氮气吹扫留渣操作在炼钢厂的应用与分析

氮气吹扫留渣操作在炼钢厂的应用与分析

王克斌

山东省肥城市石横特钢集团 山东肥城 271600

摘要：针对炼钢厂转炉炼钢技术中氮气吹扫留渣技术进行分析，列举氮气吹扫留渣技术的相关应用，以及炼钢厂采用氮气吹扫留渣技术进行转炉炼钢操作时需要注意的施工要点，通过对氮气吹扫留渣工艺的细致分析，帮助炼钢厂解决转炉炼钢环节石灰消耗过高、过程易跑渣以及钢渣金属液滴较多等问题，实现转炉炼钢过程能够轻易分离出带铁钢渣和降低钢铁料消耗的目的，促进炼钢厂经济效益的快速增长。

关键词：氮气吹扫；留渣；炼钢厂；应用

引言：从近几年炼钢厂转炉炼钢出现问题的角度出发，对转炉炼钢工艺进行分析发现，造成铁水成分不稳定、转炉过程中炉水波动较大以及硅磷含量超标等问题的主要原因在于，转炉留渣工艺的不足。对此炼钢厂应当积极完善转炉炼钢工艺，针对实际生产中出现的不足，有重点的进行施工工艺改善工作，从而确保转炉留渣工艺质量能够达到规定范围，降低炼钢企业不必要的炼钢工序，减少炼钢成本的投入。

一、造渣方法的对比

为更好的体现出氮气吹扫留渣工艺的优势，本文将会以常见的转炉造渣方法与氮气留渣进行对比，从而分析出氮气留渣应用优势与施工要点。现阶段我国炼钢企业常用的转炉造渣方法主要分为：单渣法、双渣法以及留渣法三种，其中炼钢厂的氮气吹扫留渣工艺是在原有的留渣法基础上加以改良而形成的一种特殊的造渣方法。

（一）单渣法

在炼钢厂进行转炉造渣过程时如果采用的是单渣法进行转炉造渣，则在铁水吹炼过程中只会形成1次钢渣，整个转炉炼钢中途不会再出现倒渣和扒渣的现象，直到吹炼合格的钢材。与氮气吹扫留渣工艺相比，单渣法操作工艺具有操作简单、吹炼时间短和易于实现自动化控制等优势，但是单渣法仅限于铁水中磷、硅含量较低的铁水转炉造渣中，无法对高硅和高磷的铁水进行一次性的转炉造渣。

（二）双渣法

在炼钢厂进行转炉造渣过程中，如果施工人员采用的是双渣法进行铁水转炉吹炼，则在整个转炉造渣工序期间会产出1/2至2/3的炉渣，然后需要通过工人在炉渣内加入渣料重新进行造渣。与氮气吹扫留渣相比，使用双渣法进行转炉造渣工作可以使转炉内部始终保持最小的渣量，且该方法还能够有效去除铁水中的磷、硫等元素，但是采用双渣操进行转炉造渣会延长吹炼时间，造成热量不断损失，使得熔炼之后的金属收得率会低于预期设计，而且该方法还不利于实现自动化控制，从而增加炼钢工人的操作风险^[1]。

（三）留渣法

留渣法既是将上炉终渣的一部分留在炉内，方便下炉转炉炼钢的使用。留渣法具有终点熔渣的碱度高和温度高的优点，而且留下的练渣中还含有一定量的Fe元素，能够促使下一炉的钢水初期渣尽早形成。另外，留渣法还可以提高前期去除铁水中磷、硫的效率，可以有效的保护转炉内部的衬面，节省转炉炼钢过程中石灰的用量。

（四）双渣留渣法

在双渣留渣法中，工人需要将上炉终点渣全部留在炉内，然后在下一次吹炼完成后倒出来重新进行造渣。双渣留渣法的终渣一般会含有高碱度和大量的FeO，因此，双渣留渣法的终渣会具有一定的去磷和去硫能力，而且终渣本身还含有大量的物理热，可以降低转炉造渣工序供热成本的投入。并且该方法与留渣法的转炉炼钢工艺基本相同，均可以通过在上炉内留下炉渣的方式促进下一炉初期渣的形成。但是双渣留渣法具有一定的兼容性，能够通过转炉炼钢的成分不同而添加对应的催化工艺，例如氮气吹扫留渣工艺就是从双渣留渣法的基础上演变而成的新型造渣工艺。

