為進(jìn)一步降低煉鋼成本，鋼鐵企業(yè)都在探索降本增效的有效途徑，直接將燒結(jié)礦加入轉(zhuǎn)爐冶煉就是其中一種較為可行的降低成本的方法。該方法可以最大程度的利用含鐵輔料，提高煉鋼效率，減少?gòu)U鋼使用量，降低成本。這一方法在實(shí)踐過(guò)程中，仍然有很多問(wèn)題需要解決。本文就我公司直接將燒結(jié)礦加入轉(zhuǎn)爐冶煉的實(shí)踐中得出的結(jié)論來(lái)分析探討這一問(wèn)題。

燒結(jié)礦是由多種礦物組成的固體復(fù)合礦物，含有大量的含鐵礦物，如Fe₂O₃、Fe₃O₄以及FexO。其中所含有的非鐵元素主要有Si、Ca、Al、S、P等Al、S、P的含量較少，一般都以氧化物的形態(tài)存在于復(fù)合礦物中。S、P的穩(wěn)定性較高，不會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，燒結(jié)礦的熔點(diǎn)較低，粒度分布較均勻，這些都為直接將燒結(jié)礦加入轉(zhuǎn)爐中提供了有利條件。在轉(zhuǎn)爐溫度達(dá)到1250℃以后，燒結(jié)礦的熔化效果最佳在1300-1500℃的情況下其分解反應(yīng)最徹底，主要反應(yīng)原理為 :

(Fe₂O₃)= 2(FeO)+(O) （1）

(Fe₃O₄)=3(FeO)+4(O) （2）

2(SiO₂)+(FeO)+CaO(S)=(2CaO·FeO·SiO₂） （3）

分解反應(yīng)的過(guò)程中會(huì)發(fā)生很強(qiáng)的吸熱反應(yīng)，使其所處的熔池溫度急劇下降使熔渣之間粘結(jié)度增大還可能出現(xiàn)結(jié)坨現(xiàn)象不利于FeO向外擴(kuò)散傳質(zhì)，影響轉(zhuǎn)爐冶煉效率。因此在燒結(jié)礦的成渣反應(yīng)（3）中，應(yīng)該加大其外部動(dòng)力條件，以此來(lái)促進(jìn)FeO向外擴(kuò)散傳質(zhì)。成渣反（3）是可逆反應(yīng)，產(chǎn)生的FeO會(huì)作為攜氧載體參與脫碳反應(yīng)，從而提高反應(yīng)的動(dòng)力條件。

根據(jù)上述反應(yīng)原理，若在轉(zhuǎn)爐冶煉中直接加入燒結(jié)礦，會(huì)對(duì)冶煉的溫度和成渣反應(yīng)產(chǎn)生較大影響。為此在實(shí)踐中我公司制定了最佳的燒結(jié)礦加入方案并分別對(duì)冶煉前期、 中期和后期中加入效果進(jìn)行了分析 :

2.1 轉(zhuǎn)爐冶煉前期

轉(zhuǎn)爐吹煉前期是硅錳氧化期熔池溫度一般控制在1200-1400℃，吹煉前期完成Si、Mn及P的氧化形成初期渣的融化治煉前期形成的渣系主要是鐵質(zhì)渣系及FeO-SiO₂-CaO渣系。為了能夠盡快形成該渣系，同時(shí)盡可能長(zhǎng)時(shí)間保持該渣系，以達(dá)到前期脫P(yáng)的目的設(shè)計(jì)脫P(yáng)反應(yīng)是在鋼-渣界面反應(yīng)，是強(qiáng)放熱反應(yīng)其反應(yīng)式為:

2[P]+8(FeO)=(3FeO·P₂O₅)+5(Fe)+Q  （4）

隨著石灰的融化，熔渣堿度進(jìn)一步升高，磷的氧化產(chǎn)物3CaO·P₂O₅在爐渣中不穩(wěn)定，當(dāng)熔池溫度高于1500℃，反應(yīng)就會(huì)逆向移動(dòng)，磷重新回到鋼中。因此轉(zhuǎn)爐吹煉前期是返礦加入較理想的時(shí)期，但是返礦加入量太大導(dǎo)致熔池溫度太低，不能達(dá)到C-O大量氧化的溫度造成渣中FeO積累，引起低溫噴濺。實(shí)際操作中前期返礦加入量根據(jù)鐵水溫度和鐵水Si含量進(jìn)行調(diào)整。

