转炉炼钢留渣操作的几个注意事项

1、转炉炼钢留渣操作的意义是什么?

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。特别是当用中高磷铁水冶炼高碳钢或低磷钢时效果尤为明显。留渣操作能有效降低终点钢液的磷、硫含量，降低石灰消耗，同时，对于转炉剩钢的炉次采用留渣操作能避免焊渣罐，而且回收钢水，增加金属收得率和减少能源浪费。

2、留渣操作兑铁水时应如何抑制喷溅?

留渣操作在兑铁水时，铁水与炉渣接触，铁水中的C、Si、Mn、P等元素与渣中的FeO发生反应。当生成的CO气泡体积迅速膨胀，将铁水和钢渣推出炉口，导致兑铁水喷溅。由于兑铁水时温度低，铁水中Si、Mn与FeO亲和能力大于C,尤其是Si抑制了C的氧化。相关反应式如下：

[Si]+2(FeO)——(SiO₂)+2[Fe]

[C]+(FeO)={CO}+[Fe]

控制兑铁水喷溅就是抑制该反应尽量不向右边进行。从热力学条件上讲，铁水中的碳含量是一定的，抑制这个反应就是控制反应的温度、降低渣中的FeO含量、增大炉内CO的分压。

3、留渣操作兑铁水时应如何从温度上保证其安全性?

以鞍钢股份有限公司鱿鱼圈钢铁分公司260t转炉生产工艺条件和留渣操作实践为例。

兑铁水时，应控制炉内温度小于1488.4℃,就能有效抑制反应2[C]+(SiO₂)—[Si]+2{CO}-Q向右进行，从而控制喷溅的发生。在实际操作中，控制终点出钢温度不能过高，对于出钢温度高于1710℃的，可加冷料降温后再出钢;保证一定的溅渣时间和氮气压力，使渣的黏度和温度降低，氮气流量不小于54000m³/h时溅渣4～5min;溅渣时加入一定的终点改质剂或镁质熔剂进行降温。

4、留渣操作兑铁水时渣中FeO对喷溅有何影响及如何控制?

渣中FeO对兑铁水安全性的影响可以从热力学和动力学两个方面分析。在热力学方面，高w(FeO)含量的炉渣增加了氧浓度，促进反应向右进行，提高了临界喷溅温度。如果终渣的w(FeO)含量高，则应进一步地降低留渣温度，才能保证兑铁水的安全性。在动力学方面，w(FeO)高降低了炉渣的黏度，增加炉渣的流动性，炉渣的黏度直接影响了兑铁水时渣中FeO的传质速度和反应能力。提高炉渣的黏度，可以降低FeO的传质和碳氧反应的速度，提高喷溅的临界反应温度，提高留渣操作的安全性。

在实际生产中，控制炉渣终点的w(FeO)含量的方法一是避免终点过氧化和点吹，一是在溅渣时根据实际情况加入一定量的含C终渣改质剂(成分含量见表1),降低渣中的w(FeO)含量，同时生成的CO气体增大了炉内的CO气氛。对于终点渣稀的炉次，出完钢后先倒出一部分渣，然后加入一定量的稠渣剂，延长溅渣时间，溅完渣后观察炉渣的黏度情况决定是否留渣。要注意加入的稠渣剂不能集中加入，防止渣料成坨，兑铁水瞬间化开发生喷溅。对于炉渣正常的炉次可直接溅渣，然后倒出一部分，再加废钢兑铁水。

表1 终渣改质剂成分 单位：%

5、留渣操作兑铁水速度对喷溅有何影响及如何控制?

当发生喷溅时，炉口处的气体速度很高，部分炉渣由气体携带喷出炉外。根据流体力学，此时气体的流速可按牛顿公式进行计算。取兑铁水数量245t,则总的兑铁时间t必须大于2.38min,考虑到前后期兑铁水速度较慢，实际生产中兑铁水时间应大于3min兑铁水速度太快，钢渣混匀的外界动力和单位时间反应物浓度增大，不利于抑制碳氧反应。生产中可以先加废钢，然后再小流兑铁水，兑铁水第一勺要慢，见流停车，待炉内反应火焰小后再继续兑铁水。如果火焰较大，可以兑入少量铁水后，向出钢侧缓慢摇炉，让炉内反应消耗一部分氧后再正常兑铁水，以防止火焰大烧坏吊车，甚至炉内反应剧烈发生喷溅。

6、留渣操作炉次如何确定?

终点氧值大于9×10-⁴(点吹按1s增加0.1×10-⁴氧计算)不留，防止兑铁水喷溅;下炉冶炼铁水硅含量大于0.6%不留，不利于冶炼过程喷溅控制。对于剩钢炉次或终点渣稀的炉次，溅渣前倒出炉渣2/3(炉长确认，不淌钢水为原则尽量倒渣)再溅渣，保证炉渣黏稠;上炉冶炼终点正常的炉次溅渣时间必须大于4min,保证炉渣黏稠，倒渣角度172°～175°,260t转炉留渣量在5～8t,倒完渣后炉长要确认渣量及渣况。

7、留渣操作如何确定装入制度及打火操作?

