第３５卷第２期 ・２４・２０１４年４月 特殊钢 ＳＰＥＣＩＡＬ ＳＴＥＥＬ Ｖ０１．３５．Ｎｏ．２ Ａｐｒｉｌ ２０１４ ・工艺技术・ １２０ ｔ转炉出钢利用ＬＦ固态精炼渣进行渣洗的工艺实践 石枚梅 （工程学院机械系，乌鲁木齐８３００２３） 摘要１２０ ｔ转炉冶炼低碳铝镇静钢ＳＰＨＣ的出钢过程中向底吹氩的钢包中加２．０—２．５ ｋｇ／ｔ铝铁（４９％Ａ１）， 并加入２．５～４．０ ｋｇ／ｔ ＬＦ精炼固态弃渣（／％：６．２９～１０．３３ＳＩＯ２，１９．１４～２９．５１Ａ１２０３，５４．６９～５９．９６Ｃａ０，４．９７— ６．８９ＭｇＯ）以替代钢水净化剂（预熔渣一钢渣改质剂／％：１０～１８Ａ１２０３，４２～５５ＣＡＯ，＞３．５Ａ１，２—５ＭｇＯ，６～ＩＯＣａＦ２）的生 产结果表明，ＬＦ精炼弃渣，化渣迅速，有利于吸附夹杂物，降低Ｔ［Ｏ］，消除水ＶＩ结瘤，有利于改善环境和降低成本。 关键词ＬＦ精炼弃渣利用１２０ ｔ转炉渣洗工艺实践 Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ Ｓｌａｇ Ｗａｓｈｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＬＦ Ｓｏｌｉｄ Ａｂａｎｄｏｎｅｄ Ｒｅｆｉｎｉｎｇ Ｓｌａｇ ｄｕｒｉｎｇ １２０ ｔ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ Ｔａｐｐｉｎｇ Ｓｈｉ Ｍｅｉｍｅｉ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ，Ｘｉ＠ａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｌｕｍｕｑｉ ８３００２３） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔａｐｐｉｎｇ ｏｆ ｌｏｗ ｃａｒｂｏｎ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｋｉｌｌｅｄ ｓｔｅｅｌ ＳＰＨＣ ｍｅｌｔｅｄ ｉｎ １２０ ｔ ｃｏｎｖｅ￣ｅｒ， ｂｙ ａｄｄｉｎｇ ２．０—２．５ ｋｇ／ｔ ｆｅｒｒｏａｌｕｍｉｎｉｕｍ（４９％Ａ１）ａｎｄ ａｄｄｉｎｇ ２．５—４．０ ｋｇ／ｔ ＬＦ ｓｏｌｉｄ ａｂａｎｄｏｎｅｄ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｓｌａｇ（／％： ６．２９～１０．３３Ｓｉ０２，１９．１４～２９．５７Ａ１２ ０３，５４．６９～５９．９６ＣＡＯ，４．９７—６．８９ＭｇＯ）ｔｏ ｒｅｐｌａｃｅ ｔｈｅ ｌｉｑｕｉｄ ｃｌｅａｎｉｎｇ ａｇｅｎｔ （ｐｒｅｍｅｈｅｄ ｓｌａｇ—ｓｌａｇ ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ ａｇｅｎｔ／％：１０～１８Ａ１２０３，４２—５５Ｃａ０，＞３．