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連鑄余渣在高磷半鋼冶煉中的應(yīng)用

文檔作者：陳達雙趙衛(wèi)東楊雪文檔來源： 1．玉溪新興鋼鐵有限公司；2．昆鋼技術(shù)中心)		點擊數(shù)：	更新時間： 2020年12月03日
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昆鋼科技
Kungang Keji 2015年第3期
連鑄余渣在高磷半鋼冶煉中的應(yīng)用
陳達雙 趙衛(wèi)東。楊雪t
(1．玉溪新興鋼鐵有限公司；2．昆鋼技術(shù)中心)
摘要為解決高磷半鋼冶煉過程中化渣脫磷困難和熱量不足的問題，將含大量SiO：、MnO及少量的
FeO、A120，等氧化物并有較高溫度的連鑄余渣回收用于高磷半鋼的冶煉，應(yīng)用實踐表明，連鑄余渣用于
高磷半鋼冶煉有效提高了高磷半鋼冶煉過程的化渣脫磷效果，初渣形成時間縮短2～3 min，渣料消耗降低
約10 ／t，并減少氧槍粘鋼和轉(zhuǎn)爐煙罩粘鋼現(xiàn)象，達到了很好的使用效果。
關(guān)鍵詞連鑄余渣氧化物高磷半鋼化渣脫磷效果
1前言
2008年，玉鋼引進了釩鈦磁鐵礦進行冶煉，為
充分有效地利用釩鈦資源，玉鋼煉鋼開展了提釩煉
鋼，高爐使用釩鈦礦的比例逐漸增加。釩鈦鐵水經(jīng)
噴吹脫硫、扒渣后進行提釩操作，提釩后的半鋼幾
乎不含Si、Mn等成渣和發(fā)熱元素，其碳含量也較
低，因而轉(zhuǎn)爐初期渣形成困難，致使前期脫磷效率
低下，成品P含量不合格的爐次較多。尤其在2011
年下半年后，為降低生產(chǎn)成本，公司使用低成本高
磷礦進行冶煉，半鋼P含量高達0．305％ ～0．450％。
為保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高成品P合格率，在半鋼的冶
煉工藝上采取雙渣脫磷的工藝。但鑒于半鋼冶煉的
特點，半鋼冶煉前期化渣困難，導(dǎo)致初期渣形成時
間偏晚，雙渣脫磷效率偏低。通過對連鑄余渣的分
析，連鑄余渣中有較多促進化渣的組元，可提高半
鋼冶煉前期的化渣速率。同時，可減少煉鋼廢渣的
排放，達到循環(huán)利用的目的。
2高磷半鋼冶煉的特點
半鋼為含釩鐵水經(jīng)氧化脫釩后的半成品，其碳
的質(zhì)量分數(shù)下降1．2％ 0．8％，硅、錳為痕跡量，溫
度在1 330℃ 一1 360℃之間。半鋼中硅、錳含量低，
幾乎為痕跡，碳含量降低。半鋼用于煉鋼時直接進
入碳的氧化期，和鐵水冶煉相比，熱量損失大，熱
源少，成渣元素少，爐渣堿度高、成渣困難。同時，
玉鋼為降低生產(chǎn)成本使用成本較低的高磷礦，鐵水
和半鋼P含量較高，高磷半鋼在冶煉時脫磷任務(wù)較
重。結(jié)合半鋼冶煉成渣困難的特點，轉(zhuǎn)爐在冶煉過
程中主要依靠較高的FeO來促進爐渣熔化，且在冶
煉時倒?fàn)tP含量偏高爐次較多，主要依靠多次倒?fàn)t
補加渣料來保證產(chǎn)品質(zhì)量，這對轉(zhuǎn)爐冶煉降低消耗
和控制產(chǎn)品質(zhì)量是不利的。2013年玉鋼高磷半鋼的
溫度、成分情況見表1所示。
表1半鋼人爐成分、溫度
