降低普碳結構鋼轉爐爐渣堿度的理論研究及實踐

郭銀濤1  何生平2

（1 河鋼唐鋼不銹鋼有限責任公司，唐山，063000；2重慶大學材料科學與工程學院，重慶，400000）

摘  要：唐山不銹鋼公司在生產普碳結構鋼時存在著脫磷能力過剩問題，為消除質量浪費，對轉爐渣的脫磷能力和爐襯侵蝕進行了理論計算，優化了轉爐目標渣成分。經過造渣方法的調整，轉爐爐渣平均堿度由3.05降至2.53，平均TFe由20.57降至18.09，石灰消耗由52kg/t降至43kg/t，綜合創效約24.5元/噸鋼，對國內其他廠家普碳結構鋼的低成本生產具有重要的借鑒作用。

關鍵詞：轉爐，脫磷，爐渣，侵蝕

Theoretical Study and Practice of Reducing Basicity of Converter Slag for Plain Carbon Structural Steel

Yintao Guo, Shengping He

Abstract：It was existed in the production of plain carbon structure steel that excess dephosphorization capacity of concerter slag in Tangshan Stainless Steel co. LTD. In order to eliminate the quality waste, the target composition of converter slag was optimized, basing on the theoretical study about the dephosphorization capacity and lining erosion of converter slag. The slagging method was improved in the steel plant. Consequently, the average basicity of converter slag decreased from 3.05 to 2.53, the average TFe content decreased from 20.57 to 18.09. Simultaneously, the lime consumption per ton steel decreased from 52kg to 43kg, and overall economic benefits reached about 24.5 RMB/ton steel. It has an important reference for the low-cost production of plain carbon structure steel in other domestic steel plants.

Key words: converter; dephosphorization; slag; erosion

1 引言

轉爐石灰消耗高，將增加轉爐冶煉渣量，降低熱量利用率，增加鐵損，所以，降低石灰消耗對轉爐低成本、穩定運行具有重要的意義[1-3]。在如何減少轉爐石灰消耗、降低渣量方面，國內外進行了大量的研究[1,4-7]。但大多從提高活性石灰質量、優化裝入制度、調整渣料結構、優化過程操作工藝等方面來進行優化[2,6,7]。本文將從爐渣成分優化調整的角度入手，在保證爐渣脫磷能力、爐況順行的基礎上，減少石灰消耗，降低爐渣堿度。

2 現狀調查

唐鋼不銹鋼公司為了進軍高端汽車板市場，近幾年在產品結構調整方面取得了顯著進步，汽車高強鋼和深沖鋼占比近50%。但是，依然有年產近65萬噸（約占25%）的普碳結構鋼。普碳結構鋼對成品[P]要求較低，僅需滿足≤0.03%即可。圖1示出了普碳結構鋼轉爐終點[P]的控制情況。由圖可知，轉爐脫磷能力嚴重過剩，實際終點[P]＜0.02%，平均為0.013%，存在著質量浪費現象。轉爐終渣平均堿度為3.05，平均TFe為20.57%，屬于行業內普遍水平。

3 理論研究

3.1 爐渣脫磷的理論研究

在轉爐煉鋼過程中，存在如下脫磷反應[8]：

在鐵水[P]含量為0.11%，鋼渣重量比為10:1，轉爐終點溫度為1650℃的條件下，借助FactSage軟件所構建的脫磷熱力學模型，可得到不同成分爐渣下的[P]計算，再采用方程（2）所示的關系，即可預測出轉爐終點[P]含量。模型預測結果如圖3所示，與Kishitaka[9]研究結果非常吻合。圖3散點示出了爐渣成分，可見爐渣幾乎都位于[P]≤0.01%的區間，表明爐渣具有過剩的脫磷能力。

4 現場實踐

根據理論設定的目標爐渣成分，對自動化煉鋼系統中爐渣堿度計算方法進行了優化，該模型綜合考慮了鐵水[Si]、[P]含量，終點目標[P]、[C]、溫度等。冶煉模型優化后，轉爐終點[P]的控制水平如圖7所示，終點[P]滿足鋼種要求，且脫磷能力過剩程度大幅降低。圖8示出了優化前后轉爐終渣堿度和TFe的對比情況，由圖可知，堿度和TFe含量顯著降低，平均堿度由3.05降低至2.53，TFe由20.57降低至18.09。煉鋼綜合石灰消耗量由優化前的52kg/t降低至43kg/t，每噸鋼綜合創效約24.5元。

5 結論

本文通過理論研究，設計出了新的轉爐目標渣成分，對自動煉鋼模型進行了優化，得到了以下結論：

（1）唐鋼不銹鋼公司普碳結構鋼的轉爐渣脫磷能力過強，存在嚴重的質量浪費現象；

（2）為防止爐襯侵蝕過快，爐渣TFe應低于19%，爐渣MgO飽和溶解量與爐渣粘度的比值應低于25.24 %/poise。

（3）在保證爐況順行和滿足鋼種脫磷要求的條件下，對普碳結構鋼的轉爐目標渣成分進行了理論設計，目標渣成分為堿度≈2.0，TFe≤19%。

（4）工業實踐表明，造渣模式優化后，在終點[P]滿足鋼種要求的前提下，轉爐終渣的平均堿度由3.05降低至2.53，TFe由20.57降低至18.09。煉鋼綜合石灰消耗量由優化前的52kg/t降低至43kg/t，每噸鋼綜合創效約24.5元。

參考文獻

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