５Ａ１，２～５ＭｇＯ，６～ＩＯＣａＦ２）ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＬＦ ａｂａｎｄｏｎｅｄ ｒｅｉｆｎｉｎｇ ｓｌａｇ ｍｅｌｔｓ ｑｕｉｃｋｌｙ，ｉｔ ｉｓ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｔｏ ａｂｓｏｒｂ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｉｎ ｌｉｑｕｉｄ，ｒｅｄｕｃｅ Ｔ［Ｏ］，ｅｌｉｍｉｎａｔｅ ｎｏｚｚｌｅ ｃｌｏｇｇｉｎｇ ａｎｄ ｆａｖｏｒａｂｌｅ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｄｅｅｒｅａｓｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃｏｓｔ． Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｉｎｄｅｘ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＬＦ Ａｂａｎｄｏｎｅｄ Ｒｅｆｉｎｉｎｇ Ｓｌａｇ，１２０ ｔ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，Ｓｌａｇ Ｗａｓｈｉｎｇ，Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｐｒａｃｔｉｃｅ 宝钢集团八一钢铁股份有限公司第二炼钢 厂板坯生产线配置有２座１２０ ｔ ＬＦ，冶炼过程产生 的精炼炉弃渣量为９—１５ ｋｇ／ｔ，其中硅镇静钢为９～ １２ ｋｇ／ｔ；铝镇静钢为ｌ２～１５ ｋｇ／ｔ。精炼后的弃渣， 脱氧剂铝铁和合金化元素的同时，随钢流加入吨钢 １．５～３ ｋｇ的铝渣球与电石，以及吨钢３～８ ｋｇ的石 灰进行脱氧，钢水在ＬＦ精炼送电时，加人造渣材料 造白渣，造渣使用的材料有石灰、萤石、高效埋弧剂、 铝渣球、电石等，进行造白渣扩散脱氧。其中铝渣球 与高效埋弧剂的成分分别见表１、表２、表３。 表１钢包改质铝渣球的成分和粒度 Ｔａｂｌｅ １ Ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ ｏｆ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｓｌａｇ ｇｌｏｂｕｌｅ ａｎｄ Ｓｉｚｅ 随着钢包铸余钢水一起倒入１ １ ｉｎ。的铸钢材料制作 的渣罐，自然冷却２４ ｈ，或者向渣罐喷水冷却３ ｈ，待 其在渣罐内凝固成为一个大渣坨的固态铸余渣体 后，进行翻罐，使用炮头车热剥铸余渣体，通过人工 挑选的方法，选取其中的铸余钢块以后，其余的精炼 渣作为工业垃圾外排。在此过程中，由于精炼炉白 渣粉化引起的污染问题严重，同时外排精炼炉弃渣 对于环境负荷越来越严重。 为了有效的解决以上难题，该厂进行了精炼炉 弃渣资源化利用的研究，并在该生产线上进行了规 模化的实验和应用，将其作为转炉出钢过程中的脱 氧渣使用，效果明显。 １ 生产线主要工艺设备的技术参数 ＳｉＯ２ ５．２７ Ｆｅ２０３ １．９１ ＣａＯ ４１．１７ Ａ１２Ｏ３ １３．６４ ＭｇＯ １．６９ １２０ ｔ ＬＦ冶炼周期ｌ５～４５ ｍｉｎ；升温速度０．５～ ４．５℃／ｍｉｎ；１２０ ｔ转炉出钢量１１５～１３５ ｔ。 