60t电炉降低渣中氧化铁的工艺实践

【摘要】本论文将会对泡沫渣形成的机更远进行分析，并分析总结了影响操作泡沫渣的因素，结合目前工艺的现状，根据理论，优化了泡沫渣工艺里的喷粉制度，结果表明，可以取得非常好的效果以及很好的经济效益。

【关键词】氧化铁；工艺泡沫渣；工艺优化；钢铁料消耗

随着建筑行业的飞速发展，对钢材质量的要求也越来越高，在钢材质量、产量不断提高的大前提下，如何将成本降低、提高经济效益，如何在原材料不断多元化的今天将成本降低，已经成为现代电炉企业应该探索的方向。重庆某钢铁集团，名为重钢公司就有一座60吨的超高功率电炉，采用两支炉壁氧枪、一支炉门氧枪、一支可以用来快速化渣的EBT氧枪、用碳粉罐来吹富碳分泡剂种过渣的供氧系统。但是因为水冷碳氧枪无法正常的工作以及部分操作原因，炉渣内的全铁含量一直比较高，最高含量竟达34.15%，平均的含量也有22.21%，这表明在生产过程中，铁料的消耗比较高，钢水收得率比较低。那么如何将这种现状改善，将炉渣内的全铁含量得以控制，就显得非常重要了。

1 重钢公司60吨电炉的主要技术参数

表1列出了60吨超高功率电炉的主要技术参数

配碳的方式采用的是煤质增碳剂、热装铁水的方式，发泡剂是灰分小于等于24%、固定碳大于等于72%的富碳发泡剂。重钢公司电炉所用渣料的主要成分表如表2所示。

2 泡沫渣的机理

在冶炼的过程中，当将气体充入炉渣中，渣液溶解以后成变成气体的液膜，就会形成很多气泡，主要由2CaO·SiO2·3CaO·P2O5、MgO、MgO·SiO2等悬浮物质点分割，随着炉内气体不断逸出，气泡的压力会不断增大，溶解后的渣液的体积会同气体的膨胀而变大，这也就是泡沫渣形成的机理。

炉渣中的氧化铁含量、炉渣的碱度、熔池的温度、炉渣中的氧化镁含量以及喷吹的碳粉质量等是影响泡沫渣的质量主要因素。良好的泡沫渣要具备以下特征：

（1）烗渣原料应该可以迅速熔化成液态，而且黏度适中，而且排出的气体可以形成气泡并能保持一定的时间，也就是成泡的时间距离气泡破裂最好为4秒到8秒之间。

（2）要有适宜的炉渣黏度，保证良好的炉渣炉动性，既要防止出现过大的黏度，保证冶金过程中化学反应具有达到标准的硬度，而且要保持悬浮物质量在一定的数量，也要防止炉渣过稀，因为过稀的炉渣会加剧侵蚀炉衬。

（3）渣内的氧化铁应该保持在14%到20%之间，因为适宜的氧化铁含量可以满足炉渣溶解所需要的浓度。

（4）满足标准的泡沫渣，其渣中的铁珠最好保持在合理的水平，从炉内流出的炉渣可以看出呈现没有乳化特征。

2.1 炉渣中氧化铁的含量和泡沫渣的质量之间的关系

炉渣中的石灰通过氧化铁溶剂进行溶解，而且在冶炼的过程中氧化铁可以维持一些化合物的稳定，同时可以保证渣系性质，从而使炉渣可以满足冶炼要求。这包括氧化性炉渣脱磷，适量的氧化铁可以保证炉渣流动性。而且熔池中钢水含碳量很低时，应该将发泡剂碳粉喷入炉中，让其与炉渣里的氧化铁发生反应从而产生需要的气体。如果炉中有过高的氧化铁，尤其是其含量大于20%时，就会将悬浮物质点硅酸二钙降解，从而使炉内的发泡质量降低，钢铁的耗费增加了，对炉衬的侵蚀作用也特别明显。大量的实践表明，如果渣中的氧化铁保持在20%到40%之间，泡沫化的过程可以顺利地进行，如果氧化铁的含量在20%到40%之间，此时炉内就会出现水渣，如果炉内的氧化铁含量较低，在7%以内，炉渣有可能会出现炉渣黏度太大或是出现乳化的现象，从而不利于炉门流渣操作以及钢渣之间的物理和化学反应。

2.2 吹氧量对炉内泡渣的质量所造成的影响

一般的条件下，在氧化钙的含量相同，熔池里出现脱碳反应的情况下，如果吹氧量越多，脱碳时产生的气体也就越多，渣里所含的氧化铁也会增加，泡沫渣高度也就越大。如果熔池中的碳含量比较低，吹氧量越多，氧化铁的含量也就越高，这样泡沫渣也就越不稳定。

2.3 喷吹碳粉对炉内泡沫渣质量所造成的影响

喷吹碳粉具有以下两个主要作用：一是可以降低渣所含的氧化铁，将泡沫渣的黏度提高，从而将泡沫渣的质量提高；二是喷吹的碳粉可以与氧化铁发生化学反应生成一氧化碳气体，从而为炉渣的发泡提供气源。

3 工艺的优化

3.1 进行优化工艺前的冶炼效果

因为渣中的氧化铁对设备和工艺具有影响，所以本论文将讨论如果降低氧化铁的含量。通过总结历史数据，统计了1月份到5月份的数据。具体的部分数据如下表所示。

从表3的数据可以看出，全铁的含量最高可达31.38%，平均的含量就达23.14%，每炉的发泡剂用量固定的平均量为100千克，渣中的全铁含量总体较高，氧化铁的含量过高，会使炉渣的密度增加，从而使铁料增加，影响了脱碳的反应速度。此外，铁的含量过高也是溶解氧含量过高的表现，容易出现其他的夹杂物。而且，渣中的铁与碳粉发生还原反应，这是吸热反应，容易浪费电能，增加损失。

3.2 优化工艺

如表4所示

根据优化工艺以后的数据，可以采取具体的优化措施，如下所列：

（1）造渣操作要与供电制度以就脱碳反应相结合，合理的将供供电强度以及供氧控制，将喷吹碳粉流量调整。

（2）在冶炼的前期，要以脱磷、造氧化炸为主，控制吹氧的流量和角度。等到炉渣泡沫化充分以后，再进行脱碳反应。根据炉渣的情况以及脱碳的速度控制喷吹发泡剂的操作。

（3）如果碳含量在0.2%到0.5%之间，就要降低枪位，大量地喷吹碳粉，从而可以将渣中的氧化铁含量降低，也可以将剧烈沸腾机率降低。

（4）根据终点情况以及炉渣的情况调整碳粉喷吹操作，适时地流渣，并补造新渣，从而保证泡沫渣的高度。

（5）在冶炼的最后，在终点喷吹富碳发泡剂，如果终碳较低就喷吹两分钟左右，如果终碳较高就喷吹一分钟左右。对稠化终渣以及调整渣系能够起到非常好的效果，从而调整了渣中的氧化铁的含量，将生产工艺的铁耗降低。

4 结论

通过对喷粉量的分阶段控制，优化了供电曲线和吹氧的强度，从而保证了泡沫渣的黏度和高度。在冶炼的中期适量的放渣，前及时补造新渣，从而可以保证钢渣流动性。并且，在出钢前喷粉可以降低渣中全铁的含量，从而将铁耗降低，这样渣中全铁的含量可以控制在20%左右；在出钢前喷粉也可以稠化终渣，从而控制住了出钢的下渣，这样可以保证钢水质量。

参考文献：

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