針對高磷半鋼的特點，要降低高磷半鋼冶煉的
消耗及提高產(chǎn)品質(zhì)量，首先要解決的問題是高磷半
鋼冶煉過程中化渣困難的問題。增加渣中的成渣組
元是提高化渣的主要途徑，目前半鋼冶煉工藝的各
廠用于化渣的材料主要有鐵礦石、氧化鐵皮、球團
礦、螢石、錳礦、石英砂，主要目的都是增加渣中
2015年第3期 陳達雙，趙衛(wèi)東， 楊雪：連鑄余渣在高磷半鋼冶煉中的應(yīng)用 ·23·
SiO：、MnO、FeO等成渣組元。通過對連鑄余渣成分
的分析研究，連鑄余渣中含有大量的SiO：、MnO及
少量的FeO、Al2o，等氧化物，將其用于半鋼冶煉可
提高爐渣中的化渣組元。
3高磷半鋼冶煉轉(zhuǎn)爐成渣過程分析
3．1爐渣的組成
鐵水煉鋼時，爐渣由許多氧化物組成，爐渣中
的氧化物主要包括：CaO、MgO、SiO2、FeO、Fe203、
MnO、AI【203、Cr203、CaF2、V205等。對半鋼冶煉而
言，半鋼中的硅、錳基本被氧化完，因此，半鋼煉
鋼時渣中SiO 、MnO幾乎為痕跡量。
3．2從石灰熔化機理分析影響半鋼化渣的因素
石灰熔化是一個復(fù)雜多項的固一液反應(yīng)。其過
程可分為以下三步：
1)液相爐渣經(jīng)石灰塊外部擴散邊界層向反應(yīng)
區(qū)進行擴散。
2)爐渣與石灰在反應(yīng)區(qū)進行化學(xué)反應(yīng)并形成
新相，反應(yīng)不僅在石灰外表面進行，而且在內(nèi)部氣
孔表面上進行。
3)反應(yīng)產(chǎn)物離開反應(yīng)區(qū)向爐渣熔體中轉(zhuǎn)移。
有研究表明石灰熔化速度近似等于
VCaO=k(CaO+1．35MgO+1．09Si02+2．75Fe0+1．9Mn0-39．11
(1)
k一比例系數(shù) vca()_一石灰在渣中的溶解度
由此可看出，對石灰熔化速度影響較大的為FeO
和MnO，其次是MgO和SiO2。
鐵水冶煉過程中，冶煉初期，鐵水中Si、Mn、
一
磊
；∈
乜
Fe等元素氧化生成SiO 、FeO、Fe20 、MnO等氧化
物進入渣中。這些氧化物相互作用生成許多礦物質(zhì)，
吹煉初期渣中主要礦物組成為各類橄欖石(Fe、Mn、
Mg、Ca)SiO4和玻璃體SiO：。這時加入的石灰塊就
浸泡在初期渣中，并處于這些氧化物的包圍之中。
這些氧化物從石灰表面向其內(nèi)部滲透，并在高溫下
與CaO作用，生成一些低熔點的化合物，引起了石
灰表面的熔化。這些反應(yīng)不僅在石灰的表面進行，
而且也在石灰氣孑L的內(nèi)表面進行著[1】。結(jié)合半鋼爐渣
組成的特點，從(1)可以看出，要提高半鋼冶煉石
灰的熔化速度，需要有較高的FeO和MgO含量。而
MgO含量的提高將增加爐渣的粘度，降低爐渣的反
應(yīng)能力。因此，和鐵水冶煉相比，半鋼冶煉過程中
需要更高的FeO含量。半鋼冶煉初期即進入C—O反
應(yīng)區(qū)，很難在短時間內(nèi)形成具有較高FeO的爐渣，
冶煉初期化渣困難。
3．3 SiO 、MnO對爐渣性質(zhì)的影響
3．3．1 SiO 、MnO對熔渣表面張力的影響
表面張力是指生產(chǎn)1 cm 新表面所要做的功，熔
渣表面張力越小，越容易形成新生界面。熔渣中有
些物質(zhì)能顯著降低熔劑分子問的作用力，降低熔渣
