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摘要：电炉炼钢厂利用热装铁水电炉工艺冶炼高碳钢，在实际生产过程中会出现炉底上涨问题，导致电炉操作不符合相关标准，不利于生产工作的顺利开展。因此，文章主要分析了电炉使用过程中炉底上涨的原因，并且根据烧结矿洗炉原理，指导电炉冶炼高碳钢加烧结矿洗炉工作的开展，以此提高洗炉工作效率，避免发生安全问题。
关键词：电炉；烧结矿；洗炉工作
高碳钢具有高强度、高硬度、强耐磨性等优势，因此被广泛应用于工业生产领域。夹杂物含量是检测钢质量的重点，因此必须严格控制其数量，以及类型和形态。为了避免在钢液中产生夹杂物，在实际生产过程中需要对终渣的碱度进行控制。如果炉渣碱度较低，将会影响到钢液的流动性，引发炉底上涨问题，长此以往将会缩小炉膛空间，对于电炉操作的标准化造成影响。
1影响烧结矿产量和质量的因素
1.1配料结构
在烧结工艺中，应根据一定比例混合各种溶剂和燃料，其中含铁混合矿中包含铁矿粉和含铁回收剂等，因此在供应和储备烧结矿的过程中，一方面要保障烧结矿的产量和质量，同时需要合理节省烧结矿的投资［1］。
1.2烧结溶剂结构
为了满足高炉要求，需要在烧结矿中掺加生石灰和石灰石等，配料液结构对于烧结矿的强度和碱度等具有较大的影响，进而对高炉运行的稳定性造成干扰，同时还关系到整体生产效率和资金投入量等。
1.3混合料温度
如果混合物温度超过了水凝节点的温度，可避免出现水分凝结的情况，由此避免在烧结材料中产生湿层，而使得在烧结过程中湿材料层的透气性得以提升［2］。
1.4漏风率和料层厚度
如果台车出现漏风问题，将会减少烧结产量，同时会增加电力资源的使用量，因此需要规避台车漏风问题，有利于提高烧结的产量和质量。烧结燃烧顺序为自上而下顺序，保障座椅材料的致密性，将会增强中下部的储热效果。如果可以对烧结部分的透气性发挥出改善作用，将会高质量地生成烧结层，同时可以对固体燃烧发挥出控制作用。
1.5混合料水含量和燃料粒度
混合料中的水分可以消化溶剂，使颗粒效果得以提升，同时可以对各项影响料层透气性的因素进行改善和优化。但如果水分含量过高，将会对透气性造成影响，不利于充分燃烧燃料，湿度较低，混合料的颗粒功率和烧结矿产量将会受到影响［3］。通过对固体燃料粒径进行测量，并且优化分布固体燃料，可以使相关系数得以改善，避免消耗较多的热量，同时可以降低返矿率。
1.6混匀料性质
首先，原材料的成球度是决定其造球率的主要因素，但混合的时间和湿度也会对制球率产生一定的影响。其次，原材料的颗粒大小决定了混合物料的颗粒组成，一般来说，混合物料的颗粒组成主要是由物料的质量组成，它会对混合物料的性能产生一定的影响。再次，混合料的含水量对造球率和粒径有很大的影响，它从原料库到混合的过程中，要进行多次混合工作，这段时间内还会出现一些混合造球的情况。因此，在混合过程中，水的存在对一次混合和二次混合的参数都有很大影响。最后，烧结用煤的用量受原材料组成的影响较大。混合料粒径组成对混合料的性能也有一定的影响，如原料特性、加水方式、混合时间等。其中原材料特性包括组成、水分、颗粒大小和孔隙大小，水分不透水对成球率的提高有一定的作用，混合时间的长短直接关系到制备球的颗粒大小、混合时间和平均颗粒大小。
1.7设备和操作工艺参数
在生产过程中，料场混匀料机工作效率直接影响到混匀料的混匀度，同时也关系到烧结能量的消耗。而称量系统设备的准确性和稳定性关系到烧结稳定和节能效果［4］。另外，制粒系统设备运行状态关系到混匀料的性能。在开展节能工作的过程中，需要优化各烧结系统的参数。而操作人员的技术水平及责任感直接关系到节能效果。
2洗炉工作
2.1常用的洗炉方法
通常的清洗方式包括物理清洗和化学清洗。其中，物理洗炉又称热洗，通过增加电炉温度，从而产生边缘气流，气流在流动过程中可以溶解炉壁结厚部分，结厚部分软化之后将会逐渐脱落。但是也存在特殊情况，例如，在还原过程中，某些氧化铁与难熔物结合在一起，难以通过直接升温来实现熔化，同时过高的炉壁虽然可以增加熔渣的热涵率，减少熔渣的粘性，但却会导致钢水的含硅率增加，导致炉渣变得更加黏稠，从而影响炉缸的清洁工作。
