干法除尘条件下转炉留渣操作工艺优化

马海涛，马宝宝，刘雪丽

（山钢股份济南分公司，山东济南 250101）

生产技术

干法除尘条件下转炉留渣操作工艺优化

马海涛，马宝宝，刘雪丽

（山钢股份济南分公司，山东济南 250101）

为了降低炼钢生产成本，济钢210 t转炉采用留渣操作工艺。针对留渣操作影响转炉内温度、影响开吹泄爆和过程喷溅等问题，采取控制留渣量和氧气流量，优化冶炼二级计算模型参数设置、优化加料模式和装入结构等措施，实现了留渣操作过程平稳，留渣比例达到60%以上，泄爆率由8.9%降低到2.3%，吨钢石灰消耗降低3.8 kg，年炉渣排放量降低2.5万t，年创经济效益达1 026万元。

转炉；干法除尘；留渣工艺；泄爆；石灰消耗

1 前言

原材物料价格在高位运行，钢材价格在低位徘徊，降低生产成本，保证钢铁产品的市场竞争能力，是炼钢厂的首要任务。转炉留渣工艺是将上炉终渣的一部分留给下炉使用。转炉终渣具有热量大、含TFe高、能使转炉初期迅速成渣的特点，转炉留渣具有降低渣料消耗、提高脱磷率、降低钢铁料消耗、减少炉衬侵蚀、提高炉龄等优点［1］。

山钢股份济南分公司炼钢厂1#210 t转炉于2009年12月建成投产，设备集成了很多先进技术，包括顶底复吹自动控制、干法除尘、副枪及自动化炼钢，尤其是干法除尘和自动化炼钢这两项技术。面对激烈的市场竞争和环保压力，炼钢厂大力推进留渣操作工艺，降低生产成本，减少炉渣排放。本研究对干法除尘条件下留渣操作存在的问题进行分析，对留渣操作的工艺参数进行优化，取得了较好的效果，为留渣操作工艺的顺利大规模实施提供了保障。

2 留渣操作存在的问题

2.1 对转炉内温度影响较大

冶炼前期因留渣所含大量物理热，导致炉内温度较正常偏高，如果不采取适当的措施，将会抵消高碱度前期渣对脱磷效率提高的贡献，更为关键的是在转炉干法除尘条件下，若前期温度高，会导致熔池内的碳氧反应提前，烟气中CO含量上升过快，容易导致除尘器泄爆。冶炼中后期，炉渣大量吸收熔池内的化学反应生成热，造成中后期升温趋缓，易造成炉渣中FeO升高，导致爆发性喷溅。

2.2 易造成转炉开吹泄爆和过程喷溅

留渣量过大，容易造成开吹点火困难，熔池、烟道内的氧富裕，吹炼前期烟气中的氧含量下降至泄爆点（6%）［2］以下所用时间增加，而熔池内氧富裕，又促进了烟气中的CO含量较之正常炉次上升过快，造成除尘器泄爆。另外，在渣量过大、中期熔池升温趋缓、反应速率提高的多重因素作用下，冶炼过程的喷溅很难控制。因此，留渣操作的关键是预先进行热平衡计算，在确保转炉冶金效果和干法除尘系统安全运行的前提下，在不同铁水条件下进行留渣操作。而无论是人工计算，还是利用自动化炼钢模型计算，都需要对转炉留渣量进行相对准确的控制和估算。

3 留渣操作相关工艺参数优化

3.1 控制留渣量

通过在不同铁水条件和装入制度下的留渣摸索，留渣量控制在8～10 t效果较理想，低硅铁水（Si＜0.30%）取上限，高硅铁水（0.45%＜Si＜0.55%）取下限。考虑溅渣护炉需要，转炉出钢前的渣量控制在15～18 t较为合适，可确保转炉溅渣结束后，不翻渣直接兑入下一炉的废钢和铁水。一般情况下，在铁水硅含量0.30%～0.60%的条件下，转炉正常冶炼的渣量在22～28 t之间，倒前期渣时，需倒掉总渣量的1/3左右（视倒前期渣转炉倾斜角度和炉渣黏度等条件而定）。另外，如果本炉需要留渣，溅渣护炉时尽量把炉渣溅干，连续留渣炉数不超过3炉。为保证炉况，溅渣时根据炉渣黏度应适当多加入镁质渣料。

3.2 优化冶炼二级计算模型参数设置

210 t转炉终渣碱度平均在3.5左右，留渣操作就必须考虑炉渣碱度的变化。留渣能促进脱磷和脱硫，会适当降低炉渣碱度，二级模型计算时设置碱度为3.0。溅渣后炉渣温度一般在1 450℃，正常周转炼钢时高于铁水温度，转炉内前期温度较高，中后期炉渣吸收大量热量，二级模型计算时热平衡常数设置为1 030～1 040。

