合理的转炉废钢比探析
合理的转炉废钢比探析
肖龙鑫; 李晶; 闫威; 戴雨翔
【期刊名称】《《有金属科学与工程》》
【年(卷),期】2019(010)005
【总页数】8页(P46-53)
【关键词】转炉; 热平衡; 废钢比; 脱磷
【作 者】肖龙鑫; 李晶; 闫威; 戴雨翔
【作者单位】北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室 北京100083
【正文语种】中 文
【中图分类】TF729
随着普钢产品在全球范围内的竞争日趋激烈以及政府相关部门对钢铁行业节能环保的高度重视，提高转炉废钢比成为钢铁企业增产降耗的有效途径之一[1].在钢铁生产过程中，废钢作为可回收的再生资源，避免了传统长流程中烧结、焦化、高炉等高能耗高污染工序，能耗及废弃物排放指标均远优于传统长流程冶炼，其CO2排放量较长流程降低73%，粉尘排放降低90%，能耗降低59%[2].工信部2015年出台的《钢铁产业调整政策》提出，到2025年要把废钢应用比例提高到30%.
宝钢集团新疆八一钢铁有限公司部分铁水采用欧冶炉生产，入炉铁水成分波动性较大.如表1所列，铁水 Si含量为 0.2%～4.0%，C含量为 4.1%～4.9%，当遇到低硅以及温度较低的铁水时，若依然采用较高的废钢比，必然导致熔池热量不足，出钢温度难以达到1600℃以上；若采取少加辅料的方式来保证转炉出钢温度，则会造成渣量不足，无法保证终点较高的脱磷率；如果转炉终点钢液温度偏低，进行补吹提温，对成本、生产顺行及钢液洁净度均会造成不良影响.因此，有必要对废钢加入量进行研究.基于此，文中首先通过热平衡的方法研究了铁水成分和转炉操作参数对废钢加入量的影响，探讨不同条件下合理的废钢加入量，在此基础上提出了一系列提高转炉废钢比的措施，并为实际生产提供了指导.
表1 铁水成分/%Table 1 Hot metal composition/%元素名称 C Si Mn P S含量 4.1～4.90.2～4.0 0.28～2.160.060～0.216 0.030～0.062
少数民族高考加多少分1 转炉热平衡计算
闵玧其以八钢某一时期的平均铁水成分为例，假设铁水的装入量为110 t，根据转炉冶炼的热平衡，分别计算了该炉次的热收入项、热支出项和100 kg废钢融化所需的热量，得出此条件下合理的废钢加入量[3-13].计算所用的相关数据分别如表2、表3及表4所列.
表2 铁水、废钢及钢液成分/%Table 2 Hot metal,scrap steel and molten steel composition/%项目 温度 /℃ C Si Mn P S铁水 1320 4.60 0.500 0.496 0.157 0.035废钢 25 0.120 0.150 0.350 0.015 0.015钢液要求 1630 0.060 0.001 0.204 0.012 0.023
表3 辅料成分/%Table 3 Excipient ingredients/%项目 FeO CaO P2O5 SiO2 MgO S石灰 0.000 87.140 0.034 1.500 1.240 0.030生白云石 0.000 33.260 0.007 1.530 19.200 0.001
表4 终渣成分/%Table 4 Final slag composition/%项目 FeO Fe2O3 MnO MgO CaO SiO2 Al2O3 P2O5数据 15.39 5.70 4.45 5.30 45.30 15.10 1.23 3.50
怎么删除ie浏览器1.1 假设条件
1）终渣碱度设为3.0（采用留渣操作时终渣碱度设为 2.8）；
2）溅渣后所留炉渣温度为1000℃，P2O5含量为3.0%；
3）铁水中90%的碳被氧化为CO，10%的碳被氧化为CO2；
4）烟尘损失占铁水量的1.6%，其中Fe2O3为70%，FeO为20%；
5）终渣温度比出钢温度低30℃；
6）炉气及烟尘的平均温度均为1450℃；
7）喷溅铁损失占铁水量的1.2%；
8）冶炼过程转炉热辐射、对流、传导以及冷却水等带走的热量占热量总收入的3%.
1.2 合理的辅料加入量计算千古玦尘原著小说结局
现场生产中，由于铁水硅和磷含量波动较大，而工人操作过程中往往只考虑铁水硅含量，而忽略了不同磷含量时脱磷对辅料加入的要求，从而造成了脱磷率不高的问题.因而在确定辅料加入量时，不仅要考虑铁水硅含量对石灰及白云石消耗的影响，同时也要考虑铁水磷含量对辅料消耗的影响，这样才能保证转炉具有较高的脱磷率.
分别考虑铁水Si与P含量对石灰消耗的影响，计算过程分述如下.
1.2.1 按铁水[Si]含量进行计算
按铁水[Si]含量计算应加入石灰4184 kg，生白云石2353 kg.
1.2.2 按铁水[P]含量进行计算
按铁水[P]含量计算应加入石灰4716 kg，生白云石2652 kg.
综合考虑，应加入石灰4716 kg，生白云石2652 kg.此部分辅料加入转炉后的吸热情况在下一部分中进行计算.