二、氮气吹扫留渣操作要点

（一）确定留渣量

因为转炉工序达到终点之前，实际的留渣量会受到铁水中微量元素、物料加入量以及含碳量等因素的影响，导致在100t转炉铁水中会出现8~12t的渣量，如果技术人员不对出渣量进行科学细致的计算，就会导致因出渣量过大而造成下炉发生跑渣和烟尘外溢等生产事故。所以在使用氮气吹扫留渣工艺时，技术人员应当重点对留渣转化的实际产生量进行计算，并在整个转炉造渣过程中要时刻对其进行监控，当转炉工序进入尾声之前技术人员要根据当前炉内留渣产生量，或者铁水含碳量等因素确定是否需要对其进行干预。如果转炉接近尾声时，铁水中的硅含量仍超过设计标准的0.5%，则需要安排工人按超出部分硅含量每0.1%的标准，增加留渣量0.6 ~ 1吨进行处理，如遇到转炉接近尾声时，铁水中硅含量大于0.8%或钢碳产生量小于0.04%时，则需要立即对炉内添加必要的催化剂促使留渣的形成^[2]。

（二）全留渣操作

在使用氮气吹扫留渣工艺进行转炉炼钢时，可以利用全留渣的生产工艺为技术，当转炉中添加完铁水和废钢之后，不需要在加入任何溶剂直接利用氮气对其进行吹炼。利用全留渣+氮气吹扫留渣的炼钢方式，可以有效的降低废钢在转炉时对炉体的冲击，并且通过控制吹炼气压维持在0.9 ~ 0.95MPa区间，还有助于留渣的形成，使提炼的钢材精度更高。为保持转炉内部吹炼气压能够维持在0.9 ~ 0.95MPa区间，则需要操作人员及时根据转炉气压调整氮气喷射枪口的角度，使整个氮气吹炼过程转换炉渣能够一直保持活跃状态。

（三）倒前期渣时机的控制

当炼钢厂利用氮气吹炼技术进行转炉炼钢时，技术人员应当控制好倒前期渣的时机，如果倒前期渣的时间过早，则会造成铁水脱磷的效果降低，增加投入石灰和铁水的损失。如果倒前期渣的时间过晚，则会使得转炉内部温度升高，碳氧激烈反应。因此，倒前期渣的时机应当根据转炉化渣的实际效果而定，一般情况下，倒前期渣的时机会与硅锰氧化结束或者铁水所含元素有关，铁水中硅元素含量高，则硅锰氧化结束的时间就会越长，从而导致倒前期渣的时间也会随之延长。

（四）枪位的控制与氮气吹扫控制

放渣的转炉起火之后，技术人员应当迅速降低枪身以加强对铁水的搅拌，对硅含量较高的铁水，炉次的枪位可以适当高于标准高度，从而促进熔池能够快速形成炉渣覆盖，促使炉渣的形成与放出^[3]。

为方便转炉内渣铁分离，应将倒炉倾斜至60度进行出渣工作，如果出渣时留渣流没有形成铁花则可以视为放渣情况良好，但是如果提枪放渣时，炉渣中含有大量的金属液滴随着炉渣一起放出形成红烟四起的现象，则说明放渣工作出现质量问题，此时倒掉留渣则会造成熔炉中铁水的大量流失。为此，生产企业一般会在提枪放渣前1分钟向留渣中直接吹扫氮气，以减少留渣中储存金属的含量。在鼓入氮气时，技术人员应当控制好鼓入气体的压力和吹氮时间，并时刻根据留渣含铁水容量进行调整，使金属液滴能够在氮气的吹动下脱离留渣，重新融入到铁水当中。

三、结论

综上所述，氮气吹扫留渣工艺虽然存在一些不足，但是该生产工艺可以结合其它留渣技术来完善自身的缺陷，进而解决含有高硅、高磷以及高硫铁水冶炼质量较低、熔时长和石灰溶剂消耗高等问题。并且技术人员通过采用氮气吹扫留渣工艺还可以有效的控制留渣的产生量，预防下炉出现跑渣和渣铁等生产事故，提高炼钢厂转炉炼钢工序的生产效率，促进炼钢厂经济的快速发展。

参考文献：

1. 阿不力克木·亚森，李晶，吴龙，等.留渣技术在转炉炼钢中的应用及发展[J].铸造技术，2018，36（12）：2950-2952.

2. 张浩，赵广谙，陈广华，等.八钢120t顶底复吹转炉留渣双渣炼钢工艺实践[J].新疆钢铁，2018（2）：26-30.

3. 刘延强,罗磊,马强,裴培,白艳江,张丙龙.脱碳渣热态返 回脱磷炉再利用的研究[J].炼钢. 2017(06).

作者简介:王克斌，1986年11月8日，男，民族：汉，籍贯（精确到市）:山东省肥城市，当前职称：助理工程师，学历：大专，研究方向：钢铁冶金。