2.2 轉(zhuǎn)爐冶煉中期

轉(zhuǎn)爐吹煉中期是碳高速氧化期熔池溫度一般控制在1450-1600℃，主要任務(wù)是激烈脫碳。由于此過(guò)程溫度升高太快C-O反應(yīng)劇烈，F(xiàn)eO消耗較快, 當(dāng)供氧強(qiáng)度小于脫碳反應(yīng)消耗“O”時(shí)出現(xiàn)“返干”現(xiàn)象，在這一時(shí)期渣系將完成由“鐵質(zhì)”渣系向“鈣質(zhì)”渣系轉(zhuǎn)變的過(guò)程造中FeO含量降低CaO比例增加，堿度進(jìn)一步提高。由于在吹煉中期C-O反應(yīng)劇烈，熔池溫度升高太快，消耗的FeO增加，渣系中FeO含量較低，熔渣黏度增加。同時(shí)，渣中FeO降低，熔池溫度升高，觸發(fā)脫P(yáng)反應(yīng)（5）向逆向進(jìn)行 導(dǎo)致鋼水“回P”。因此，考慮在反應(yīng)中期添加部分返礦。一是在中期加入首先發(fā)生反應(yīng)（1）返礦分解吸熱，起到調(diào)節(jié)熔池溫度的作用，防止脫碳反應(yīng)太激烈導(dǎo)致渣中FeO降低太快，出現(xiàn)“返干”現(xiàn)象，減少熔渣向鋼水返P；二是返礦分解產(chǎn)生的FeO參與成渣反應(yīng)（3）緩解熔池“ 返干”現(xiàn)象，避免金屬?lài)姙R或粘槍事故發(fā)生；三是返礦分解產(chǎn)生的FeO元素被鐵水中的C還原，生成單質(zhì)鐵，提高鋼水收得率，同時(shí)返礦中帶入的O參與脫碳反應(yīng)，增加轉(zhuǎn)爐供氧強(qiáng)度，降低氧氣消耗量，縮短吹煉周期。

2.3 轉(zhuǎn)爐冶煉后期

吹煉后期鋼水中的碳含量降低，脫碳反應(yīng)趨于平緩，熔池?cái)嚢枇p弱出現(xiàn)FeO回升現(xiàn)象，熔渣的特性依然以鈣質(zhì)渣系為主，熔渣的堿度較高，甚至出現(xiàn)游離的CaO大大提高了渣中MnO活度，鋼渣之間會(huì)發(fā)生“回錳”脫碳反應(yīng)。在這個(gè)時(shí)期不宜加入大量的返礦，一是因?yàn)榉档V加入后發(fā)生反應(yīng)（1），導(dǎo)致后期熔池溫度降低，影響轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度；二是熔渣堿度較高，流動(dòng)性相對(duì)較差，動(dòng)力學(xué)條件不足降低，返礦分解產(chǎn)物成渣速率，影響轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制和濺渣效果。

我們?cè)趯?shí)踐中發(fā)現(xiàn)在中期加入的效果好，在前期加入次之，而在后期加入的效果最差。因此，我們對(duì)生產(chǎn)方式進(jìn)行了調(diào)整，合理的控制不同時(shí)間段的燒結(jié)礦加入量，并提高轉(zhuǎn)渣鋼的分配系數(shù)，對(duì)轉(zhuǎn)爐的溫度進(jìn)行有效控制，降低了生產(chǎn)成本。由于受我廠生產(chǎn)現(xiàn)狀所制約，每月給煉鋼10kg/t鋼的燒結(jié)礦，2013年1月至今年6月份，8個(gè)月的實(shí)踐情況如表1。

相比較：使用10kg/t鋼燒結(jié)礦后，氧氣單耗下降1.38m³/t鋼，吹氧時(shí)間縮短15秒，鋼鐵料下降3.36kg/t鋼，噸鋼成本下降1.32元，8個(gè)月來(lái)共節(jié)約成本近120萬(wàn)，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。

在鋼鐵冶煉過(guò)程中，將燒結(jié)礦直接加入轉(zhuǎn)爐冶煉來(lái)降低成本是非?？尚械?。從生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)可以看出實(shí)踐中最關(guān)鍵的問(wèn)題是要控制好燒結(jié)礦的加入量和加入時(shí)機(jī)以免對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉造成不利影響，適宜加入燒結(jié)礦。