表面張力，形成泡沫渣，加快應(yīng)速度閉。
由圖1可看出，隨著渣中SiO 、MnO含量的增
加，爐渣的表面張力下降，MnO對表面張力的改變
不大，但隨著SiO 含量的增加，表面張力急劇下降。
3．3-2 SiO 對爐渣堿度的影響
半鋼冶煉初期，由于缺少SiO：等酸性氧化物的存
在，加入石灰后爐渣堿度過高，有較多游離CaO顆粒
彌散于渣中，提高了爐渣的熔點和粘度，降低了爐渣
圖1爐渣的表面張力隨組成變化情況

2015年第3期 陳達雙，趙衛(wèi)東，楊雪：連鑄余渣在高磷半鋼冶煉中的應(yīng)用
圖3 爐渣堿度和雙渣時脫磷率的關(guān)系
于渣中SiO 含量(平均為3．5％)較低，渣中有較多
的游離CaO，爐渣化驗結(jié)果中CaO含量(平均33％)
較高，爐渣二元堿度高達9．43，嚴重影響了脫磷效
率，轉(zhuǎn)爐一倒脫磷效率平均僅為43％。在加入連鑄
余渣后，雙渣時爐渣二元堿度下降至3．27，TFe含量
為12％，一倒脫磷率提高至62％。而未加連鑄余渣
的爐次脫磷率要達到60％以上，渣中TFe含量大于
15％。其中，加入連鑄余渣后的爐渣堿度和雙渣時脫
磷率的關(guān)系如圖3所示：
從圖中可以看出，脫磷率高的爐次爐渣堿度主
要分布在2．7～3．5之間。
6．3 其它影響
1)氧槍粘鋼減少，槍齡由原來的23次／支提
高至38次／支。
2)連鑄余渣使用近一年來，未出現(xiàn)因煙罩粘
鋼造成的生產(chǎn)事故的中斷。
3)渣料消耗降低
連鑄余渣使用以來，由于化渣情況良好，渣中
游離CaO含量較少，石灰得到有效利用。同時，減
少了半鋼化渣劑的加入量，降低了渣料成本。連鑄
余渣使用以來，渣料消耗情況如表3所示：
7 結(jié)論
通過對高磷半鋼的特點分析，玉鋼高磷半鋼冶
煉采用含化渣組元SiO 和一定熱量的連鑄余渣用于
半鋼冶煉，取得了以下顯著效果：
1)使用連鑄余渣進行半鋼冶煉，可有效增加
化渣組元和少量增加冶煉過程熱量，有利于高磷半
鋼冶煉過程化渣。
2)使用高磷半鋼后，轉(zhuǎn)爐一倒脫磷率由42％
提高至63％，初渣起渣時間縮短2 3 min。
3)連鑄余渣的應(yīng)用有利于高磷半鋼冶煉過程
減少粘氧槍、粘煙道的生產(chǎn)事故，同時有效降低了
表3連鑄余渣使用前后渣料使用量的變化情況
渣料消耗和鋼鐵料消耗。
參考文獻：
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業(yè)出版社，2007，39～42
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金工業(yè)出版社，2000
[3】陳鋼，石磊，陶勇．連鑄鑄余渣用于中高碳鋼水精煉技
術(shù)研究[J】．武鋼技術(shù)．201 1,49：18—20
[4】吳文東，彭波，代賓等．低硅鐵水冶煉工藝實踐[J】．中國
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[5懶祥文，袁宏偉，張龍超等．留渣操作在半鋼冶煉上的
應(yīng)用fJ】．四川冶金．1998，5，46—48

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