直接还原铁球在转炉中的试验应用

闫孝伟

（山东钢铁股份有限公司济南分公司炼钢厂，山东 济南 250101）

【摘　要】济钢宽厚板厂在210t转炉上进行了直接还原铁球代替部分废钢的应用试验，了解采用直接还原铁球后对转炉冶炼的影响。结果表明,直接还原铁球在合适的比例条件下可以代替废钢，有利转炉脱磷脱硫的控制，同时也有利于降低转炉溶剂成本，控制钢铁料消耗。

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关键词 直接还原铁球；转炉控制；脱磷脱硫；渣量

0　引言

济钢宽厚板厂210t转炉随着济钢3200m3高炉的优化提升,转炉入炉铁水温度有明显升高。目前,宽厚板厂210t转炉入炉铁水温度在1350-1450度之间，铁水高温低硅可为企业带来巨大的经济效益，但高温铁水对转炉冶炼在不增加熔剂成本的同时废钢的需求量也随之增加。为缓解废钢的供应紧张，使用直接还原铁球，代替部分优质废钢。

因此，在210t转炉上进行了直接还原铁球代替部分废钢的应用试验，了解采用直接还原铁球后对转炉冶炼的影响。

1　实验条件

试验过程中采用直接还原铁球球团，其理化指标见表1。

试验过程直接还原铁球与废钢按一定的比例加入到废钢斗内，直接还原铁球加入量4-8t，通过实验数据和现象分析直接还原铁球对转炉吹炼过程的影响。

2　转炉试验情况及分析

2.1　直接还原铁球对转炉冶炼过程的影响

直接还原铁球随废钢加入转炉时，其密度小原因部分漂浮在表层，直接还原铁球部分铁以FeO形式存在原因部分随铁水兑入进行了反应，铁水兑入反应程度与铁水温度高低有着极大关系。

实验数据统计铁水兑入反应情况：

由于210t转炉采用干法除尘技术，转炉烟气存在泄爆（泄爆点：CO大于9%、O2大于6%）的特点，转炉冶炼前期需采用高枪位、低流量操作。随着直接还原铁球加入影响了熔池前期温度上升的速度，直接还原铁球部分铁以FeO形式存在，导致前期转炉熔池（FeO）偏高，FeO与碳反应吸取大量热量，对转炉前期温度影响明显。

试验过程中：铁水条件硅成分为0.20%-0.30%，直接还原铁球加入量在废钢比例21%时，冶炼前期直接还原铁球能够快速熔化，形成高FeO的前期渣,有利于低硅铁水冶炼解决来渣难的现象，由于渣中的高FeO参与脱碳反应吸取大量热量，造成转炉过程升温慢脱碳快，易造成终渣过稀。随着直接还原铁球用量增加至40%部分炉次出现冶炼前期溢渣喷溅，冶炼中期“返干”严重现象，对转炉终点温度影响较大。

铁水条件硅成分为0.50-0.60%，直接还原铁球加入量在废钢比例21%或40%时，前期出现溢渣喷溅现象明显，当铁水温度不高，直接还原铁球加入量在废钢比例40%，极易发生爆发性喷溅。

通过实验过程分析调整吹炼模式，对于低硅铁水直接还原铁球加入量在废钢比例21%或40%时基本解决上述问题。对于铁水硅在0.50%以上时，直接还原铁球加入量在废钢比例21%以下过程通过调整吹炼模式控制，实验表明高硅铁水尽量少吃直接还原铁球。

2.2　直接还原铁球对转炉终点磷、硫的影响

2.2.1　直接还原铁球对转炉终点磷的影响

下图为实验炉数取10炉为代表比较图：

结合本厂铁水新的特点“高温低硅”，冶炼时随着加入的石灰逐渐熔化，渣中（CaO）含量不断增加，（SiO2）含量相应降低，因而炉渣碱度逐渐升高。考虑到低硅铁水的渣量较少，碱度偏高，为了加速石灰熔化早造前期渣，需要靠大量的铁的氧化物来实现，而直接还原铁球能够快速熔化,直接还原铁中含有的SiO2在转炉冶炼过程中进入渣中,降低炉渣碱度,使炉渣碱度控制在合适范围内，且形成高FeO的前期渣，促进转炉前期化渣脱磷，有利对过程和终点磷的控制。

实际生产过程实验统计显示，在没有增加石灰消耗前提下使用直接还原铁炉次转炉终点磷平均为0.013％,使用全废转炉终点磷平均为0.015％，使用直接还原铁的炉次转炉平均脱磷率提高了。

2.2.2　加入直接还原球对终点脱硫的影响

由于直接还原硫含量相比铁块来说比较低，接近优质废钢中的硫含量，采用直接还原铁部分代替部分废钢，对转炉终点成品硫含量较低影响不大，对替代铁块可以降低终点硫含量，对于没经过铁水预处理的炉次，直接还原铁代替铁块或废钢的比例增加，转炉终点硫含量呈下降趋势。

2.3　直接还原铁球对转炉渣量的影响

高温铁水对转炉冶炼在不增加熔剂成本的同时废钢的需求量也随之增加。而废钢的供应紧张制约我厂210t转炉常规吹炼工艺的平均石灰消耗为43kg/t钢，吹炼终点总渣量115kg/t钢左右，矿石、石子消耗量大，因为温度过于富裕造成转炉终点渣量大，不仅造成石灰、白云石等自然资源的浪费，同时产生大量的固体废弃物；而且造成了炼钢金属料的损失增加，增加钢铁料消耗和成本。

直接还原铁球的使用，解决了废钢紧张的制约，平衡了铁水温度过于富裕，利于铁水废钢的合理调配。实验数据统计显示，直接还原铁球的使用降低白云石、石子等的消耗，吹炼终点总渣量100kg/t钢左右，降低了钢铁料消耗。

3　经济效益情况

按照山东周边2014年7月的市场情况，转炉用优质废钢价格在2500元／吨左右，钢渣制直接还原铁内部价格为2000元／吨，钢渣制直接还原铁代替部分废钢后，折合吨钢消耗降低吨钢成本2.6元/吨。

转炉辅原料用量（白云石、矿石、石子）减少吨钢降成本3.9元。转炉终渣渣量由原来的115kg/t钢降至100kg/t钢以内，按渣中全铁含量20%核算，可降低钢铁料消耗3kg/t钢。按金属料单价2200元/吨核算，吨钢降成本6.06元/吨。

4　结论

（１）转炉使用直接还原铁代替废钢冶炼工艺可行,直接还原铁代替废钢合理的比例根据铁水条件合理控制在20%-40%。

（2）使用直接还原铁代替部分废钢,解决了本厂废钢资源紧张，无法结合高炉铁水条件实时调整合适的配比，达到成本（下转第317页）（上接第304页）最优目标。

（3）使用直接还原铁转炉化渣能力加强，脱磷能力提高，同时也有利于总渣量的降低，降低溶剂成本和钢铁料消耗。

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参考文献

［1］黄希祜.钢铁冶金原理[M].北京:冶金工业出版社,2002.

［2］李清建,等．海绵铁(DRI) 炼钢试验技术总结[C]//直接还原铁在电炉炼钢中应用技术研讨会会议文集.1996．

［3］李守军,等.直接还原铁在我厂电弧炉炼钢中的应用及效果分析[J]．特钢技术,2005.

［责任编辑：汤静］