液态精炼渣返回利用工艺探索与实践

田凤喜，石永生，戴春艳

（山东寿光巨能特钢有限公司，山东 寿光 262711）

1 前言

钢包精炼工艺的主要功能之一是造碱性还原渣，即白渣进行脱氧、脱硫及夹杂物的控制。寿光巨能特钢1#、2#钢包精炼炉自投产以来，一直沿用精炼炉加石灰和萤石的造渣制度，钢包精炼渣只在转炉出钢时作为顶渣料加入，虽然对渣料的加入数量和方法进行改进，但由于工艺条件的限制，仍然存在渣料加入量大、化渣时间长、成渣速度慢等因素，导致精炼过程脱硫、脱氧效率低，成为限制精炼工序提高精炼效果的关键环节。经过实践与摸索，结合现场生产实际，在20#、35#、45#、55#、40Cr等钢种上试验了液态精炼渣返回精炼钢包应用工艺。该工艺不仅能加快钢包炉造渣、成渣速度，而且能够降低造渣材料的用量，降低了精炼电耗、电极消耗，同时回收部分注余钢水钢铁料消耗也显著降低。经实践检验，取得了较好的效果，降低了生产成本，保证LF 精炼效果的同时为提高质量和产量奠定了基础。

2 精炼造渣过程的不足

精炼过程中脱氧、脱硫主要决定于钢渣之间的相互作用，特别与炉渣的碱度、（FeO）+（MnO）含量密切相关，降低钢渣的氧化性有利于脱氧和脱硫；其次钢包精炼炉的处理时间对其也有很大的影响。因此，对于钢包精炼炉来说要想实现快速脱硫脱氧的目的，基本措施是：降低渣中（FeO）+（MnO）含量；采用降低脱氧产物活度的造渣制度，即提高钢渣碱度；延长精炼处理时间；加强钢渣界面扩散脱氧速度。

由于现有工艺流程和原材料条件的限制，加之转炉冶炼氧化气氛与精炼处理还原气氛存在差异，为保证精炼快速化渣，增加精炼有效处理时间，只有从提高炉渣碱度、最大限度降低氧化性入手。原有的造渣工艺：转炉出钢加300～400 kg 石灰、200～300 kg预熔精炼渣、100 kg左右萤石，精炼炉钢包就位后石灰∶萤石=4∶1，加入量控制在总渣量10～15 kg/t，精炼扩散脱氧炉前加入碳化硅1 kg/t钢。

该造渣制度的渣料加入量较大，而且在钢包就位时加入，此时钢水温度低、钢液表面结壳情况较多，大量渣料加入后，化渣时间较长，平均化渣时间10～12 min，若遇底吹氩不良时造渣时间还会延长。这样，使得精炼炉工序近三分之一的时间用于前期造渣化渣，影响了精炼其他功能的充分发挥，且存在以下不足：为保证与铸机浇注时间匹配，在相应的处理时间内，白渣时间缩短，白渣率较低；化渣时间长，增加了精炼电耗和电极消耗；造渣材料消耗大，增加了生产成本；加热噪音大，埋弧不好，降低加热效率和钢包耐材消耗，而且易使钢液吸氢、氮，影响钢坯质量，严重时会造成电极折断事故。

3 液态精炼渣返回应用工艺

由于钢包加热炉具有造白渣脱氧、脱硫的功能，经过精炼处理后，钢渣已属于碱性还原白渣，其氧化性较低，渣中（FeO+MnO）＜1.0%；且具有一定的碱度（R≥3.0），将浇注后钢包中剩余的液态精炼渣返回精炼折入待处理的钢包中，可以替代部分固体渣料，以便缩短化渣、成渣时间，提高钢渣的白渣效率，且其渣成分、理化指标也符合精炼处理要求。具体工艺如图1所示。

图1 精炼渣返回流程

该返回渣利用工艺为：连铸浇铸完毕钢包内的剩余炉渣和不可避免的少量钢水，将50%液态渣折入渣盘，剩余50%液态精炼渣折入转炉出钢后的钢包中，钢包吊入精炼炉再进行精炼处理。

该造渣工艺的渣料用量如下：液态精炼渣300～500 kg；精炼视渣况补加石灰100～200 kg，萤石0～50 kg；铝线25～50 kg。

与原造渣制度相比较，渣料加入量明显减少。其优点是：液态渣返回利用，无成本。降低了固体造渣材料、脱氧剂用量，降低造渣材料和脱氧剂成本。将转炉带来的氧化渣提前处理成灰白渣或白渣，降低了其氧势；同时节省了化渣、成渣时间。在规定的精炼处理时间内，提高了白渣的成渣率，有效增加白渣保持时间。而且减少了搅拌脱硫或加热提温的时间，提高了钢水处理质量。埋弧效果极佳，提高了加热效率，减少了电弧对钢包衬侵蚀的概率和钢液增氢、增氮的机会。可以更好地实现炉机匹配，生产节奏趋于合理，便于提高产能。

4 实施后的效果

渣样分析结果对比平均值见表1。

表1 液态渣返回利用前后渣样对比

由表1 可以看出，采用返渣工艺后，钢渣的氧化性进一步降低，碱度有所提高。

精炼渣料消耗对比平均值见表2。

表2 液态渣返回利用后的造渣材料消耗对比 kg

成渣时间、电耗、电极消耗对比见表3。

表3 液态渣返回利用后的成渣时间、电耗、电极消耗对比

采用液态精炼渣返回应用工艺后，精炼初期给电加热的噪音大大降低，约降低20分贝左右；对减少电极振动、提高埋弧加热效率也起到了较好的作用。由于化渣、成渣时间缩短，加快了钢包精炼炉处理的节奏，与铸机浇钢时间匹配更合理，而且也为铸机提高拉速、产能奠定了坚实的基础。采用该工艺后，使得精炼的白渣保持时间、搅拌时间、软吹时间相应延长，提高了钢水的纯净度，提高了钢坯质量。

采用精炼渣返回应用工艺后，节约了造渣材料，其中石灰节约量为2.67 kg/t，萤石节约量为1 kg/t，铝线节约量为0.33 kg/t，降低电耗9.5 kW·h/t，钢铁料消耗降低3.5 kg/t。按照该工艺下各优钢钢产量为9.6万t计算，全年效益为259.47万元。

5 结语

采用液态精炼渣返回应用工艺后，精炼埋弧效果较以往加入固体渣料时要好，降低了加热噪音和烟尘量明显减少，减少了对环境的污染，减轻了对操作工人的身体危害。同时，有效的增加了精炼炉的白渣保持时间，对提高产量、质量、降低成本打下良好的基础。该工艺能够适应20#、35#、45#、55#、40Cr 等钢种的精炼处理，可以在其他钢种上推行。采用液态精炼渣返回应用工艺，可以提高精炼工序的成渣速度，缩短加热时间，提高埋弧加热效率和白渣成渣速度，进而提高钢坯质量。该工艺可以大大降低电耗和电极消耗，而且固体渣料加入量也可减少，回收部分浇余钢水，极大地降低了生产成本。炉机匹配更趋于合理，为铸机提高拉速、产能奠定了基础。