热态下精炼渣的循环利用

田新喜，郑 果，武 炜

(山东石横特钢集团有限公司，山东 肥城271612)

山东石横特钢集团有限公司炼钢厂二炼钢，现有60t转炉1座、65t钢包精炼炉1座，65Tv=D炉1座，5机5流方坯连铸机1台，通过LF所冶炼的钢种主要为20Mn2、25MnV、CM490、CM690、MG500HY、MG600R、PSB830、PSB930等。在生产过程中，发现LF精炼后的钢渣仍具有可利用性，经过取样分析LF精炼后的钢渣硫含量为0.30%～0.75%，平均值为0.81%，还具备较强的脱硫能力，回收利用价值较高。

1 钢渣分析

1.1 精炼钢渣组分分析，如表1。

表1 精炼钢渣组分分析 /%

通过回收精炼渣组分分析，得到R平均值为4.32，属于高碱度还原性炉渣;渣中(CaO)平均值为53.91%;w(S)平均值为0.01%，具备较强的脱硫能力。

1.2 精炼渣循环利用后，钢渣成分变化，如表2。

表2 循环利用后各组分及碱度变化

1.3 热态钢渣的硫容量的变化

渣一钢硫容量和温度、炉渣成分的关系式:lgCs=B/A+2.82－13300/T

将表2中的数据(取中限)代带入式中，温度取1843K(1570℃)，计算得到钢渣循环利用过程中硫容量变化如下:

(1)循环利用前Cs’0=0.056;

(2)循环利用一次Cs’1=0.044;

(3)循环利用二次Cs’2=0.035;

(4)循环利用三次Cs’3=0.031;

从以上数据推断，当Cs’3小于或等于0.02之后，渣钢反应表现出脱硫速率较慢的现象，再补加石灰虽然能使渣中CaO提高，但随着AI203的增加，钢渣硫容量上升空间较小，即钢渣失去了再利用的价值。

2 热态钢渣循环利用实践

2.1 不同工序点回收的利弊分析

分别试验了4个不同回收工序:出钢前、出钢后、LF开始前、LF前期，进行回收效果的验证。其中:出钢前容易结壳，不利于底吹，对钢包烘烤要求严格;精炼前期，影响生产节奏控制，倒渣时间约4min，且总渣量不易控制。综合分析认为以上4个工序点均具备条件时应优先选择在转炉出钢后或精炼开始前回收为宜，可有效保证钢水洁净度、确保精炼效果，同时对整个冶炼工序流程中的时间平衡影响较小。另外，考虑对钢水质量的影响，在精炼处理末期或钙质处理后必须禁止进行精炼渣的回收作业，以保证钢水的精炼效果不受影响。

2.2 回收渣量控制分析

试验过程中，根据钢种精炼的需要，一般将精炼总渣量控制在10.0～18.0kg/t，合适的黏度下渣层厚度可维持在80～150mm之间。渣量过大，渣系调整困难，泡沫化严重时，易造成钢水罐溢渣事故;渣量过小时，不易满足钢水保温、脱硫及洁净度的要求。

因此，精炼渣的回收利用时，需要合理地控制其回收量，一般精炼造渣量按5.0～6.0kg/t计算(包括转炉下渣量1.0kg/t左右)，则精炼渣回收量控制在12.0kg/t以内为宜。

2.3 对钢水升温速度的影响

根据实际测算，大包钢水浇注结束后，钢包内热态钢渣重量为1.0～2.0t(包括转炉下渣量、加入钢包内的石灰、精炼的造渣料)，仍有一定的热量。热态钢渣循环利用时，精炼造渣料可以不加或少加，这样就节省了渣料熔化造成的热量损失，缩短了钢水升温时间，节约了电能。根据验证，在达到同样温度时，循环利用钢渣后每炉钢可以节约供电时间3～4min，节约电耗约840kWh。

2.4 对钢水纯净度及铸坯质量的影响

在实际生产过程中，对热态钢渣循环利用前后精炼终点钢水中氧和氮的含量进行了取样分析，热态钢渣循环利用后精炼终点钢水氧和氮含量略有增加，但幅度不大。对热态钢渣循环利用后连铸坯低倍进行检验，前后变化不明显。

2.5 其他不利因素

炼钢厂二炼钢在2014年对精炼渣的循环利用过程中，部分炉次出现了精炼脱硫速度慢，生产节奏不匹配等导致利用率低的现象。主要是:①随着钢渣循环次数的增加，CaO含量逐步下降和Al203含量的逐步升高，当钢渣循环超过3次时，不再适合回收利用;②由于受脱硫及连铸节奏控制不合理，部分炉次冶炼周期较长且不稳定，注余的钢水和钢渣等待时间过长，容易出现低温渣粘包底，造成钢渣利用率低。

3 结语

(1)通过试验精炼渣回收工序流程并分析其利弊，认为在条件允许时优先选择在转炉出钢后或精炼开始前回收较好，对钢水质量影响较小。

(2)通过对冶炼过程进行分析，认为精炼渣回收量控制在8～12kg/t较好，可保证钢水的洁净度及脱硫效果，可节约吨钢冶炼成本约6.15元。

(3)热态钢渣的循环利用，取得了较好的经济效益和社会效益。

［1］张静，于会香，王新华，等.精炼渣成分对高强度低合金钢中非金属夹杂物影响［J］.北京科技大学学报，2011，7.

［2］张鉴.炉外精炼的理论与实践［M］.冶金工业出版社，1999.

［3］殷瑞钰.合理选择二次精炼技术，推进高效率低成本“洁净钢平台”建设［J］.炼钢，2010.

［4］王筱留.钢铁冶金学［M］.冶金工业出版社，2013.