在化学洗炉过程中，是利用一种能与粘结剂完全接触的洗炉剂，可以将熔渣熔点降下来，从而在相对低温下实现熔渣熔化。所以任何一种可以降低熔渣的熔点、粘性，或者使其恢复的材料，都可以用来做化学洗炉剂，常见的洗炉剂有萤石、锰矿、硅锰渣等。
2.2洗炉适用范围
2.2.1炉壁结厚
因为原料质量的影响，大幅度地改变了炉温和碱度，因此极有可能出现炉壁产生结厚，或者冷却设备漏水，出现此类问题将会影响到炉况，增加崩塌悬料，甚至会频繁产生管道气流。通过对装料进行调整，但无法实现预期目标，就需要及时开展洗炉工作，才可以对炉况进行改善。
2.2.2炉缸堆积
炉缸堆积主要是因为焦质下降，或是由于高炉长时间处于低温、高碱性状态，导致了炉缸内的热量不足，不断加剧渣性的积累，或是装置的缘故，导致了长时间的低速运行，以及不合适的通风系统，这些都很容易造成炉缸内的淤积［5］。炉缸堆积降低了高炉的接纳空气的能力，从而影响到空气的流通效果，导致了阻塞，引发憋风问题，严重时会烧毁风口部位，从而对炉况造成负面影响，需要及时开展洗炉工作。
2.2.3电炉检修停开炉时
在计划检修停开炉时期，需要开展洗炉工作，可以优化电炉使用性能，同时可以清理炉墙结构，顺利开展后续复风开炉工作。此外通过改善结渣的流动性，避免干扰电炉正常运行。
2.3洗炉操作分析
2.3.1热洗
热洗是一种采用较强的边界空气流动，并通过高温冲蚀作用来清洗炉内的炉壁，不仅可以快速地解决由于多种因素引起的炉壁上的积渣问题，同时还具有高效性的优点。但其不足之处在于，会消耗更多的焦炭，同时在高温下，会使炉前的工作变得更加繁重。
2.3.2酸洗
酸洗法主要是通过提高炉渣碱性而开展的洗炉工作。炉渣碱性的提升，可以降低炉渣的熔点和粘性，以此来清洗炉壁，消除炉内的沉积物。通常在炉中，由于石墨炭的积累，以及长时间高碱、低温度运行导致的渣性积累，利用酸洗方式可以优化洗炉效果，清洗积累的石墨谈和炉渣等，而且这种方式不会对高炉产品品质和其他熔炼性能产生不利的作用，可以优化炉况处理效果。在酸洗过程中通常是炉中加入酸性球团，因此对炉渣的碱度进行降低，达到洗炉的目的［6］。
无论利用哪一种洗炉方式，都会在一定程度上影响到炉衬或者冶炼指标，在实际工作中不仅需要对上下部调剂进行强化，同时需要提高煤气流分布的合理性。
3电炉炼钢加烧结矿洗炉
3.1炉底上涨的原因和危害
在电炉熔炼高碳素钢时，按照铁水质量比大于60%的比例进行，在电炉中加入铁水后，提高炉中的含碳量。在高炉增氧的同时，高炉中积碳和氧气的生成也会变得越来越强烈，高炉中的熔渣的氧气传氧速度低于碳氧反应的传氧速度，这是因为炉渣中FeO的迅速流失导致的。电炉在高碳钢冶炼过程中，主要是利用高铁水比模式，因此熔渣容易堆积、停留在底部，导致熔渣结块，底部积渣不断增厚，从而缩小了炉膛的空间，严重影响正常生产。当氧气枪供氧的量相同时，炉膛空间缩小，将会加剧碳氧反应，加速脱碳过程。在一定的装载量条件下，涨炉将会减少熔池的深度，在炉口处随着炉渣一起排放出大量钢液，从而降低钢液的回收率，从而导致钢材产量难以得到保障。所以，在连续化生产情况下，需要定期清理电炉。
3.2洗炉对烧结矿的要求
洗炉以烧结矿石为洗涤原料，经进料系统送入炉膛内部。通常选用的烧结矿粒度处于5~20mm范围内，冷却其温度到50℃以内，再输送到炼钢厂，经地下料仓输送到高位料仓，确保输送的烧结矿没有存在结块问题，表面不能呈现出红色，防止高温的烧结矿将会破坏上料皮带［7］。由烧结矿石的主成分可知，该烧结矿石中硫和磷含量较高，最高可达1%和1.2%。所以在冶炼过程中，需要对硫含量和磷含量的使用量进行控制。
3.3烧结矿洗炉原理
通过对熔渣的熔融温度进行调整，减少熔渣的粘性，改善熔渣的流动性，尽量熔化底部的熔渣和铁液，扩大炉膛的空间。一般来讲，添加酸的氧化物可以减少碱矿渣的粘性，添加碱的氧化物可以增加其粘性，但对酸炉渣来说情况却是相反的。但是也有一些特例，FeO虽然属于碱金属，但由于熔点较低，它可以显著地减少熔渣的熔融温度、粘性，从而达到稀释熔渣的目的。当TFe＞55%时，将FeO添加到熔渣中，可有效地减轻因碳氧反应强烈而引起的熔渣回流，从而抑制底部温升。经过2~3炉的持续投铁，消除了炉内积渣，使炉膛达到了良好的状态。
3.4洗炉操作要点