1.3 净热量计算
小家电品牌转炉炼钢的热量来源主要包括：铁水物理热，铁水中 C、Si、Mn等元素的氧化和成渣热（见表5）以及烟尘氧化热；而热量支出主要包括：钢水物理热，辅料成渣过程的吸热，炉渣、炉气、烟尘、喷溅、铁珠物理热以及冶炼过程转炉热辐射、对流、传导、冷却水等带走的热量，热量来源去除热量支出所得到的剩余热量则用来融化废钢[14].表6所列即为本研究中每100 kg铁水的热收入和热支出情况.
表5 金属中各元素氧化热及成渣热Table 5 Oxidation heat and slagging heat of each element in the metal元素 氧化产物 氧化量/kg 热效应值/kJ Si SiO2 0.50 14559.32 Mn MnO 0.29 2049.84 C CO 4.09 47548.78 CO2 0.45 15810.10 P 4CaO·P2O5 0.14 5201.73 FeO 1.07 5010.52 Fe2O3 0.36 2219.14 SiO2 2CaO·SiO2 1.37 2840.56合计（不含SiO2成渣热） 8.27 92399.43 Fe
表6 净热量计算Table 6 Net calorie calculation热收入 热支出项目 热量/kJ 项目 热量/kJ占比例/%铁水物理热 120706.89 钢水物理热 129607.8070.12%元素氧化热 92399.43 炉渣物理热 18119.65 9.80%SiO2成渣热 2840.56 炉气物理热 18208.19 9.85%烟尘氧化热 6304.36 烟尘物理热 2605.28 1.41%渣铁珠物理热 1309.15 0.71%喷溅物理热 1127.02 0.6
1%白云石分解热 7186.17 3.89%其他热损失 6667.54 3.61%合计 222251 合计 184831 100.00%余热 222251-184831=37420 kJ占比例/%54.31%41.57%1.28%2.84%100.00%
1.4 加入100 kg废钢吸热量计算
转炉炼钢过程中废钢带入的热量主要为废钢中各种元素的氧化及成渣热；而融化废钢的热支出主要包括补加的辅料吸热以及废钢融化为钢液所需的热量.如表7所列，即为废钢融化过程的热收入和热支出情况.
表7 废钢吸热量计算Table 7 Calculation of heat absorption of scrap表格中的空白为无数据.热收入项 热支出项氧化放热吸收热量130940.87 kJ钢水热量 133373.39 kJ炉渣吸热 4151.96 kJ总计 总计 137525.35 kJ合计6584.48 kJ 6584.48 kJ
则该炉次的废钢理论加入量为：净热量×铁水装入量÷废钢吸热=37420×10×110÷（130940.87×10）=31.44 t
2 结果分析
2.1 铁水Si含量对废钢加入量的影响开机后显示器无信号
图1所示为热平衡计算所得的废钢理论加入量与铁水硅含量的关系，由图1可知，随着铁水硅含量的提高，废钢理论加入量也随之增加，但当铁水硅含量＞0.5%时，废钢理论加入量的增加趋势逐渐减缓.这是由于在设定铁水成分下，铁水硅含量在0.5%以内时，铁水磷含量决定着石灰和白云石的加入量，铁水硅含量的增加并不会增加辅料的消耗，铁水硅氧化放出的热量几乎可以全部用来融化废钢；当铁水硅含量大于0.5%时，石灰和白云石的加入量则开始由铁水硅含量决定，随着铁水硅含量的增加，辅料加入量也相应增加，新增加的辅料会吸收一部分硅的氧化热，导致废钢加入量的增加趋势变缓.
由图1还可以发现，绝大部分炉次废钢实际加入量要明显少于理论计算量.这里以17B306416炉次（图中浅）为例，分析其原因.17B306416炉次铁水及出钢情况如表8所列.如图1所示，该炉次理论废钢加入量为28 t，而实际加入量只有24 t，这主要是由辅料加入量偏多造成的.该炉次石灰理论加入量为3419 kg，白云石理论加入量为1865 kg，而现场操作时石灰加入量为5114 kg，白云石加入量为3168 kg.这不仅造成了辅料的浪费，而且多加的辅料吸收了大量的热，导致废钢加入量减少.
图1 废钢的理论及实际加入量随入炉铁水硅含量的变化Fig.1 The theoretical and actual addition amount of scrap steel varies with the silicon content of hot metal
表8 17B306416炉次铁水及钢液成分/%Table 8 Hot metal and molten steel composition of 17B306416/%项目 温度/℃ 装入量/t C Si Mn P S铁水 1360 106 4.715 0.501 0.364 0.136 0.033钢液 1641 119 0.055 0.001 0.140 0.021 0.029
2.2 铁水C含量对废钢加入量的影响
图2所示为热平衡计算所得的废钢理论加入量与铁水碳含量的关系，由图2可知，随着铁水碳含量的提高，废钢理论加入量也逐渐增加，且增加趋势保持不变.这是由于随着铁水碳含量的提高，转炉冶炼的热支出几乎不发生变化，新增碳的氧化热几乎全部用来融化废钢.故随着铁水碳含量的提高，废钢理论加入量也逐渐增加，且增加趋势保持不变.铁水碳含量每增加0.1%，废钢理论加入量平均增加0.875 t.
图2 废钢理论及实际加入量随入炉铁水C含量的变化Fig.2 The theoretical and actual addition amount of scrap steel varies with the carbon content of hot metal

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