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摘要：文章介绍了留渣操作的工艺原理，结合八钢40T转炉工艺条件，重点探讨了留渣操作的安全控制和冶炼过程控制，并提出了可行的操作方案；指出留渣炉次要降低开吹及拉碳枪位，控制好前期温度；留渣操作可以在降低渣料消耗和钢铁料消耗的同时提高脱磷率。
关键词：转炉工艺；留渣操作；留渣量控制；枪位控制；渣料消耗；钢铁料消耗 文献标识码：A
中图分类号：TF713 文章编号：1009-2374（2015）19-0080-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.039
转炉留渣操作是将上一炉的终渣全部或一部分留给下炉使用。终点炉渣碱度高，温度高，并且有一定的全铁含量和氧化锰含量，而且是现成的熔体，因而对下一炉初期渣的形成十分有利。留渣操作能有效降低终点钢液的磷含量，降低石灰消耗和白云石消耗，增加金属收得率。本文结合八钢40t转炉生产工艺条件和留渣操作实践，对留渣操作进行探讨。
1 留渣操作工艺原理
脱P反应方程式：
4（CaO）+5（FeO）+2[P]=4（CaO）·P2O5+5[Fe]+Q
脱磷反应需要渣中具有高FeO、高CaO含量，而转炉终渣中含有45%～50%的CaO、10%～15%的TFe，将转炉终渣部分或全部留在炉内可有效利用转炉终渣中的CaO和FeO，同时可以促进前期渣早化，进一步促进脱磷。
转炉终渣中含有8%～12%的MgO，并且有部分铁珠和FeO等铁元素，将炉渣留至炉内可以减少下一炉的白云石加入量，同时降低钢铁料消耗。
2 工艺条件介绍
设备现状：八钢公司40T产线现有40T氧气顶吹转炉两座、吹氩站两座、8m弧4机4流方坯连铸机两座。铁水条件见表1：
表1 铁水成分
元素 Si P S
范围（%） 0.15～0.74 0.064～0.133 0.022～0.061
平均值（%） 0.41 0.094 0.040
3 留渣操作过程控制
3.1 留渣炉次的确定原则及炉渣固化
需要确定留渣炉次的主要原因是若将FeO含量过高的炉渣留在炉内，炉渣不易固化，在下一炉兑铁水时易发生喷溅。
为防止留渣兑铁时产生喷溅，必须对不可留渣炉次做出明确规定：冶炼终点碳含量在0.06%及0.06%以下炉次，因炉渣中FeO含量较高，不可留渣；冶炼终点二次下枪补吹时间大于15s炉次，炉渣中FeO含量较高，不可留渣。
对炉渣固化的要求：（1）溅渣护炉枪位采用“高—低—高—低”模式，溅渣至炉口无颗粒渣飞出；（2）若留渣量大，溅渣护炉时可加入100kg左右生白云石，促进炉渣降温；（3）溅渣护炉完毕后，摇炉至炉前人工确认固化效果；（4）先加废钢，后兑铁水，用废钢对炉渣进行再次冷却。
3.2 留渣操作枪位控制
终点渣中有较高的FeO、MgO、MnO含量，并且终渣具有一定的碱度和温度，这些因素有利于初期渣的形成，留渣炉次冶炼前期炉渣流动性不是限制反应进行的关键因素。因此在冶炼前期需要适当降低枪位以增强炉内搅拌力，促进脱硅、脱磷反应的进行。降低前期枪位还可以有效均匀炉内成分，避免起碳火时的剧烈喷溅。因此将前期枪位控制在800～900mm。
碳火起来后，进入冶炼反应中期，适当高枪。此阶段枪位控制与不留渣操作基本相同，主要避免中期返干。中期枪位控制在900～1100mm。
进入冶炼后期，因留渣炉次渣量较大，渣层较厚，影响氧气射流冲击深度，若拉碳枪位过高易造成终点碳偏高，渣中FeO含量升高。因此在留渣炉次拉碳枪位控制在700mm左右，并且必须保证降枪时间不小于1min。供养强度控制在3.3～3.5Nm3/min·t。
3.3 留渣操作渣料控制
