转炉炼钢复合造渣剂的开发范文

《四川冶金杂志》2015年第一期

1半钢炼钢造渣工艺的确立

攀钢西昌钢钒由于采用半钢炼钢工艺，硅元素基本在提钒工艺过程中全部氧化，平均约为0．01％，半钢炼钢成渣元素较少，初期成渣较困难，因此转炉需配加酸性材料进行辅助造渣。投产初期使用的是在攀钢钒使用的WN型复合造渣剂，但使用成本高，使用效果还有待提高。西昌钢钒正常生产后，由于采用半钢炼钢工艺，硅元素基本在提钒工艺过程中全部氧化，半钢炼钢成渣元素较少，初期成渣较困难，需配加SiO2类酸性材料调整钢渣碱度来满足转炉炼钢造渣需要，同时通过对转炉炼钢干法除尘灰的成份分析，炼钢转炉除尘灰是高温冶炼过程中产生的金属和废金属矿物微粒，含有大量的活性石灰粉和铁氧化物，粒度较细，80％以上的粒度为5．0μm～76．4μm，属高细粉状态物质。由于大量的FeO、Fe2O3和部分的CaO、SiO2、MnO，使转炉前期炉渣中的FeO迅速提高，促进了石灰的熔化，对成渣非常有利，可促进初期渣的形成。采用炼钢除尘灰生产的造渣剂中含有20％～30％的TFe，Fe主要以Fe2O3、FeO的形式存在，吹炼前期使炉渣中的FeO快速升高，有利于脱磷反应的进行，吹炼中期随着温度的升高，碳开始大量氧化，碳的氧化使FeO还原进入钢水中，有利于钢铁料消耗的降低。由于渣系中FeO、Fe2O3、SiO2、MgO、MnO等氧化物，由石灰表面渗透到石灰内部时发生了反应，生成了低熔点的物质，促进了石灰的熔化。一定数量的FeO、Fe2O3，加入到转炉后提高了初期炉渣中的（FeO）数量，有利于脱磷反应的进行。由于碳的氧化可使铁的氧化物被还原成金属铁而进入到钢液中。为了消化利用干法除尘系统产生的除尘灰，实现二次资源的综合利用，利用炼钢干法除尘灰配加酸性材料开发出一种新型造渣剂———XG型复合造渣剂。XG型复合造渣剂主要是以炼钢转炉干法除尘灰、石英砂、锰矿等为原料配加适量粘接剂成球而成。

2半钢炼钢复合造渣剂的制备

2.1原料成分XG型造渣剂是由炼钢一次除尘灰、石英砂及锰矿按一定比例混匀并冷压成型。其原料主要成分及配比如表1、表2所示。

2.2XG型复合造渣剂生产工艺

2.2.1XG型复合造渣剂生产工艺流程XG型复合造渣剂成球采用的工艺流程见图1。

2.2.2压球机对辊间线压力压球机工作原理是，利用一对滚动的成型压辊将混合好的粉状原料压制成大小均匀的球团，压球机对辊工作示意图如图2所示。在生产工艺参数稳定的状态下，压辊间线压力与成球率的关系如表3所示。

3半钢炼钢复合造渣剂的应用

3.1工艺流程半钢炼钢复合造渣剂应用工艺流程如图3所示。

3.2造渣材料消耗试验期间采用XG型复合造渣剂进行钢共171炉，共计使用XG型复合造渣剂489．3228t，试验过程未出现炉渣返干及喷溅等现象。具体工艺参数见表5。从表5中数据可见，即在入炉半钢条件及终点温度相当的情况下，试验炉次与对比炉次造渣材料消耗基本相当。

3.3化渣效果半钢炼钢由于炉渣组分单一，酸性成渣元素硅含量少，初期渣形成时间较晚。因此，半钢冶炼前期主要靠增加初期渣的氧化性，以形成低熔点铁酸钙促进快速形成初期渣。正是考虑到半钢炼钢成渣慢的实际问题，在研发XG型造渣剂时特加入了含铁氧化物较高的炼钢一次除尘灰，促进冶炼前期化渣。试验XG型造渣剂及对比WN型造渣剂化渣情况如表6所示。从表中可以看出，新研发的XG型造渣剂初期渣形成时间平均为3．4min，较对比的WN型造渣剂平均缩短0．9min，初期渣形成时间更短。同时，渣中fCaO含量代表了石灰熔化程度，fCaO越低说明石灰熔化更好。采用XG造渣剂造渣炉次初期渣中fCaO含量平均为7．2％，较对比炉次降低了1．1个百分点，说明XG造渣剂中添加的铁的氧化物有利于活性石灰熔化，促进快速来渣。因此，与WN型造渣剂相比，XG型造渣剂具有更好的化渣效果。

3.4终点炉渣成分试验炉次与对比炉次终点炉渣成分对比情况如表7所示。由表7可见，由于XG复合造渣剂中SiO2含量较WN型造渣剂更低，在造渣辅料消耗相当的情况下，试验炉次终渣碱度较对比炉次更高。终渣碱度的提高再加上初期渣形成时间的缩短使得试验炉次炉渣中磷含量升高。由于西昌钢钒炼钢铁水（半钢）磷含量波动较小，因此，炉渣中磷含量的升高表明转炉脱磷效果更好。试验炉次炉渣全铁含量基本相当，但总体来说全铁含量仍然偏高，为进一步降低终渣全铁含量减少金属损失，可对冶炼过程枪位（尤其是冶炼后期枪位）及底吹供气模式进行优化。

3.5脱磷效果试验炉次及对比炉次钢水脱磷率如表8所示。由表8可见，试验炉次钢水脱磷率平均为82．8％，较对比炉次钢水脱磷率平均79．3％高3．5个百分点。因此，使用XG型复合造渣进行转炉炼钢造渣脱磷效果较好。同时，采用脱磷的经典计算公式———黑勒（Healy）公式分析复吹转炉炼钢条件下脱磷过程的主要影响因素和脱磷限度。根据XG型和WN型造渣剂终点时炉渣、钢水成分及温度，利用黑勒（Healy）公式计算的渣—钢反应平衡值即理论值及实际值如表9所示。渣钢之间的磷分配比（Lp）代表了转炉脱磷效果，Lp越大，脱磷效果越好。从表9中可以看出，由于试验炉次终渣全铁含量及碱度基本相当，理论Lp差别不大，但是试验XG型造渣剂终点钢水磷含量更低，钢渣中磷含量更高使得试验炉次实际Lp高于对比炉次，进一步验证了XG型复合造渣剂具有更好的脱磷效果。从脱磷反应平衡移动原理及脱磷反应平衡常数（Kp）也可以看出［4］，XG型复合造渣剂的组成对脱磷有利。

4结论

（1）在分析半钢炼钢造渣特点的基础上，利用转炉干法除尘灰开发了适应大型转炉半钢冶炼的冷压球团XG型复合造渣剂。（2）通过XG型复合造渣剂在大型转炉半钢冶炼的应用表明，在入炉半钢条件与辅料消耗相当的情况下，XG型复合造渣剂与原WN型造渣剂相比具有来渣更快（快0．9min）、脱磷效率更好（高3．5个百分点）的优点。（3）开发的XG型复合造渣剂，既实现了二次资源综合利用又提高了转炉冶炼的冶金效果，具有较好的推广应用前景。

作者：杜利华康斌单位：攀钢集团西昌钢钒有限公司炼钢厂四川省冶金情报标准研究所