣中，渣熔点升高，形成高熔点渣系物质极易结壳。

2.
扒渣工序铁损的影响。

渣黏稠，由于渣黏稠，渣中的铁液被包裹在渣中，造成扒渣工序铁损增加。

3.
转炉冶炼终点温度的影响。

钛在转炉冶炼过程中氧化放热，当铁水中钛含量在0.10%～0.20%时，发热量较大，因此在计算热平衡时必须考虑此部分的热量增加，才能准确控制终点温度。

1.
铁水锰含量升高的不利影响
1.
终点残锰的影响。

随着铁水锰的升高，终点残锰波动范围0.20%-1.10%，脱氧合金化工艺困难增加。

2月4日生产棒材HRB400Eφ18规格，由于脱氧合金化工艺控制不到位，造成铸坯出现表面气泡和皮下气泡质量事故，145吨存在裂纹（黑线）。

2.
冶炼操作的影响。

锰氧化成MnO进入炉渣，降低转炉炉渣熔点，促使白灰溶解，加快成渣速度，炉渣流动性增加。

但在含量过高的情况下，炉渣过稀操作不当，会出现喷溅事故、环保外排事故、甚至出现安全事故。

3.
溅渣工艺的影响。

MnO和SiO生成硅酸锰渣系熔点为1285℃，远低于FeO熔
点1368℃。

随着铁水锰的升高，溅渣渣系高熔点物质减少，溅渣效果明显变差，
转炉炉况恶化，增加转炉维护时间。

1.
防范措施
1.
稀渣剂的使用。

稀渣剂具有稀渣和保温功能，炼铁出铁后在铁罐加入稀渣剂
60kg/罐，减少温度损失和铁水罐结壳，炼钢厂扒渣后再加入稀渣剂40kg/罐。

通
过实践解决铁水罐的结壳问题，达到炼铁铁水到达炼钢2小时不结壳。

2.
热平衡计算方法的改进。

现场操作时，可按钛和硅在转炉冶炼过程放热量一
致进行对待，在热平衡计算时应综合考虑铁水中的钛和硅含量，在装入制度上做
适当调整，即调整废钢和冷却剂的使用量，同时兼顾前期放渣对温度的影响，才
能准确控制冶炼终点温度。

3.
炼铁工艺调整。

为了降低转炉硅酸锰渣系量，需要降低铁水Si成分同时炼
铁高钛原料入炉，需要降低铁水物理热。

通过协调由原来要求铁水Si0.40-0.80%
降低到0.20-0.50%，现场跟踪发现铁水Mn也明显下降。

6月份铁水降到Si0.45%、Mn0.99%，转炉双渣操作率由100%降至11%。

4.
稳定终点残锰。

根据铁水锰含量、终点碳、终点温度、转炉终点渣成分等影
响残锰的因素，建立大数据库，根据数据库概率，预估终点残锰，达到偏差＜
0.10%。

5.
完善脱氧工艺。

根据终点残锰、终点碳、终点温度、出钢过程、钢种规格、
氩后定氧，调整脱氧剂加入量，确保脱氧效果，完善工艺卡固化工艺。

转炉冶炼控制。

开吹降低氧流量（≤23000 m³/h）和降低抢位（≤1.4米），减轻强前期反应速度，降低锰的氧化量；中期适当提高氧流量（24000-26000
m³/h）和低枪位控制（1.5-1.6米）控制FeO含量不要过高；后期压枪吹炼（比
正常低5到100mm）和大流量操作（≥27000 m³/h），降低渣中FeO（要求≤11%）提高溅渣效果和提高残锰降低成本。

7.
转炉加料控制：部分留渣操作，开吹加料＜1/3，提高吹炼初期碱度和快速
升温，阻止锰的氧化和减少炉衬侵蚀；由于在吹炼初期，MgO在低碱度R、高FeO
渣系中，MgO可有效降低入渣熔点，有利于初期成渣，所有开吹不加MgO渣料，
吹炼中期加MgO渣料。

8.
调整溅渣渣系。

碱度R控制在2.5-3.0、FeO+MnO≤15%、FeO＜11%、MgO控
制在6-9%，采用硬吹，稠化炉渣；根据终点炉渣情况进行调渣操作；炉渣成分化
验频率改为2次/班，接班第一炉取样，专人送化验室，指导操作。

9.
炉况在线监控。

建立炉况跟踪记录，设定管理红线，制定措施标准。

1.
小结
通过我们共同攻关，原设计产能150万吨，2021年6月实现历史最高月产
18万吨，历史最高日产6519吨，月平均冶炼周期27.4分钟，连铸平均拉速2.8
米/分，取消停炉护炉工艺的优异成绩。

参考文献：
[1]炼钢不受“钛”委屈：含钛铁水脱硫及转炉冶炼实践,2014-12-01
[2]李佃明.转炉冶炼高锰铁水生产工艺的研究[J].冶金工程, 2016, 3(1), 44-49。