转炉高效冶炼工艺实践与效益分析

陈树辉，张 坤

（河钢唐钢长材部，河北 唐山 063000）

转炉冶炼工艺经过长时间的发展和演变，已经成为目前工业企业中主要金属冶炼工艺。而随着信息及自动化技术的出现，转炉冶炼工艺的控制形式逐渐从依靠人力及工人经验操作的静态控制转变为了全自动化的吹炼控制[1]。随着各个行业都在逐步结合人工智能、物联网等新科技，冶炼领域智能化制造技术也将不断融入，在未来采用转炉冶炼自动化的吹炼技术从而实现智能化的冶炼工艺是转炉冶炼金属材料发展的主要方向。实现转炉高效冶炼，不仅可以对转炉吹炼终点的成分及温度进行精确的控制，同时还可以有效的提高终点命中的概率[2]。实现精准的转炉冶炼控制还可以在一定程度上避免出现喷溅和炉渣返干的问题，进而实现在短时间内完成金属的冶炼，提高冶炼过程中的供养效率及稳定控制材料的洁净度。

1 转炉高效冶炼工艺实践

提高转炉的冶炼效率首先要考虑转炉吹炼之前的熔池温度，通过提升温度的方式可以有效的促进转炉中各个冶炼材料渣化的形成，降低金属元素热矿泉的消耗[3]。具体工艺实施为：在向转炉中兑入金属元素热矿泉，再加入金属废料4.5t，并将其放置在烘烤设备上，利用煤气对其烘烤20min，当材料的温度达到800～900℃时，结束预热并将其立即与金属元素热矿泉进行融合。在金属废料体积较大的情况下，还要保证转炉冶炼过程中热平衡以及煤气的回收量问题，保证充足的热量可以有利于化渣辅料的加入，强化喷枪的搅拌能力。同时，每千克煤块可以熔化金属废料约3.5～4.0kg，虽然焦炭的价格相对较高，但与煤块相比能够多熔化0.5kg的金属材料，因此考虑转炉冶炼工艺实际的生产效率及经济效益应尽可能选用焦炭材料对金属废料熔化。

转炉冶炼是利用金属元素热矿泉的物理热及化学热完成的，在转炉中温度的变化情况决定这炉料的热收入以及热支出，提高转炉冶炼的效率可以通过控制热量收支平衡的方式实现[4]。为了尽可能降低转炉中金属废渣量，控制热量支出的消耗可以通过以下两种操作方式完成：第一种，采用金属元素热矿泉扒渣措施，控制金属元素热矿泉的含量在0.5%～0.9%，采用白灰冶炼，降低造渣材料的分解以及转炉内炉渣的温度上升出现吸热倾向；第二种，严格控制提高转炉冶炼中石灰的使用率，当石灰的使用率出现较大的波动时，转炉冶炼过程中的渣化会产生大量的结块和结坨现象，从而影响熔池中由于温度差引起的能量转移以及质量的传递，更严重的则会造成转炉口的事故发生，抑制冶炼生产。

转炉高效冶炼还需要对加料环节进行严格的控制，石灰是转炉冶炼中常见的材料之一，属于高熔点材料，在冶炼金属时达到的温度时很难将其熔化的，即使通过氧化还原反应形成了各种化合物，其熔点也高达1600℃以上。若在金属冶炼过程中，一次性加入大量的石灰，会造成转炉内部的助氧化物供给不及时，无法产生足够的热量，不仅会生成难熔化的复杂化合物，还后悔造成温度的降低，导致熔渣重新凝结，恶化整个转炉冶炼过程，增加化渣时间，阻碍吹炼的顺利进行。因此提高转炉冶炼的效率可以在吹炼前期分批次、小批量的加入石灰，避免出现结坨、返干[5]。在转炉冶炼前期加入量控制在全部石灰的50%～60%，有效利用前期的低温条件有效去磷。在转炉冶炼中期，保证充足的化渣条件下，分批次的加入剩余石灰，提高石灰的利用率，同时保证转炉中的碱度，从而控制在转炉冶炼升温过程中的回磷现象。

表1 转炉高效冶炼工艺实践结果

2 转炉高效冶炼效益分析

将本文上述提出的转炉高效冶炼工艺加入到实际金属材料的工艺生产当中进行实践，对转炉高效冶炼的效益分析得出如表1所示的结果。

将本文采用的转炉高效冶炼工艺与改造前金属材料加工生产厂实际的冶炼结果进行比较得出，经过本文上述提出的改造方法后铁水的消耗量降低了48.61kg/t，SPHC钢消耗降低了0.014%，含有钢、铁、铝元素的金属废料消耗减少了54.18kg/t，而石灰的利用率提高了22.34%，冶炼周期缩短了23min，产能提升了55万吨。在整个转炉高效冶炼过程中，生产流程顺利，节奏更加高效，产品的质量更加稳定，实现了提高转炉冶炼效率的目的。

3 结语

随着工业行业领域绿色环保政策的逐步深化，转炉冶炼过程中，推崇短流程冶炼、低成本生产、高品质发展，必将成为未来冶金企业生存和发展的重点目标。因此，不断提高对冶炼材料的利用率，尽可能优化可控成本，才能更好的实现冶金企业的绿色经济发展。