吕明等：转炉炼钢的物料结构优化 71 成本 铁等含铁物料作为治炼原料，利用石灰石、石灰作为主 以含铁原料为例：转炉炼钢过程产生的喷溅物主 要造渣材料，利用601转炉分析了不同物料结构对钢 要是炉渣和金属铁，若以7亿转炉钢产量计，吨钢产 铁料消耗、氧气消耗量和煤气产生量的影响，探索优化 生喷溅物为0.8%计算1-四，每年产生的喷溅物约560 转炉炼钢的物料结构，降低生产成本 万：同时炼钢终点炉渣金属铁含量高达5%，若以吨 钢产生炉渣10%计算，我国每年产生的炉渣中金属铁 1实验方案 损失约为350万t,这些金属铁若不回收利用，既造成 本文研究过程中采用的含铁物料包括铁水、废钢、 资源浪费，也不利于后续炉渣的回收利用 块矿、渣钢和磁选渣铁.其中渣钢是转炉炼钢过程中 以造渣材料为例：炼钢造渣采用的石灰经历了 由于喷溅等喷出炉外的钢和炉渣的混合物，为了节约 “高温煅烧一冷却输送一加热造渣”的过程，造成了大 钢铁料，实现资源的高效回收利用，将渣钢回收并重新 量的能量浪费.同时，石灰容易吸水发生水合、碳酸化 加入转炉中作为炼钢原料再次使用：磁选渣铁是利用 反应，降低了石灰活性度，不利于炼钢过程化渣.若能 磁性吸引力将炉渣中铁等富有磁性的物质筛选出来， 将石灰的生产阶段转移至转炉内进行，既有利于降低 作为炼钢原料使用. 生产能耗，也有利于降低成本.文献B6]分析得出石 实验过程中采用不同原料组成以及石灰石和石灰 灰石代替石灰用于炼钢过程是可行的，同时发现利用 配比进行治炼，具体方案如表1所示.其中每组方案 石灰石炼钢可降低炼钢烟尘，产生更多C0气体 均以铁水为原料，同时加入废钢、渣钢、磁选渣铁、块矿 基于此，本文采用铁水、废钢、矿石、渣钢、磁选渣 中的一种或两种含铁物料. 表1实验方案 Table 1 Experimental scheme 方案 配料结构 石灰：石灰石（质量比） 渣钢、块矿、石灰石、石灰 70:30,60:40,35:65,25:75 渣钢、磁选渣铁、石灰石、石灰 65:35,55:45,45:55,35:65 3 废钢、磁选渣铁、石灰石、石灰 70:30,60:40,30:70 块矿、石灰石、石灰 100:0.60:40.0:100 的数据进行统计整合，对相同物料结构和石灰石配比 2实验结果及分析 的数据整理并取平均值，如表2所示.其中：氧气消耗 本次实验采用表1所示的物料优化研究方案，每 量均较低，主要是由于实验采用的铁水碳、硅元素较低 组方案的实验过程中，选择的铁水成分基本一致，本次 导致耗氧量减小：煤气量高主要是由于实验过程根据 实验共采集了189炉次的治炼数据，对所有实验炉次 企业自身需要，回收煤气的热值较低，因此回收量较高。 表2物料优化实验结果 Table 2 Optimization experimental results of material structure 物料消耗/(kgt) 气体消耗量/(Nm3t1) 方案 物料结构 炉数 钢铁料 渣钢 块矿 磁选渣铁氧气 煤气 渣钢+70%石灰+30%石灰石+块矿 1068.5264.42 .14.83 42.77 152.64 23 渣钢+60%石灰+40%石灰石+块矿 1068.1160.38 16.42 41.07 159.42 46 渣钢+35%石灰+65%石灰石+块 1073.5160.06 10.38 40.56 163.33 18 渣钢+25%石灰+75%石灰石+块矿 1078.1253.57 10.74 39.95164.69 渣钢+65%石灰+35%石灰石+磁选渣铁1073.53 54.92 一 21.52 44.48 154.35 9 渣钢+55%石灰+45%石灰石+磁选渣铁 1075.12 54.33 一 21.40 44.07 159.51 9 渣钢+45%石灰+55%石灰石+磁选渣铁 1078.11 53.04 19.16 43.86 164.03 8 渣钢+35%石灰+65%石灰石+磁选渣铁 1076.5264.04 一 12.79 41.80 165.44 12 废钢+70%石灰+30%石灰石+磁选渣铁 1091.52 16.07 44.56152.59 6 废钢+60%石灰+40%石灰石+磁选渣铁 1093.39 一 10.06 43.89 158.37 5 废钢+30%石灰+70%石灰石+磁选渣铁 1095.81 一 6.7742.79174.51 9 100%石灰+块矿 1083.57 21.52 40.54157.21 16 60%石灰+40%石灰石+块矿 1085.85 17.09 41.29 168.98 15 100%石灰石+块矿 1090.83 15.80 42.17183.98 8吕 明等: 转炉炼钢的物料结构优化 成本． 以含铁原料为例: 转炉炼钢过程产生的喷溅物主 要是炉渣和金属铁，若以 7 亿 t 转炉钢产量计，吨钢产 生喷溅物为 0. 8% 计算［1--2］，每年产生的喷溅物约 560 万 t; 同时炼钢终点炉渣金属铁含量高达 5% ，若以吨 钢产生炉渣 10% 计算，我国每年产生的炉渣中金属铁 损失约为 350 万 t，这些金属铁若不回收利用，既造成 资源浪费，也不利于后续炉渣的回收利用． 