从留渣操作工艺原理可知终渣中的CaO和MgO留至下一炉可以有效降低下一炉的石灰消耗和白云石消耗。碱度相同的情况下，每炉少加200～300kg石灰，少加500～600kg生白云石。头批料加入总量的1/2，剩下的1/2再分2～3批加入，且要在9min之前加完。加料太晚，渣料不易完全熔化，易后期低温。渣料消耗情况见表2：
表2 渣料消耗情况
石灰消耗（kg/t） 白云石消耗（kg/t）
不留渣 50.1 30.19
留渣 46.2 17.5
在2014年9月至12月留渣率稳定在70%以上，并按上述原则配加石灰，终渣成分如表3所示，留渣炉次碱度略有降低，MgO含量下降1.81%，但可以满足溅渣护炉
要求。
表3 终渣成分对比
碱度 MgO TFe
不留渣 3.41 10.01% 12.88
留渣 3.31 8.2% 13.09
3.4 留渣操作温度及成分控制
留渣炉次因有效利用了上一炉的CaO和FeO，同时初期渣形成较早，有利于脱磷，因此留渣炉次的脱磷效果要好于不留渣炉次。但留渣炉次减少了前期渣料的加入量，因此必须增加废钢比或配加球团矿以抑制前期温度的过快上升，若前期温度上升过快在热力学上不利于脱磷反应的进行。
表4 终点磷硫成分对比
C（%） P（%） 脱磷率 S 脱硫率
不留渣 0.08 0.014 82.6% 0.027 33.8%
留渣 0.09 0.010 86.9% 0.025 34.2%
3.5 连续留渣炉次控制
理论上连续留渣炉次越多，则炉渣的循环利用率越高，越能体现出留渣操作的优势。但在实际生产中发现随着连续留渣炉次的增多，给冶炼过程带来以下两方面困扰：一方面，连续留渣炉次越多，炉内渣量增多，渣层变厚，严重影响氧气射流的冲击深度，在拉碳时易将碳拉高，需要再次补吹，致使冶炼周期延长，并造成终渣FeO含量升高；另一方面，渣量增大后若溅渣护炉前不倒出一部分炉渣，则溅渣护炉时间延长，致使冶炼时间延长。若溅渣护炉前倒出部分炉渣倒渣量不易掌握，同时也延长了冶炼周期。
表5 连续留渣炉次平均溅渣时间情况
连续留渣炉次 造新渣 第一炉 第二炉 第三炉 第四炉 第五炉 第六炉 第七炉 第八炉
溅渣时间（s） 91 104 123 136 145 156 168 211 236
从表5可知，溅渣时间随连续留渣炉次的增多而延长，因此将连续留渣炉数确定为5炉，连续留渣5炉后倒尽残渣，重新造渣。并且为防止炉渣过多，在测温取样时将炉体多摇1°～2°，尽可能地在炉前多倒渣。采取上述措施后，在避免渣量过大的同时也可以有效避免渣中P2O5的富集。
表6 连续留渣炉次终渣P2O5含量
连续留渣炉次 造新渣 第一炉 第二炉 第三炉 第四炉 第五炉
渣中P2O5含量（%） 1.88 2 2.02 2.03 1.96 2.02
从表6可知，留渣开始后终渣P2O5含量有所上升，但每炉倒出部分炉渣后，留渣炉次终渣P2O5含量基本保持稳定。
4 对炼钢成本的影响
留渣操作可以降低石灰消耗3.9kg/t，可以降低白云石消耗12.69kg/t。
留渣操作可以有效降低钢铁料消耗，主要体现在以下两个方面：一是留渣可以充分利用炉渣中的铁元素，减少铁元素的损失；二是留渣可以较快形成初期渣，减轻前期化渣压力，为前期降枪提供了条件，前期降枪可以充分均匀前期熔池成分，减少起碳火阶段的喷溅，减少冶炼过程的铁元素损失。实际操作中降低钢铁料消耗约5kg/t。
5 结语
通过以上分析及实践证明，只要做到过吹炉次不留渣，留渣炉次保证将炉渣溅干，可以保证安全兑铁。留渣操作有利于脱磷，并且在降低渣料消耗和钢铁料消耗方面具有明显优势。但在实际操作中必须保证合理留渣量，控制好前期温度，控制好开吹和拉碳枪位，以保证终点控制和合理的冶炼周期。
参考文献
[1] 王社斌.转炉炼钢生产技术[M].北京：化学工业出版社，2008.