表３精炼剂的成分／％ Ｔａｂｌｅ ３ Ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ ｏｆ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ａｇｅｎｔ／％ １２０ ｔ生产线的工艺为转炉出钢过程中，加入强 第２期 石枚梅：１２０ ｔ转炉出钢利用ＬＦ固态精炼渣进行渣洗的工艺实践 ・２５・ ２ ＬＦ精炼弃渣的特点和利用途径的分析 （ＳｉＯ ）较高以外，其余的主要成分均能够应用于板 坯生产线大部分钢种的钢水精炼过程中。 ３ ＬＦ精炼弃渣利用的实验 ２．１ ＬＦ精炼弃渣的特点 炼钢过程中产生的ＬＦ精炼弃渣属于污染严重 的一种废弃物，其资源化的途径大多数处于工业化 的试验阶段或者在烧结厂使用的较为常见 。 ＬＦ精炼弃渣属于一种非均质体，在弃渣的冷却 过程中，熔点高的组分首先凝固析出结晶，随着温度 的降低，熔点低的组分进一步结晶凝固。在精炼弃渣 ３．１ ＬＦ精炼弃渣的准备 ＬＦ精炼弃渣的准备工作在该厂的渣场。将ＬＦ 精炼铸余渣破碎，自然冷却２４ ｈ，使用炮头车将渣体 破碎，再自然冷却８ ｈ，使渣体表面的温度降低到３０ ℃以下。精炼弃渣基本上分为两种：一种粉化的沉 的组分中间，含量相对较高的组分是硅酸二钙，其熔 点最高（２ １３０ ｃＩ＝），因而首先析出，析出结晶凝固后， 积在地面，一种以固态的形式存在，颜色各异。选用 的时候，进行人工挑拣。选择其中没有粉化，粒度在 ５０ ｍｍ以上，呈现白色、黄色的固态渣体，然后使用 颚式破碎机将其破碎，将５０ ｍｍ以下的固体颗粒装 袋，每袋１Ｏ ，送到１２０ ｔ转炉出钢位待用。 ３．２工艺方案 加入的各类脱氧渣在出钢过程中快速融化，与 金属脱氧剂在脱氧环节产生的脱氧产物反应，聚焦 长大上浮，还能够与加入的石灰生成各类低熔点的 化合物，促进石灰的溶解，起到脱硫的功能 Ｊ。 考虑到表３精炼渣的成分范围，可以认为，在 ＬＦ精炼温度下形成的白渣，由于采用自然冷却，其 随着温度的进一步降低，发生 －２ＣａＯ・ＳｉＯ： ｐ－ ２ＣａＯ・ＳｉＯ 的晶型转变 Ｊ，晶型转变过程中伴随有 ５％的体积膨胀，造成２ＣａＯ・ＳｉＯ 晶体碎裂成为一 个个的小颗粒晶体，即Ｅｔ常生产中的白渣粉化现象。 白渣中的硅酸二钙粉化以后，成为粒度小于１ ｍｍ的粉末状渣粒，容易在装卸过程中漫天飞舞，是 精炼弃渣产生污染的最主要的原因，其中粉化部分 的总量占ＬＦ精炼弃渣的１／３。精炼弃渣中的铝酸 钙盐（ｍＣａＯ・ｎＡｌ Ｏ ）为主的低熔点的物质析出凝 固后，以铝酸钙的形式存在，随着温度的降低，以固 态块状的物质形式存在，在短时间内不会发生粉化 现象，以固态的形式相对稳定的存在一段时间，成分 主要为ＣａＯ和Ａ１ Ｏ 。精炼弃渣中间的ＭｇＯ，以方 镁石晶相为主凝固析出＿４ Ｊ，以固态的形式存在。这 些钙铝酸盐相和方镁石相则是ＬＦ精炼过程中，造 渣所需要的有益成分。值得注意的是，这种ＬＦ精 炼弃渣的凝固特点，为回收其中的有益成分提供了 结晶过程很充分，高熔点的硅酸二钙粉化后被筛除， 所以选用的固态弃渣具有熔点低、化渣快的特点，可 以完全替代预熔渣和合成渣，在转炉冶炼低碳铝镇 静钢的出钢过程中使用，对于钢液的脱氧有积极的 意义。 考虑到该厂冶炼低碳铝镇静钢ＳＰＨＣ（／％：≤ ０．１０Ｃ，≤０．０３Ｓｉ，０．２５～０．３５Ｍｎ，≤０．０２０Ｐ，≤ 可以操作的便利条件。 ２．