某炼钢厂的电炉在对高碳钢冶炼过程中，通过投加烧结矿完成洗炉工作，利用的铁水质量配比超过了60%。固定总装入量，如果降低了出钢量，说明已经增加了炉底，导致在炉门部位发生了钢水跑出问题，不利于高效回收钢水。通常情况下需要保证钢水回收率超过91%，如果不符合这一标准，需要添加烧结矿完成洗矿工作。
通过添加烧结矿，可使钢水中的碳发挥出消耗作用，在洗炉过程中合理添加碳，实现碳平衡目标，保证铁水比超过60%，并且结合实际情况使炉的铁水比得以提升，保证铁水的含碳量符合标准，不能改变原料中的碳含量，在冶炼过程中，技术人员需要观察泡沫情况，将适量的碳粉添加到炉内，以此来平衡含碳量［8］。为了优化电炉清洗效果，工作人员需要根据正常冶炼温度，适当地提高洗炉过程中的钢水温度，并且保证电炉出钢的温度超过1650℃。
通常需要控制电路渣中MgO含量在6%~9%范围内，如果超过这一标准，将会增加炉底，同时不利于高效地脱磷。通过添加烧结矿，渣中MgO含量将会降低，如果炉渣中MgO含量比较低，将导致严重腐蚀炉衬。通过综合分析，控制炉渣中MgO的含量在5.41%以内，就不会再次增加烧结矿用量。在洗炉过程中，需要控制炉渣碱度在2.60左右，如果超过这一标准，钢水中的杂质不利于高效去除。
在熔化和分解烧结矿的过程中都会吸收热量，因此当熔池达到特定温度值之后，才能分批、适度地添加烧结矿。添加量过多或过早，都会快速地降低熔池温度，从而使脱碳过程受到抑制。再次加热后，由于反应速率的大幅提高，将导致锅炉发生沸腾，并容易使炉门漏液。所以通常情况下，烧结矿入炉的总数量是1.3~1.5kg/t，通常是在兑铁后的炉底区内形成烧结矿。每一炉分为3批或4批，不连续地或连续地添加烧结矿，同时需要控制每次使用量在400kg范围内。
3.5总结分析
第一，在电炉中添加烧结矿开展洗炉工作，可以控制炉底上涨。因为在冶炼阶段钢液呈现出较高的温度，会损坏炉衬。炉渣具有较低的黏度，并且保持着流动性，将会产生侵蚀和冲刷作用，为了避免炉渣外溢等，就需要开展洗炉工作。第二，因为烧结矿具有较低的密度，并且漂浮在熔池之上，不利于和钢液混合，由于炉渣的氧化性明显，难以充分利用烧结矿中的金属铁，同时和炉渣发生氧化作用，导致最终流失。而烧结矿的含铁量较高，因此不会影响到钢水回收工作。第三，烧结矿洗炉必要条件为铁水比超过60%，才可以优化洗炉效果。因此工作人员需要严格控制烧结矿的加入次数和数量，同时需要合理选择烧结矿的加入时间。在铁水加入之后，炉内的碳氧反应将会变得剧烈，从而不断提高温度，加入烧结矿将会引发电炉内部出现沸腾的情况。第四，洗炉过程中会影响到电力资源消耗量和物料消耗量等，因此在开展洗炉工作之前，工作人员需要综合考虑上述影响因素，采取合适的处理措施。例如，在对低牌号钢种生产过程中利用洗炉的钢水，在一定程度上对钢水的负面影响进行控制。第五，通过添加烧结矿可以保证洗炉工作的安全性和高效性，对炉底上涨问题发挥控制作用，保证电炉操作的标准性。
4结束语
文章首先分析了烧结矿产量和质量的影响因素，其次概述了洗炉工作，为了高效利用烧结矿，优化电路使用效果，需要在电炉炼钢过程中通过添加烧结矿完成洗炉工作，对比其他洗炉方法，添加烧结矿开展洗炉工作，具有高效性和低成本等优势，在今后发展过程中需要推广利用。
参考文献
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［2］刘小明.电炉炼钢中CO2排放量监测及控制研究［J］.山西冶金，2024，47（2）：94-96.
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［4］刘向东.饱和蒸汽汽轮机发电技术在电炉炼钢烟气余热回收中的应用［J］.东方汽轮机，2023（4）：15-17.
［5］江宣.转炉炼钢和电炉炼钢的优缺点比较分析［J］.冶金与材料，2023，43（1）：83-85.
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电炉炼钢加烧结矿洗炉探讨与实践分析论文
人参与 2024-11-06 10:14:30 分类 : 理学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
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