转炉半钢炼钢复合造渣剂的开发及应用

攀钢西昌钢钒公司炼钢厂现有2座200t炼钢转炉和1座200t提钒转炉，转炉一次除尘均采用LT干法电除尘工艺，转炉炼钢采用半钢炼钢，快速成渣较为困难。本文在分析半钢炼钢造渣特点的基础上，利用转炉干法除尘灰开发了适应大型转炉半钢冶炼的冷压球团XG型复合造渣剂，取得了较好的经济技术指标。

1半钢炼钢造渣特点

造渣是转炉中主要工艺操作之一，控制成渣过程的主要目的是快速成渣。吹炼初期影响石灰溶解的主要原因是在液体炉渣和石灰的界面上首先生成高熔点的2CaO•SiO2，当SiO2含量超过25％时，石灰溶解速度下降，为了加速石灰溶解，必须加入能急剧降低2CaO•SiO2熔点的溶剂，如氧化铁物料、萤石等，快速形成炉渣。

半钢炼钢造渣的特点是由半钢炼钢的工艺特点所决定的。根据半钢炼钢成渣元素较少、前期氧化性较低以及初期成渣较困难等特性，在炼钢过程中通常需要外加造渣材料来保证化渣和脱磷效果。

攀钢半钢炼钢造渣制度，在炼钢生产工艺稳定的前提下，已向多组元渣系、少渣炼钢、造渣制度与供氧制度配合及造渣材料采用复合型、低熔点方向发展，其对炼钢工艺的稳定，造渣制度的稳定，改善技术经济指标具有十分重要的意义。

2半钢炼钢造渣工艺的确立

攀钢西昌钢钒正常生产后，由于采用半钢炼钢工艺，硅元素基本在提钒工艺过程中全部氧化，半钢炼钢成渣元素较少，初期成渣较困难，需配加SiO2类酸性材料调整钢渣碱度来满足转炉炼钢造渣需要，同时通过对转炉炼钢干法除尘灰的成份分析，炼钢转炉除尘灰是高温冶炼过程中产生的金属和废金属矿物微粒，含有大量的活性石灰粉和铁氧化物，粒度较细，80％以上的粒度为5.0μｍ～76.4μｍ，属高细粉状态物质。由于大量的FeO、Fe2O3和部分的CaO、SiO2、MnO，使转炉前期炉渣中的FeO迅速提高，促进了石灰的熔化，对成渣非常有利，可促进初期渣的形成。采用炼钢除尘灰生产的造渣剂中含有20％～30％的TFe，Fe主要以Fe2O3、FeO的形式存在，吹炼前期使炉渣中的FeO快速升高，有利于脱磷反应的进行，吹炼中期随着温度的升高，碳开始大量氧化，碳的氧化使FeO还原进入钢水中，有利于钢铁料消耗的降低。

为了消化利用干法除尘系统产生的除尘灰，实现二次资源的综合利用，利用炼钢干法除尘灰配加酸性材料开发出一种新型造渣剂—XG型复合造渣剂。XG型复合造渣剂主要是以炼钢转炉干法除尘灰、石英砂、锰矿等为原料配加适量粘接剂成球而成。

4  半钢炼钢复合造渣剂的制备

4.1  原料成分

XG型造渣剂是由40%的炼钢一次除尘灰、50%的石英砂和10%的锰矿，外加2～8%的粘接剂混匀并冷压成型。其原料主要成分及配比如表1所示。

表1 XG造渣剂主要原料成分 （％）

4.2  XG型复合造渣剂生产工艺

4.2.1  XG型复合造渣剂生产工艺流程

XG型复合造渣剂成球采用的工艺流程是：炼钢除尘灰、石英砂、锰矿通过粘接剂形成配料，经过搅拌，成型，晾干或干燥，最终生产出XG型复合造渣剂。

其中，成型时是利用一对滚动的成型压辊将混合好的粉状原料压制成大小均匀的球团。

4.2.3  XG型复合造渣剂成分

XG型复合造渣剂成分如表2所示。

表2  XG型造渣剂成分（Wt%）

5.  半钢炼钢复合造渣剂的应用

5.1  工艺流程

半钢炼钢复合造渣剂应用工艺流程是：铁水/半钢进入转炉冶炼时，加入XG型复合造渣剂和石灰、高镁石灰等，生产出合格钢水，再进行后续的精炼，最后进行连铸。

5.2  造渣材料消耗

试验期间采用XG型复合造渣剂进行炼钢共171炉，共计使用XG型复合造渣剂489.3228t，试验过程未出现炉渣返干及喷溅等现象，在入炉半钢条件及终点温度相当的情况下，试验炉次与正常炉次的造渣材料消耗基本相当。

5.3  化渣效果

半钢炼钢由于炉渣组分单一，酸性成渣元素硅含量少，初期渣形成时间较晚。因此，半钢冶炼前期主要靠增加初期渣的氧化性，以形成低熔点铁酸钙促进快速形成初期渣。正是考虑到半钢炼钢成渣慢的实际问题，在研发XG型造渣剂时特加入了含铁氧化物较高的炼钢一次除尘灰，促进冶炼前期化渣。新研发的XG 型造渣剂初期渣形成时间平均为3.4min，较对比的WN型造渣剂平均缩短0.9min，初期渣形成时间更短。同时，采用XG造渣剂造渣炉次初期渣中ƒCaO含量平均为7.2％，较对比炉次降低了1.1个百分点，说明XG造渣剂中添加的铁的氧化物有利于活性石灰熔化，促进快速来渣。可见，XG型造渣剂比WN 型造渣剂具有更好的化渣效果。

5.4  终点炉渣成分

由于XG复合造渣剂中SiO2含量较WN型造渣剂更低，在造渣辅料消耗相当的情况下，试验炉次终渣碱度较对比炉次更高。终渣碱度的提高再加上初期渣形成时间的缩短使得试验炉次炉渣中磷含量升高。由于西昌钢钒炼钢铁水（半钢）磷含量波动较小，因此，炉渣中磷含量的升高表明转炉脱磷效果更好。试验炉次炉渣全铁含量基本相当，但总体来说全铁含量仍然偏高，为进一步降低终渣全铁含量减少金属损失，可对冶炼过程枪位（尤其是冶炼后期枪位）及底吹供气模式进行优化。

5.5  脱磷效果

试验炉次钢水脱磷率平均为82.8％，较对比炉次钢水脱磷率（平均79.3％）高3.5个百分点，可见，使用XG型复合造渣进行转炉炼钢造渣脱磷效果较好。

6  结论

在分析半钢炼钢造渣特点的基础上，利用转炉干法除尘灰开发了适应大型转炉半钢冶炼的冷压球团XG型复合造渣剂，既实现了二次资源综合利用又提高了转炉冶炼的冶金效果，具有较好的推广应用前景。