２ ＬＦ精炼弃渣利用途径的分析 该厂产生的ＬＦ精炼弃渣，按照不同阶段降温 析出结晶后，分为粉状部分和块状部分两大类。其 ０．０２０Ｓ，０．０２０～０．０５Ａｌｓ，≤０．５０（Ｃｒ＋Ｎｉ＋Ｃｕ）的过 程中，由于结瘤问题突出，先后使用了多家科研院所 及厂家提供的不同产品，来解决结瘤的问题，但是由 于产品价格较高，一直困扰着该厂的冶炼成本。 在参考相关的文献以后 Ｊ，该厂采用了两种方 式在冶炼该钢种的工艺过程中进行试验： （１）出钢终点碳含量［Ｃ］在０．０４５％～０．０８％ 中粉化的粉状部分，以小于１ ｍｍ的颗粒状散落在 最底层。方镁石晶相在铸余渣体的中间凝固，颜色 和结构与天然大理石相似；钙铝酸盐以黄色、白色、 黄白色的固态存在。选取不 同炉次，与没有粉化部分的 时，出钢过程中全部使用ＬＦ精炼弃渣，加入量为 白渣成分进行了针对性的成 分测定，测定过程中按照颜 类别 ｓｉｏ２ 成分，％ ６．３６ ６．２９ ５．５３ １ｏ．３３ 色的不同划分为Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 四类，测定的成分与之对应 的实物照片见图１。 可以看出，除了冶炼硅 镇静钢的弃渣成分中的 图１ ＬＦ精炼弃渣的形貌和主要成分 Ｆｉｇ．１ Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｍａｉｎ ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ ｏｆ ＬＦ ａｂａｎｄｏｎｅｄ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｓｌａｇ ・２６・ 特殊钢 第３５卷 ２．５～４．０ ｋｇ／ｔ，不加石灰和其他任何的脱氧渣料，合 金化脱氧的工艺不变。 （２）出钢终点碳含量［ｃ］＜０．０４５％时，即转炉 终点碳含量控制不好的情况下，出钢过程中配加ＬＦ 精炼弃渣替代预熔渣，加入量为４．０～５．０ ｋｇ／ｔ，其 他的工艺不变，即出钢过程中加入２．０～５．０ ｋｇ／ｔ的 石灰，并且加入０．２～０．５ ｋｇ／ｔ的电石进行脱氧，合 金化工艺不变。 ３．３操作与投加方式 （１）当转炉出钢温度为１ ５９５～１ ６５０ ｏＣ，出钢前 ３ ｒａｉｎ底部吹氩１５０～４５０ ｌＭｍｉｎ。 （２）转炉钢水出到钢包在５～２０ ｔ，形成高度５～ １０ ｅｍ熔池时，开始随钢流加入铝铁与ＬＦ精炼弃 渣，同时加入合金化的低碳锰铁，氩气强搅拌，氩气 流量以钢包内钢水剧烈运动沸腾，不溢出钢包为原 则，利用大气泡的尾流模式去除夹杂物。铝铁加入 量２．０—２．５ ｋｇ／ｔ，铝铁的铝含量为４９％。 （３）ＬＦ精炼弃渣必须在钢水出完前投加完毕， 加入时间小于出钢时间１～２ ｍｉｎ，出钢结束以后，氩 气搅拌强度保持软吹搅拌模式，目的是利用小气泡 粘附夹杂物的模式，促使夹杂物上浮到顶渣内去除。 （４）出钢结束以后，按照常规的作业标准和流 程进行作业，对于钢水的温度进行补偿升温（ＬＦ升 温）或者降温处理（吹氩搅拌降温），对于铸态组织 成分进行调整，然后钢水上连铸机浇铸即可。 ３．