留渣操作渣中（FeO）会减少部分氧气消耗，总耗氧量减少200～400 Nm3/炉，主吹氧平衡常数设置为1 800。但由于渣层较厚，后期脱碳氧的利用效率较低，终点拉碳时再适当多吹氧200～400 Nm3/炉。

3.3 优化加料模式

当铁水硅高时加入5～6 t石灰和4 t白云石，镁球正常加入，矿石和石子总量控制在6 t以内。当铁水硅低时，加入4～5 t石灰和3 t白云石，矿石和石子总量控制在3～4 t。采用留渣操作时提高前期冷料加入比例（约为冷料总量的70%）。在高硅条件下，矿石在吹氧总量达到5 200～6 500 m3之间时加入，多批次小批量加入，吹氧总量达到6 500 m3后枪位适当降低，降低渣中（FeO）总量。在低硅铁水条件下，矿石在吹氧总量达到4 800～6 500 m3之间时加入；若炉渣“返干”严重，在吹氧总量达到5 200～5 800 m3后可适当“吊枪”，在吹氧总量达到7 000 m3后降低枪位。留渣操作导致的转炉间接传氧效应，导致后期拉碳速率相对较慢，此时重点关注枪位变化，尤其是拉碳时间应适当延长，避免炉渣表面张力过大，炉渣发泡，影响出钢。

3.4 优化装入结构

低硅条件下提高铁水比（225 t铁水+15 t废钢），增加留渣量。高硅条件下减少铁水比（220 t铁水+ 15 t废钢+5 t铁块），硅高冶炼操作困难，终渣不易控制［3］，适当倒前渣，减少留渣量。留渣只要控制好前期温度，就能实现冶炼过程平稳。在铁水硅＜0.35%时，保证CO质量分数在开始吹炼的5 min内不高于45%；在铁水硅＞0.35%时，保证CO质量分数在开始吹炼的5 min内不高于50%，可保证钢的温度控制达到终点控制标准要求，且过程炉渣不会过于活跃。由于留渣操作能够加快前期成渣，避免高硅冶炼时因前期加入冷料过多导致化渣不良引发金属喷溅，对于转炉过程平稳控制是有益的。低硅条件下留渣有利于加快前期成渣速度，提高渣量，减轻中后期“返干”，减少粘枪概率；保证足够的渣量，有利于溅渣护炉。

3.5 控制氧气流量

根据不同的铁水比和入炉原料条件，调整氧枪低流量（350 Nm3/min）持续时间和提升梯度，确保供氧强度与炉内的C-O化学反应速度匹配，保证安全烟气成分。氧气流量控制模式见图1。

图1 转炉留渣操作氧气流量控制

4 结语

济钢炼钢厂210 t转炉通过优化转炉留渣量、辅原料加入结构、供氧流量模型等措施，到2010年10月逐步实现了转炉留渣操作的规范化、标准化、规模化应用，留渣比例达到60%以上，实现了留渣操作过程平稳，同时消耗降低、排放减少。转炉留渣操作的泄爆率由原来的8.9%降低到2.3%，吹炼操作稳定性明显提高；吨钢石灰消耗降低3.8 kg，每年可减少石灰资源消耗约1.1万t；210转炉年炉渣排放量降低2.5万t。留渣操作工艺在210 t转炉的大规模应用，年创经济效益可达1 026万元。

［1］张鹏飞，窦为学，何颖，等.转炉护炉改进［J］.河北冶金，2012（5）：30-31.

［2］佟圣刚.干法除尘条件下的转炉冶炼工艺探索［J］.山东冶金，2010，32（6）：10-11.

［3］刘效森，王念欣，贾崇雪，等.济钢120 t转炉留渣操作工艺的实践［J］.河北冶金，2010（4）：25-26.

Process Optimization of Converter Remaining Slag Operation under the Condition
of Dry Dust Removal

MA Haitao,MA Baobao,LIU Xueli
（Jinan Branch of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Jinan 250101,China）

In order to reduce the cost of steel production,slag operation process was used in Jinan Steel’s 210 t converters.Pointing at the influences remaining slag operation on converter temperature,on blow-off explosion venting and on the process spray etc.,some measures were taken.For example,remaining slag quantity and optimizing smelting secondary calculation model parameters were controlled,feeding mode and loading structure were optimized.The remaining slag operation process is stable.The remaining slag ratio reached more than 60%.The explosion venting rate was decreased from 8.9%to 2.3%.The lime consumption per ton steel was reduced by 3.8 kg.The annual discharge of slag was reduced by 25 thousand t and the economic benefits is creased up to 10 million 260 thousand Yuan.

converter;dry dust removal;remaining slag process;explosion venting;lime consumption

TF713

B

1004-4620（2017）01-0023-02

2016-05-24

马海涛，男，1981年生，2004年毕业于西安建筑科技大学冶金工程专业。现为山钢股份有限公司济南分公司炼钢厂生产技术科工程师，从事炼钢工艺技术及管理工作。