硅錳合金粒度對降低轉爐合金消耗的影響分析

陳躍軍

（新疆八鋼佳域工貿總公司）

1 前言

鋼鐵料消耗是衡量煉鋼廠生產技術水平的一項綜合性的經濟技術指標，也是轉爐煉鋼廠工藝裝備、工藝操作和各項管理水平的綜合體現。

鋼鐵料成本占煉鋼總成本約80%[1]，因而在節能降耗日益被重視的今天，降低鋼鐵料消耗是煉鋼技術人員所面臨的難題。在當前嚴峻的市場形勢下，煉鋼工序所使用原材物料多樣化，且成分不穩定，導致硅錳合金消耗存在較大波動。為進一步降低轉爐冶煉硅錳合金消耗，從八鋼公司第一煉鋼廠40t轉爐的生產實際出發，以熱軋光圓鋼筋（Hot rolled Plain Bars）HPB300-1鋼種為例，通過硅錳合金粒度大小對比試驗，提出了合適的合金粒度大小能夠降低轉爐硅錳合金加入量，從而降低轉爐煉鋼的合金消耗。

2 影響合金收得率的因素

合金元素用作脫氧合金化時，其中有一部分與鋼液中的氧發生脫氧反應，一部分與爐渣中的氧化鐵發生反應而消耗，其余部分為鋼液所吸收，其含量達到所煉鋼種成品鋼規格的要求。生產實踐表明，合金元素收得率受諸多因素影響，主要有：

（1）鋼液氧化性。鋼液氧化性主要取決于終點鋼液含碳量，終點碳含量低，鋼液氧化性越強，合金元素脫氧能力越強，則合金元素燒損量越大，合金元素收得率低。反之，終點碳含量高，則合金元素燒損量越小，合金元素收得率高。

（2）終渣含量。由于一部分合金元素被爐渣中（FeO）所氧化，爐渣中含量高，鋼液氧化性強，則合金元素收得率低。反之，爐渣中含量低，鋼液氧化性弱，則合金元素收得率高

（3）終點鋼液的殘余錳量。鋼液殘余錳量高，不僅使需要增加的錳量減少，而且鋼液殘余錳量高，鋼液含氧量低時，能使合金元素收得率提高。

（4）脫氧合金化方式。不同的合金元素其脫氧能力也不同。加入次序不同則收得率不同，對于同樣的鋼種，合金元素先加入鋼液的，其收得率就低，而后加入的元素則收得率就高。

（5）出鋼溫度。如果出鋼液溫度偏高，則合金元素收得率就會降低。

（6）出鋼下渣。出鋼時易帶渣，或出鋼時搖爐控制不當造成爐口下渣過早、下渣過多，渣中含量又高，則合金元素收得率明顯降低。

（7）合金粒度。合金粒度要合適，粒度過大，雖能沉入鋼液中，但是不易熔化，會造成成分不均勻。如果合金粒度過小，粉面、沫子較多，加入鋼包后易被裹入渣中損失合金，降低合金元素收得率。

綜上所述，影響合金元素收得率的因素固然很多，但在生產中經常變動較大的因素并不多。一般在煉鋼時只要控制好終點碳、終點溫度及過程溫度，出鋼時注意不要下渣或者少下渣。保證合金元素收得率的穩定性極為重要，否則容易造成廢品。

3 合金粒度的試驗方案

長期生產實踐發現，八鋼第一煉鋼廠40t轉爐現場硅錳合金使用較為粗放，轉爐脫氧合金化所需的硅錳合金粒度大小不一。因此，此次試驗方案是在其它條件相對穩定的情況下將冶煉鋼種所需的硅錳合金按粒度大小進行對比試驗，通過反饋回來的轉爐成品成分錳含量來分析效果。

試驗鋼種為熱軋光圓鋼筋，其成分要求如表1所示，鐵水成分及硅錳合金成分如表2和表3所示。

表1 熱軋光圓鋼筋HPB300-1的化學成分 %

表2 鐵水成分 %

表3 硅錳合金成分 %

轉爐裝入量為：鐵水（37t）+廢鋼（8t）=45t

硅錳的密度，為7.0g/cm3，表面顏色很深近乎于黑褐色，斷面呈灰白色，并有缺口。如果相互碰撞會有火花產生。

硅錳合金元素加入量計算公式[2]：

由于現在降本增效，轉爐硅錳合金加入量按照0.45%的錳規格進行配加。由表3知，硅錳合金中錳元素含量為64.88%；根據現場轉爐中期取樣的化驗結果，轉爐出鋼時的終點殘余錳含量為0.10%；錳元素的合金收得率為93%，平均鋼水量為41t。

計算可知噸鋼硅錳合金加入量為：

每爐鋼水需加入合金：5.85 t/kg 41t=240 kg

4 試驗方案的實施

經過生產實踐調研，將硅錳合金按其粒度大小分為三類，即：0～30mm、30mm～60mm、60mm 以上，如圖1所示。試驗將硅錳合金按照上述三類粒度進行分類，如圖2所示。

圖2 硅錳合金分類0～30mm、30～60mm、60mm

根據現場生產情況，由于粒度在0～30mm的硅錳合金呈粉末狀，合金收得率低，如果全部加入，必然會造成鋼水成分不穩定，出現廢品，因此不將其納入試驗中。

轉爐共試驗6爐鋼，由同一煉鋼工操作，控制過程比較穩定，終點控制的有關數據見表4。

現將分類好的硅錳合金，按照如表5的試驗方案順序加入到鋼包中。

表4 40t轉爐實測數據

5 試驗結果討論

按照表5的試驗方案，所得轉爐的成品成分如表6所示。由表6可知所試驗的6爐鋼中錳的成分都在要求范圍內。

表5 硅錳合金加入量的試驗方案

表6 轉爐的成品成分 %

圖3 不同合金粒度錳元素的成品成分

以錳元素為例進一步分析，如圖3所示。雖然錳元素的成品成分都在要求范圍內，但是不同粒度下、不同硅錳合金加入量下，依然會有區別。

硅錳合金加入量為230kg時，硅錳合金粒度為30mm～60mm，成品成分中錳元素含量為0.454%；硅錳合金粒度為60mm以上，其成品成分中錳元素含量為0.465%，提高了0.011%。

硅錳合金粒度為30mm～60mm，其加入量為235kg時，成品成分中錳元素含量為0.461%；硅錳合金粒度為60mm以上，其加入量為230kg時，成品成分中錳元素含量為0.465%。

由試驗可知，硅錳合金粒度為60mm以上時，每爐鋼可有效減少硅錳合金5kg以上。

6 結束語

轉爐鋼鐵料消耗是煉鋼廠工藝裝備、工藝操作和各項管理水平的綜合體現，降低鋼鐵料消耗，意味著原料投入減少、成本和能耗降低，具有明顯的經濟效益。

（1）對硅錳合金按照粒度分別為30mm～60mm、60mm以上進行分類對比試驗。數據表明：使用硅錳合金粒度在60mm以上進行脫氧時，每爐鋼可有效減少硅錳合金5kg以上。

（2）對于諸如硅鐵合金、硅鈣鋇合金等其他合金，也可以按照上述方法，將合金按照粒度大小進行有效分類，并細化合金的粒度使用規范。

[1]彭鋒,李曉.轉爐鋼鐵料消耗分析與對策[J]．技術經濟：2008,16(3).

[2]馮捷,張紅文.轉爐煉鋼生產[M]．北京：冶金工業出版社.