４实践结果 ２０１２年５月起，该厂在冶炼ＳＰＨＣ钢的过程中 开始使用ＬＦ精炼弃渣，效果与预期的相一致，试验 过程中还特意做了减少加入量到每炉８０ ｋｇ的实验， 表４实验的渣况和特征 Ｔａｂｌｅ ４ Ｓｌａｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ＬＦ精炼弃渣 加入量／ｋｇ 钢包起始渣样 （出钢结束） 钢包终点渣样（连 铸机浇铸结束） 菌ｉ发 ＋ 土 表５钢包内的渣样成分／％ Ｔａｂｌｅ ５ Ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ ｏｆ ｍｏｌｔｅｎ ｓｌａｇ ｓａｍｐｌｅ ｉｎ ｌａｄｌｅ／％ 项目 ＣａＯ ＳｉＯ２ ＴＦｅ Ａ１２Ｏ３ ＭｇＯ ＭｎＯ 渣样（始）３４—３８ ６—１４ ０．２—０．６ ２５～３１ ５ １４ ０．４～Ｉ．７ 逵 （终） ！＝旦 ５—１２ ０．１ｌ一０．５ ２２～３０ ６～１４ ０．３～０．７ 实验过程中渣况及特征见表４，渣样成分的分析见 表５。 从实践结果看，实验与预期的理论分析基本吻 合，在采用少量的ＬＦ精炼弃渣（８０ ｋｇ／炉）配加石灰 的工艺模式中间，钢包的顶渣与传统工艺的顶渣相 似，即存在石灰没有完全熔化，在顶渣内结块的现 象，钢水浇铸有结瘤的现象，使用效果上比使用钢包 改质铝渣球的效果差；而使用１６０ ｋｇ以上的炉次， 顶渣基本上全部熔化，顶渣较稀，钢水在连铸的浇铸 情况较好，无结瘤迹象，这与顶渣充分吸收钢水中间 的夹杂物有密切的关系，使用效果与东北一所大学 提供的钢水净化剂（／％：１０～１８Ａ１ ０ ，４２～５５ＣＡＯ， ＞３．５Ａ１，２～５ＭｇＯ，６～１０ＣａＦ ，粒度５～３０ ｍｍ）不 相上下，Ｔ［Ｏ］由出钢前的５００×１０Ｉ¨～６５０×１０ 下 降到１５×１０ 以下，但是成本仅有钢水净化剂的 １／６，这与文献［７］的描述一致。鉴于试验中问的有 益效果，目前该技术已经与该厂的附属企业达到了 规模化利用的协议，进入规模化实施阶段。 ４结论 （１）采用自然冷却的ＬＦ精炼弃渣具有结晶充 分，不同熔点的矿物组织具有先后凝固析出，易于分 离的特点，为选取其中有益成分（与预熔渣相似）作 为炼钢回收利用提供了有利的条件。 （２）ＬＦ精炼弃渣作为预熔渣的替代品，具有化 渣迅速，有利于吸附夹杂物，成本低廉的特点，能够 规模化的应用于炼钢过程中。 参考文献 ［１］任雪，李辽沙．ＬＦ炉精炼渣资源化特性［Ｊ］．安徽工业大学学 报，２００９，２６（４）：３３８－３４０． ［２］吕宁宁，于景坤，苏畅．ＬＦ炉精炼废渣循环利用的研究进展 『Ｊ］．中国冶金，２０１１，２１（１０）：２－５． ［３］刘新生，赵宏欣，吕晓芳．１２ＣａＯ・７ＡＩ２Ｏ３预熔渣在精炼过程中 的粉化问题［Ｊ］．炼钢，２００６，２２（６）：ｌ８－２２． ［４］唐明述，袁美栖，韩苏芬，等．钢渣中ＭｇＯ、ＦｅＯ、ＭｎＯ的结晶状态 与钢渣的体积安定性［Ｊ］．硅酸盐学报，１９７９，７（１）：３５－３８． ［５］俞海明．转炉钢水的炉外精炼技术［Ｍ］．北京：冶金工业出版社， ２０１１：２４８－２５１． ［６］林功文．钢包炉ＬＦ精炼用渣的功能和配制［Ｊ］．特殊钢，２００１， ２２ｆ６）：２８－３２． ［７］汤曙光．ＬＦ—ＶＤ精炼渣组成对冶金效果的影响［Ｊ］．炼钢，２００１， １７ｆ４）：２９．３２． 石枚梅（１９６８一），女，硕士研究生在读，冶金高级讲师，１９９０ 年西安建筑科技大学（本科）毕业，钢铁冶金及渣处理工艺 研究。Ｅ－ｍａｉｌ：１ １３６１２８２１７＠ｑｑ．ｅｏｍ 收稿Ｅｔ期：２０１３．０９—２３