以造渣材料为例: 炼 钢 造 渣 采 用 的 石 灰 经 历 了 “高温煅烧—冷却输送—加热造渣”的过程，造成了大 量的能量浪费． 同时，石灰容易吸水发生水合、碳酸化 反应，降低了石灰活性度，不利于炼钢过程化渣． 若能 将石灰的生产阶段转移至转炉内进行，既有利于降低 生产能耗，也有利于降低成本． 文献［3--6］分析得出石 灰石代替石灰用于炼钢过程是可行的，同时发现利用 石灰石炼钢可降低炼钢烟尘，产生更多 CO 气体． 基于此，本文采用铁水、废钢、矿石、渣钢、磁选渣 铁等含铁物料作为冶炼原料，利用石灰石、石灰作为主 要造渣材料，利用 60 t 转炉分析了不同物料结构对钢 铁料消耗、氧气消耗量和煤气产生量的影响，探索优化 转炉炼钢的物料结构，降低生产成本． 1 实验方案 本文研究过程中采用的含铁物料包括铁水、废钢、 块矿、渣钢和磁选渣铁． 其中渣钢是转炉炼钢过程中 由于喷溅等喷出炉外的钢和炉渣的混合物，为了节约 钢铁料，实现资源的高效回收利用，将渣钢回收并重新 加入转炉中作为炼钢原料再次使用; 磁选渣铁是利用 磁性吸引力将炉渣中铁等富有磁性的物质筛选出来， 作为炼钢原料使用． 实验过程中采用不同原料组成以及石灰石和石灰 配比进行冶炼，具体方案如表 1 所示． 其中每组方案 均以铁水为原料，同时加入废钢、渣钢、磁选渣铁、块矿 中的一种或两种含铁物料． 表 1 实验方案 Table 1 Experimental scheme 方案 配料结构 石灰∶ 石灰石( 质量比) 1 渣钢、块矿、石灰石、石灰 70∶ 30，60∶ 40，35∶ 65，25∶ 75 2 渣钢、磁选渣铁、石灰石、石灰 65∶ 35，55∶ 45，45∶ 55，35∶ 65 3 废钢、磁选渣铁、石灰石、石灰 70∶ 30，60∶ 40，30∶ 70 4 块矿、石灰石、石灰 100∶ 0，60∶ 40，0∶ 100 2 实验结果及分析 本次实验采用表 1 所示的物料优化研究方案，每 组方案的实验过程中，选择的铁水成分基本一致，本次 实验共采集了 189 炉次的冶炼数据，对所有实验炉次 的数据进行统计整合，对相同物料结构和石灰石配比 的数据整理并取平均值，如表 2 所示． 其中: 氧气消耗 量均较低，主要是由于实验采用的铁水碳、硅元素较低 导致耗氧量减小; 煤气量高主要是由于实验过程根据 企业自身需要，回收煤气的热值较低，因此回收量较高． 表 2 物料优化实验结果 Table 2 Optimization experimental results of material structure 方案 物料结构 物料消耗/( kg·t － 1 ) 气体消耗量/( Nm3 ·t － 1 ) 钢铁料 渣钢 块矿 磁选渣铁 氧气 煤气 炉数 渣钢 + 70% 石灰 + 30% 石灰石 + 块矿 1068. 52 64. 42 14. 83 — 42. 77 152. 64 23 1 渣钢 + 60% 石灰 + 40% 石灰石 + 块矿 1068. 11 60. 38 16. 42 — 41. 07 159. 42 46 渣钢 + 35% 石灰 + 65% 石灰石 + 块矿 1073. 51 60. 06 10. 38 — 40. 56 163. 33 18 渣钢 + 25% 石灰 + 75% 石灰石 + 块矿 1078. 12 53. 57 10. 74 — 39. 95 164. 69 5 渣钢 + 65% 石灰 + 35% 石灰石 + 磁选渣铁 1073. 53 54. 92 — 21. 52 44. 48 154. 35 9 2 渣钢 + 55% 石灰 + 45% 石灰石 + 磁选渣铁 1075. 12 54. 33 — 21. 40 44. 07 159. 51 9 渣钢 + 45% 石灰 + 55% 石灰石 + 磁选渣铁 1078. 11 53. 04 — 19. 16 43. 86 164. 03 8 渣钢 + 35% 石灰 + 65% 石灰石 + 磁选渣铁 1076. 52 64. 04 — 12. 79 41. 80 165. 44 12 废钢 + 70% 石灰 + 30% 石灰石 + 磁选渣铁 1091. 52 — — 16. 07 44. 56 152. 59 6 3 废钢 + 60% 石灰 + 40% 石灰石 + 磁选渣铁 1093. 39 — — 10. 06 43. 89 158. 37 5 废钢 + 30% 石灰 + 70% 石灰石 + 磁选渣铁 1095. 81 — — 6. 77 42. 79 174. 51 9 100% 石灰 + 块矿 1083. 57 — 21. 52 — 40. 54 157. 21 16 4 60% 石灰 + 40% 石灰石 + 块矿 1085. 85 — 17. 09 — 41. 29 168. 98 15 100% 石灰石 + 块矿 1090. 83 — 15. 80 — 42. 17 183. 98 8 · 17 ·