作者简介：肖山（1990-），男，宝钢集团新疆八一钢铁股份有限公司第一炼钢厂助理工程师，研究方向：钢铁工艺
技术。
（责任编辑：秦逊玉）
关键词：转炉工艺；留渣操作；留渣量控制；枪位控制；渣料消耗；钢铁料消耗 文献标识码：A
中图分类号：TF713 文章编号：1009-2374（2015）19-0080-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.039
转炉留渣操作是将上一炉的终渣全部或一部分留给下炉使用。终点炉渣碱度高，温度高，并且有一定的全铁含量和氧化锰含量，而且是现成的熔体，因而对下一炉初期渣的形成十分有利。留渣操作能有效降低终点钢液的磷含量，降低石灰消耗和白云石消耗，增加金属收得率。本文结合八钢40t转炉生产工艺条件和留渣操作实践，对留渣操作进行探讨。
1 留渣操作工艺原理
脱P反应方程式：
4（CaO）+5（FeO）+2[P]=4（CaO）·P2O5+5[Fe]+Q
脱磷反应需要渣中具有高FeO、高CaO含量，而转炉终渣中含有45%～50%的CaO、10%～15%的TFe，将转炉终渣部分或全部留在炉内可有效利用转炉终渣中的CaO和FeO，同时可以促进前期渣早化，进一步促进脱磷。
转炉终渣中含有8%～12%的MgO，并且有部分铁珠和FeO等铁元素，将炉渣留至炉内可以减少下一炉的白云石加入量，同时降低钢铁料消耗。
2 工艺条件介绍
设备现状：八钢公司40T产线现有40T氧气顶吹转炉两座、吹氩站两座、8m弧4机4流方坯连铸机两座。铁水条件见表1：
表1 铁水成分
元素 Si P S
范围（%） 0.15～0.74 0.064～0.133 0.022～0.061
平均值（%） 0.41 0.094 0.040
3 留渣操作过程控制
3.1 留渣炉次的确定原则及炉渣固化
需要确定留渣炉次的主要原因是若将FeO含量过高的炉渣留在炉内，炉渣不易固化，在下一炉兑铁水时易发生喷溅。
为防止留渣兑铁时产生喷溅，必须对不可留渣炉次做出明确规定：冶炼终点碳含量在0.06%及0.06%以下炉次，因炉渣中FeO含量较高，不可留渣；冶炼终点二次下枪补吹时间大于15s炉次，炉渣中FeO含量较高，不可留渣。
对炉渣固化的要求：（1）溅渣护炉枪位采用“高—低—高—低”模式，溅渣至炉口无颗粒渣飞出；（2）若留渣量大，溅渣护炉时可加入100kg左右生白云石，促进炉渣降温；（3）溅渣护炉完毕后，摇炉至炉前人工确认固化效果；（4）先加废钢，后兑铁水，用废钢对炉渣进行再次冷却。
3.2 留渣操作枪位控制
终点渣中有较高的FeO、MgO、MnO含量，并且终渣具有一定的碱度和温度，这些因素有利于初期渣的形成，留渣炉次冶炼前期炉渣流动性不是限制反应进行的关键因素。因此在冶炼前期需要适当降低枪位以增强炉内搅拌力，促进脱硅、脱磷反应的进行。降低前期枪位还可以有效均匀炉内成分，避免起碳火时的剧烈喷溅。因此将前期枪位控制在800～900mm。
碳火起来后，进入冶炼反应中期，适当高枪。此阶段枪位控制与不留渣操作基本相同，主要避免中期返干。中期枪位控制在900～1100mm。
进入冶炼后期，因留渣炉次渣量较大，渣层较厚，影响氧气射流冲击深度，若拉碳枪位过高易造成终点碳偏高，渣中FeO含量升高。因此在留渣炉次拉碳枪位控制在700mm左右，并且必须保证降枪时间不小于1min。供养强度控制在3.3～3.5Nm3/min·t。
3.3 留渣操作渣料控制
从留渣操作工艺原理可知终渣中的CaO和MgO留至下一炉可以有效降低下一炉的石灰消耗和白云石消耗。碱度相同的情况下，每炉少加200～300kg石灰，少加500～600kg生白云石。头批料加入总量的1/2，剩下的1/2再分2～3批加入，且要在9min之前加完。加料太晚，渣料不易完全熔化，易后期低温。渣料消耗情况见表2：
