减少转炉原辅料消耗的单渣冶炼工艺的优化研究

李 静，唐 璟

（1.甘肃钢铁职业技术学院，甘肃 嘉峪关 735100；2.酒钢集团榆中钢铁有限责任公司，甘肃 兰州 730104）

炼钢技术的发展，对我国经济水平的提升产生了巨大的影响。但还需引起相关人员的重视度，结合炼钢工艺分析，制定完善的生产流程，尤其是在生产过程中，传统的加工方法已经无法满足炼钢行业发展需求，为在生产过程中减少转炉原辅料的消耗量，还需对转炉终点留渣量增大、炼钢辅料加入制度等科学分析，在条件允许的情况下，可对其进行实践探究，基于转炉单渣冶炼条件下，能够提升转炉脱磷能力，确保转炉脱磷效果，全面提高转炉辅料的利用率，降低终渣碱度，从而确保炼钢工艺质量。

1 优化炼钢工艺流程

针对转炉原辅料消耗的减少、优化单渣冶炼工艺流程的技术路线，本文选择的是酒钢集团榆钢公司炼钢案例。公司冶炼工艺主要采用的是铁水-转炉-精炼炉--连铸的生产流程，并且强化了对此流程的实施力度，指标在2020年超过了预期的标准与要求，使钢产量超过了270万吨。

工厂自身发展情况分析，1座LF钢包精炼炉、2座120t的顶底复吹转炉。考虑到钢种的不同，主要采用的是铁水-吹炼-精炼工艺流程[1]。现有炉渣成分如表1所示。

针对表1成分信息数据分析，主要是以转炉冶炼为基础条件，使转炉留渣量不断地增大。CaO元素的含量随着生产过程推进，所占有的含量越来越高，对此，在加工前，还需要优化炼钢工艺流程，在前期生产过程中，对炉渣碱度的控制，在整个吹炼的过程中不断加料，能够满足加工需求。

2 转炉终点留渣量的增加

图1 出炉后炉渣温度的变化情况

对转炉留渣的操作，是以调渣、溅渣为基础，结合具体要求把渣全部、部分留在炉内，把留在炉内的渣作为下一次炉钢初期的渣，能够有效节约资源[2]。但是在实施的过程中，还是会受到终点炉渣碱度过高、炉内温度过高等因素的影响，使前期的石灰迅速地熔化。由于成渣的速度加快，就影响到转炉脱磷的效率。

表1 现有炉渣成分

表2 采用优化后单渣冶炼工艺的炼钢辅料消耗信息数据

同时，炉内留有大量的渣，在生产过程中会向外喷洒，一旦在操作的过程中对工艺流程掌握的不全面，就会因炉内渣的喷洒而危害工作人员的安全。

针对控制炉内渣的温度，为控制炉内渣喷洒情况，还需要控制在1580℃以下，TFe低于25%，就能够合理解决炉内渣喷溅的问题。下图中给出某厂出炉后炉渣温度的变化情况。

3 转炉原辅料消耗的单渣冶炼工艺优化应用效果分析

针对转炉原辅料消耗的单渣冶炼工艺的优化进行了相应的阐述，可以明确经过对其工艺的优化，可使转炉终点的炉渣碱度降低[3]。对炼钢工艺优化进行多次炉次的分析，统计信息数据如表2。

工艺优化最大的效果，是减少了石灰、轻烧白云石的加入量，能够在工艺实施前，就计算出石灰、轻烧白云石的用量，可在前期就控制住石灰、轻烧白云石用量，为炉渣碱度降低提供有利条件。

在加工前对石灰、轻烧白云石量的加入，可促进石灰、轻烧白云石的溶解，增强高碱度渣的流动性，满足炼钢生产需求，又减少对炼钢辅料的消耗。

3.1 炼钢辅料消耗量对比

对转炉原辅料消耗的单渣冶炼工艺的优化，能够使转炉吹炼终点炉渣碱度降低，工艺优化前是3.5～4.5，优化后降至3.0，明显地减少了石灰材料的消耗量。

与此同时，还对终点炉渣中（MgO）的含量保持不变，就算是炉内的渣量减少，但也可以控制白云石的消耗量。而炉渣碱度的降低，使炉渣熔化速度加快，逐渐减少炉渣中（TFe）含量，提升了钢水收得率。例如：某钢厂转炉工艺优化前与优化后钢铁料消耗的信息数据，工艺优化前，吨钢渣量为95kg，吨钢石灰消耗量为26kg，吨钢轻烧消耗量为14kg，TFe为18%。而工艺优化后，吨钢渣量为80kg，吨钢石灰消耗量为21kg，吨钢轻烧消耗量为11kg，TFe为16.8%。

3.2 降低转炉终点炉渣碱度

通过对转炉原辅料消耗的单渣冶炼工艺的优化，有效降低了转炉终点炉渣的碱度，上面也提到了转炉终点炉渣的主要成分，包括SiO2、MgO、P2O5、TFe、CaO、R、F(CaO)。其各含量与均值都有一定的说明。虽然我们已经详细了解到转炉终点炉渣的主要成分，但是炉内的渣是否会对炉衬造成侵蚀，还需结合实际情况进行详细分析。结合其具体信息数据的详细分析，当转炉终点炉渣碱度控制为3.0时、（MgO）含量在8%～10%之间，那么MgO的饱和溶解度值就会超过预期值。

除此之外，还需要结合实际情况详细分析，考虑到冶炼过程中，炉内的炉渣会溅出，直接影响着工作人员的安全，为此，还需要在工艺优化的过程中对炉渣溅出情况的进行详细分析，如果是在高温情况下，还应考虑减少炉渣的侵蚀性，满足工艺需求。为防止炉内炉渣的溅出，可降低活性氧化钙含量。在工艺优化前是7.2，而工艺优化后降低到3.3，可加快石灰的溶解速度，全面提高石灰脱磷效率。

4 结语

综上所述，在现代化炼钢行业的发展中，对炼钢工艺提出更高的要求。在生产过程中有效减少转炉原辅料消耗量，优化单渣冶炼工艺，对炉内炉渣含量、炉渣碱度进行有效控制，并把石灰在加工前加入到炉内，可提高转炉脱磷效果。同时，通过对单渣冶炼工艺的优化，还可对终点炉渣碱度的有效控制，使终点炉渣碱度为达到3.0以上，其脱磷率远远超过了工艺优化前的80%，满足炼钢行业的工艺要求，确保了工艺质量与生产效率。