装入顺序加废钢后兑铁水，留渣量5～8t可以适当提高废钢比1%。兑铁水完成后，炉渣覆盖在铁水表面，有时不易打着火。此外，废钢也要控制小块海绵铁和生铁的数量，因为海绵铁易漂在表面生铁的熔点低而传热性差，加废钢时，与炉渣接触的生铁表面先熔化，粘在炉衬上，后期不熔化影响钢的成分。打火时要集中精力观察炉口火焰情况，开吹枪位照正常吹氧低100mm,氧气流量56000m³/h(正常炉次53700m³/h),并延迟第一批渣料的加入时间。30s内打不着火要及时抬枪摇炉，避免蚀枪及爆喷。打火两次以上(含两次)时，必须抬枪倒炉放渣，防止打火时间长，FeO过多积累而发生大喷。

8、留渣操作如何对冶炼过程进行控制?

石灰溶解速度与渣成分有如下关系：

式中k—反应系数;

w-物质的百分含量。

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，前期渣在3min左右到来。这时要注意加入渣料压渣，枪位前期应偏低，控制渣中的FeO含量不过高发生喷溅。吹氧时间8min过后，如果温度不过高，基本上不会发生喷溅反应。加料可以分3～4批料加完，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。

9、留渣操作对温度制度及终点控制有何影响?

留渣操作虽然带入了一部分热量，但是这部分渣量还要吸收热量升温。因此，相同铁水废钢条件下，留渣操作热效率不及正常炉次。以260t转炉为例，冶炼过程可以减少活性石灰2～3t,轻烧白云石数量控制在7～8t。为了平衡少加入的活性石灰和轻烧白云石消耗的热量，采取提高废钢比1%或多加入1t矿石。若过程温度过高，炉渣比较活跃，发生高温喷溅对炉衬的冲刷和侵蚀极为严重，而且喷溅含铁量高，严重影响金属收得率，因此，要十分注意冶炼过程热平衡的控制。终点火焰白亮，易造成高温假象。若留渣量过大，终点渣面高，氧射流穿透能力减弱，降碳速度慢。尤其补吹降碳，一定要充分考虑到这一点，防止碳高事故。可以适当增大氧气流量和延长补吹时间，或者先放渣后进行补吹。实际生产中，终点拉碳时氧气流量调至56000m³/h以保证2min以上的拉碳时间。副枪终点测试后要倒炉观察渣面情况再决定是否出钢。

10、留渣操作对相关冶炼指标有何影响?

(1)对熔时的影响 留渣带入了一部分氧，在兑铁水时发生碳氧反应消耗一部分碳，这有利于缩短供氧时间。但是，溅渣时间、兑铁水时间的延长，特别是后期拉碳不易控制，碳高点吹，终点后倒炉放渣，都延长了熔时。终点拉碳时间长，增加氧气消耗。总体上留渣操作延长熔时约8min。

(2)对脱磷的影响 留渣中含有一定的CaO和FeO,有利于提高初期渣的碱度和氧化性，有利于石灰早化，渣的流动性好。铁水硅相同的条件下，留渣操作可以明显提高终渣碱度，在低石灰和轻烧白云石消耗的情况下达到相同的脱磷率。但是留渣量过大，对过程喷溅和终点控制不利，因此，留渣量5～8t为好，留渣3炉后要造新渣再留。

转炉留渣操作使前期炉渣氧化性能比较高，渣量大，增大了脱磷的分配系数，促使脱磷反应提前进行，前期就达到一个平衡状态，使之生成稳定的(4CaO·P₂O₅)或(3CaO·P₂O₅)产物，不容易产生熔点为1470℃的不稳定化合物3FeO·P₂O₅,造成中期随着温度的升高及碳的剧烈氧化，w(FeO)的降低而产生回磷的现象。因此，留渣操作可以减少后期炉内回磷。

(3)对脱硫的影响 采用留渣法提高了初期渣碱度，初期渣温度较高，改善了脱硫的所需热力学、动力学要素，有利于脱硫;同时留渣相当于渣量增大，使w(CaS)降低，脱硫率提高。但受转炉氧化气氛的限制，总脱S量不大于50%。

(4)对入炉原料结构的影响 留渣操作可以明显减少石灰单耗和轻烧白云石单耗共15kg/t左右，约4t渣料，有效降低吨钢熔剂的消耗。减少的4t渣料节余的热量可以多熔化废钢，使入炉废钢比可提高1.8%,从而降低铁水单耗和吹损。

(5)对钢铁料消耗的影响 留渣操作化渣好，去P效果明显，因此，可减少活性石灰和轻烧白云石的加入，降低总渣量。提高转炉的热效率，提高废钢比，降低铁水单耗，这都有利于降低钢铁料的消耗。实际操作中，降低钢铁料2.1kg/t。

(6)解决了剩钢炉次的冶炼 留渣操作能减少剩钢炉次带来的不利影响，有利于提高金属收得率，完全避免焊渣罐现象。