重鋼鐵水脫硅工藝研究及應用
2014-02-21 11:19:02
鐵水中的硅并非轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要熱源，過高的硅含量只會增大轉(zhuǎn)爐脫磷難度，影響煉鋼生產(chǎn)的穩(wěn)定。
重鋼采用的是緊湊的“一罐制”生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)順行影響較大。而且，從理論和實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)上分析，鐵水硅含量越低，對轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(nèi)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(xiàn)有條件上考慮，重鋼采用自然投入法在高爐鐵溝內(nèi)進行脫硅試驗。其工藝過程是將脫硅劑投入鐵溝內(nèi)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(jié)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�。蛔罴训拿摴鑴┘尤敕绞綉撌嵌嗯渭尤�，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(nèi)一定深度進行旋轉(zhuǎn)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(nèi)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(jié)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(zhuǎn)爐吹煉過程脫硅。其主要的方式包括轉(zhuǎn)爐雙渣操作和轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)脫硅。
轉(zhuǎn)爐雙渣操作是轉(zhuǎn)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(chǎn)實踐證明，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(yōu)質(zhì)鋼。但鐵水硅含量越高，轉(zhuǎn)爐操作越不穩(wěn)定，易造成轉(zhuǎn)爐干法泄爆，影響生產(chǎn)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(zhuǎn)爐雙聯(lián)技術目前在國內(nèi)多家鋼鐵企業(yè)中應用和推廣。該工藝是將脫磷、脫碳分別在兩個轉(zhuǎn)爐內(nèi)進行，其中一個進行鐵水脫磷，另一個轉(zhuǎn)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(zhuǎn)爐雙聯(lián)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(zhuǎn)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(zhuǎn)爐雙渣，作業(yè)時間短。故此次運用轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)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(zhuǎn)爐進行脫碳、脫磷。試驗數(shù)據(jù)顯示，轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)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(wěn)定，操作工藝還有待進一步優(yōu)化。
工藝選擇講究因地制宜
結(jié)合重鋼的生產(chǎn)工藝狀況，上述脫硅工藝的優(yōu)缺點和脫硅率對比見附表。
“一罐制”生產(chǎn)組織模式對時間節(jié)奏的要求非常嚴格，不增加“一罐制”生產(chǎn)流程的時間是生產(chǎn)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(chǎn)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(jié)構(gòu)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(yōu)化，還有待就成本和效益進行論證。
轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法脫硅雖然不穩(wěn)定，但仍有進一步優(yōu)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(zhuǎn)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(zhuǎn)爐雙聯(lián)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(zhuǎn)爐生產(chǎn)成本、提高鋼水質(zhì)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(jù)自身條件和要求選擇適宜的鐵水脫硅工藝。
各種脫硅工藝的優(yōu)缺點
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項目
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優(yōu)點
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缺點
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高爐出鐵過程脫硅
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不增加“一罐制”生產(chǎn)流程的時間；脫硅率較高，平均可達48.1%
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脫硅劑消耗較高達不到相關文獻記載的“脫硅劑消耗30kg/t鐵，脫硅率為50%”的水平
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KR法脫硅
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不增加“一罐制”生產(chǎn)流程的時間
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目前脫硅劑加入量受限，脫硅率較低，平均僅17.8%
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轉(zhuǎn)爐雙渣操作
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可處理硅含量0.80%~1.25%的鐵水
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噴濺大，吹煉穩(wěn)定性差，易造成干法泄爆；且增加“一罐制”生產(chǎn)流程的時間，影響生產(chǎn)節(jié)奏
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轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)脫硅
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可處理硅含量大于2.0%的異常高硅鐵水，脫硅率高，平均可達85.02%
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增加“一罐制”生產(chǎn)流程的時間，影響生產(chǎn)節(jié)奏
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收稿時間：2014年2月
來源：重鋼