表2 渣料消耗情况
石灰消耗（kg/t） 白云石消耗（kg/t）
不留渣 50.1 30.19
留渣 46.2 17.5
在2014年9月至12月留渣率稳定在70%以上，并按上述原则配加石灰，终渣成分如表3所示，留渣炉次碱度略有降低，MgO含量下降1.81%，但可以满足溅渣护炉
要求。
表3 终渣成分对比
碱度 MgO TFe
不留渣 3.41 10.01% 12.88
留渣 3.31 8.2% 13.09
3.4 留渣操作温度及成分控制
留渣炉次因有效利用了上一炉的CaO和FeO，同时初期渣形成较早，有利于脱磷，因此留渣炉次的脱磷效果要好于不留渣炉次。但留渣炉次减少了前期渣料的加入量，因此必须增加废钢比或配加球团矿以抑制前期温度的过快上升，若前期温度上升过快在热力学上不利于脱磷反应的进行。
表4 终点磷硫成分对比
C（%） P（%） 脱磷率 S 脱硫率
不留渣 0.08 0.014 82.6% 0.027 33.8%
留渣 0.09 0.010 86.9% 0.025 34.2%
3.5 连续留渣炉次控制
理论上连续留渣炉次越多，则炉渣的循环利用率越高，越能体现出留渣操作的优势。但在实际生产中发现随着连续留渣炉次的增多，给冶炼过程带来以下两方面困扰：一方面，连续留渣炉次越多，炉内渣量增多，渣层变厚，严重影响氧气射流的冲击深度，在拉碳时易将碳拉高，需要再次补吹，致使冶炼周期延长，并造成终渣FeO含量升高；另一方面，渣量增大后若溅渣护炉前不倒出一部分炉渣，则溅渣护炉时间延长，致使冶炼时间延长。若溅渣护炉前倒出部分炉渣倒渣量不易掌握，同时也延长了冶炼周期。
表5 连续留渣炉次平均溅渣时间情况
连续留渣炉次 造新渣 第一炉 第二炉 第三炉 第四炉 第五炉 第六炉 第七炉 第八炉
溅渣时间（s） 91 104 123 136 145 156 168 211 236
从表5可知，溅渣时间随连续留渣炉次的增多而延长，因此将连续留渣炉数确定为5炉，连续留渣5炉后倒尽残渣，重新造渣。并且为防止炉渣过多，在测温取样时将炉体多摇1°～2°，尽可能地在炉前多倒渣。采取上述措施后，在避免渣量过大的同时也可以有效避免渣中P2O5的富集。
表6 连续留渣炉次终渣P2O5含量
连续留渣炉次 造新渣 第一炉 第二炉 第三炉 第四炉 第五炉
渣中P2O5含量（%） 1.88 2 2.02 2.03 1.96 2.02
从表6可知，留渣开始后终渣P2O5含量有所上升，但每炉倒出部分炉渣后，留渣炉次终渣P2O5含量基本保持稳定。
4 对炼钢成本的影响
留渣操作可以降低石灰消耗3.9kg/t，可以降低白云石消耗12.69kg/t。
留渣操作可以有效降低钢铁料消耗，主要体现在以下两个方面：一是留渣可以充分利用炉渣中的铁元素，减少铁元素的损失；二是留渣可以较快形成初期渣，减轻前期化渣压力，为前期降枪提供了条件，前期降枪可以充分均匀前期熔池成分，减少起碳火阶段的喷溅，减少冶炼过程的铁元素损失。实际操作中降低钢铁料消耗约5kg/t。
5 结语
通过以上分析及实践证明，只要做到过吹炉次不留渣，留渣炉次保证将炉渣溅干，可以保证安全兑铁。留渣操作有利于脱磷，并且在降低渣料消耗和钢铁料消耗方面具有明显优势。但在实际操作中必须保证合理留渣量，控制好前期温度，控制好开吹和拉碳枪位，以保证终点控制和合理的冶炼周期。
参考文献
[1] 王社斌.转炉炼钢生产技术[M].北京：化学工业出版社，2008.
作者简介：肖山（1990-），男，宝钢集团新疆八一钢铁股份有限公司第一炼钢厂助理工程师，研究方向：钢铁工艺
技术。
（责任编辑：秦逊玉）