如何選擇鐵水脫硅工藝?
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鐵水中的硅并非轉爐煉鋼的主要熱源,過高的硅含量只會增大轉爐脫磷難度,影響煉鋼生產的穩定。 重鋼采用的是緊湊的“一罐制”生產組織模式,對鐵水硅含量提出了更高的要求。目前,高爐鐵水…
鐵水中的硅并非轉爐煉鋼的主要熱源,過高的硅含量只會增大轉爐脫磷難度,影響煉鋼生產的穩定。
重鋼采用的是緊湊的“一罐制”生產組織模式,對鐵水硅含量提出了更高的要求。目前,高爐鐵水硅含量平均為0.45%,基本滿足煉鋼生產需要。但鐵水硅含量波動大,一般為0.10%~1.25%,大于0.80%的比例約6%,對“一罐制”生產順行影響較大。而且,從理論和實際生產數據上分析,鐵水硅含量越低,對轉爐脫磷越有利,故探討、選擇適宜的脫硅工藝很有必要。
高爐到轉爐 脫硅大不同
高爐出鐵過程脫硅。高爐出鐵過程脫硅最直接的辦法就是在高爐鐵溝內進行脫硅處理,該處理工藝不增加高爐—鐵水預處理流程的時間,且處理能力較大、溫降小。脫后渣還可以在鐵水預處理工序進行處理,不影響“一罐制”模式的順行。這種辦法成本低,在早期的一些文獻中已有記載,脫硅率一般為50%左右。故從現有條件上考慮,重鋼采用自然投入法在高爐鐵溝內進行脫硅試驗。其工藝過程是將脫硅劑投入鐵溝內流動的鐵水表面,借助鐵水從主溝流入鐵水罐時的沖擊攪拌作用促進脫硅反應的進行。
從試驗結果可看出:多批次加入脫硅劑有利于脫硅反應的進行,且波動性較一次性加入時小;最佳的脫硅劑加入方式應該是多批次加入,且前期量稍大,并逐漸遞減。
KR法脫硅。KR法的主要原理是以一個外襯為耐火材料的攪拌器浸入鐵水罐熔池內一定深度進行旋轉攪拌,使鐵水形成漩渦,并將加入的熔劑卷入鐵水中,在充分的動力學效果下與鐵水進行混合、反應的一種方法。這一方法原來一直用于鐵水脫硫,武鋼在上世紀70年代從日本引進,目前在國內已得到廣泛應用。
重鋼在210t公稱容量的KR脫硫裝置上進行了KR法脫硅試驗。從試驗結果可看出:鐵水脫硅率隨脫硅劑加入量增大而提高;盡管進KR站鐵水的溫度較高爐出鐵溫度稍低,但充分攪拌的動力學效果更有利于提高脫硅率。
轉爐吹煉過程脫硅。其主要的方式包括轉爐雙渣操作和轉爐雙聯脫硅。
轉爐雙渣操作是轉爐煉鋼常用的造渣方法,其重要作用之一就是處理含硅量較高的鐵水。生產實踐證明,轉爐雙渣操作基本上可以解決含硅量為0.80%~1.25%的鐵水對轉爐脫磷的影響問題,且主要用于吹煉普碳鋼或走LF 精煉工藝路線的一般優質鋼。但鐵水硅含量越高,轉爐操作越不穩定,易造成轉爐干法泄爆,影響生產順行。故對于硅含量大于1.25%的異常高硅鐵水還應探尋其他解決辦法。
轉爐雙聯技術目前在國內多家鋼鐵企業中應用和推廣。該工藝是將脫磷、脫碳分別在兩個轉爐內進行,其中一個進行鐵水脫磷,另一個轉爐將脫磷處理后的鐵水進行脫碳升溫,從而取得純凈度較高的鋼水。
轉爐雙聯技術在設計上又分為異跨異爐、同跨異爐和同跨同爐模式。重鋼具備同一轉爐分別承擔脫磷爐和脫碳爐任務的能力,屬于同跨同爐模式,類似轉爐雙渣,作業時間短。故此次運用轉爐雙聯技術試驗處理異常高硅鐵水,前一爐吹煉的主要任務是將鐵水中的硅含量脫至0.40%左右,然后將脫硅處理后的鐵水重新倒入轉爐進行脫碳、脫磷。試驗數據顯示,轉爐雙聯法脫硅率較高,可將異常鐵水的硅含量平均脫至0.43%。但過程控制很不穩定,操作工藝還有待進一步優化。
工藝選擇講究因地制宜
結合重鋼的生產工藝狀況,上述脫硅工藝的優缺點和脫硅率對比見附表。
“一罐制”生產組織模式對時間節奏的要求非常嚴格,不增加“一罐制”生產流程的時間是生產順行的前提,故高爐出鐵過程脫硅和KR法脫硅的實用性更高。其中,高爐出鐵過程脫硅的效率較高,應作為正常生產過程中的主要脫硅工藝。這兩種脫硅工藝基本可以解決目前比例約占6%的高硅鐵水的問題。由于KR站在初期設計上未考慮增設其他加料裝置,且結構非常緊湊,目前均采用人工投擲的辦法加入脫硅劑,加入量較少。因此,KR法脫硅率還有較大的提升空間。但是否須要進一步整改和優化,還有待就成本和效益進行論證。
轉爐雙聯法脫硅雖然不穩定,但仍有進一步優化的空間,而且其脫后硅含量平均可控制在0.40%~0.45%,基本滿足轉爐脫磷要求。高爐在開爐或復風前期以及洗爐時,常伴有硅含量異常高的鐵水,轉爐雙聯法脫硅可作為處理這類異常高硅鐵水的應急方案。
從降低轉爐生產成本、提高鋼水質量上考慮,在鐵耗較高并能保證一定硅含量的前提下,鐵水硅含量應越低越好。因此,各鋼廠應根據自身條件和要求選擇適宜的鐵水脫硅工藝。
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