用石灰石部分替代石灰造渣炼钢过程行为初探

用石灰石部分替代石灰造渣炼钢过程行为初探

李军辉杨利康龙广黄燕飞

（杭州钢铁集团公司转炉炼钢厂, 杭州 310022）

摘 要 通过分析石灰石热分解过程中的能量消耗、特征性能及分解过程中的渣化反应，用石灰石原矿部分替代石灰的工业实践表明使用石灰石原矿不仅可减少冷却废钢的用量，还可以平衡转炉富余的热量；石灰石部分替代活性石灰，还可以降低石灰石煅烧过程能耗，有利于节能环保的同时满足了转炉冶炼普通钢种的要求。

关键词 转炉炼钢石灰石造渣

The Research of Slag Forming Steelmaking Process about

Partial Substitution of Lime with Limestone

Li Junhui Yang Likang Long Guang Huang Yanfei

(The Converter Steelmaking Plant of Hangzhou Iron and Steel Group Company, Hangzhou, 310022)

Abstract Through the analysis of limestone slag forming reaction during the thermal decomposition of energy consumption, performance characteristics and decomposition process, show that industrial practice of limestone ore partial substitution of lime, the use of limestone ore is not only reduce the consumption of cooling scrap steel，but also can be balance the rich heat of smelting process；limestone partial instead of active lime, also can reduce energy consumption during the calcination of limeston. The process of steelmaking is conducive to energy conservation and environmental protection and satisfy the requirements of ordinary steelmaking.

Key words converter steelmaking, limestone, slag forming

北京科技大学提出了一种新的炼钢方法，用石灰石代替石灰加入转炉造渣炼钢，已在国内两个钢铁公司进行工业试验取得了成功，这一方法是对氧气转炉炼钢工艺的大变革。石灰石在开吹后加入转炉，在铁水面上立刻开始煅烧化渣过程，与现行生产工艺石灰入炉后的行为有很大的差异，因此有必要对这一过程进行深入的研究讨论。石灰是炼钢生产中最重要的造渣原料，炼钢过程中用的石灰要求活性度高、成分稳定，含S 及SiO2等低、CaO高。石灰的质量直接影响转炉冶炼初期的成渣速度、热量消耗及渣钢界面间反应性能，对炉渣脱磷、脱硫能力起到重要作用。石灰是由石灰石在回转窑等热工炉窑中煅烧而成的产品，即将粒度为40mm左右的石灰石加热到1200℃左右时，煅烧1～3h，石灰石分解出CO2生成CaO。活性石灰在存储和运送过程中，存在吸水粉化、失效等导致石灰活性度降低的问题。近几年国内废钢市场出现萧条，钢铁生产所需的降温材料短缺，因此，我厂在2012 年初试验出采用石灰石代替部分石灰用于普通品种钢生产的单渣冶炼工艺，目的是在转炉单渣熔炼的过程中用优质的石灰石部分取代石灰，充分利用石灰石分解过程的物理化学特性进行转炉熔炼，降低生产成本，满足炼钢生产需求。

1 研究方法

在保证造渣正常的前提下，用石灰石替代部分，减少石灰使用量，及冷却剂的消耗量，降低生产成本。

试验炉数：在其他冶炼工艺不变的前提下，用石灰石替代部分石灰造渣，使用石灰石每炉500~1000kg

共100炉。

石灰石加入时间：点火成功后在2min内将加入全部所用石灰石及石灰总量的1/2～2/3，和轻烧白云石

总量的1/2，观察炉内起渣情况。剩余石灰的加入按“少量多批”的方式加入，观察炉内化渣及温度情况。

试验采集数据：统计试验炉的渣样碱度、冷却剂加入量，并比较全部使用石灰的成本。根据试验情况，

写出试验总结。

2 结果与讨论

2.1试验结果

使用石灰石替代部分石灰造渣后，从试验炉数看（表1）每炉加入863kg石灰石可减少259kg石灰、207kg

冷却球。说明使用部分石灰石替代石灰可以替代冷却球，对冶炼过程的温度进行调整，可以有效的减少石灰

用量。但在冶炼过程中需满足热量较富余的条件（入炉钢铁料配比有一定的要求）。

表1 试验炉数用量表

项目试验数据对比数据差值

炉数对比/炉110 108 2 石灰石使用量/kg·炉−1863 0 863 石灰使用量/kg·炉−11787 2046 −259

冷却球用量/kg·炉−1146 353 −207

2.1.1 试验炉对炉前一倒样的比较

从炉前一倒钢水光谱样数据上分析(数据见表2)，一倒使用石灰石和不使用石灰石的炉数在终点碳增加

0.005%，一倒锰含量增加0.008%，一倒磷含量下降0.004%。说明使用部分石灰石替代石灰冶炼过程中有利

于化渣，对炼钢终点残余元素的控制影响不大。

表2 使用石灰石一倒光谱样成分数据比较

项目试验取样数据对比取样数据差值

炉数对比/炉2830-2

一倒样C/%0.1120.1070.005

一倒样Mn/%0.1570.1490.008

一倒样P/%0.01970.0201-0.004

2.1.2 对转炉终渣的影响

从渣样数据上分析（表3），使用石灰石的炉渣碱度与不使用石灰石的差值为0.052，对炼钢过程中影响

不大。渣样中MgO含量有一定的增加，可能是石灰石中含有一定量的MgCO3，在高温下分解得到的MgO。

说明使用石灰石替代石灰造渣对终渣成分影响不大，碱度可以满足冶炼需要。

试验结果显示，冶炼能够顺利进行，正常吹氧时间结束时各成分均能达到出钢要求，从炉口溢渣和甩出

的渣片可以清楚看出，炉内化渣良好，表明石灰石在炉内快速地完成了煅烧和化渣过程。同时，在吹炼2～

3min 就产生了大量的泡沫渣从炉口溢出，表明石灰石在吹炼前期的化渣速度和渣子状态良好，可以消除对

于石灰石因大量吸热而不能成渣的顾虑。