海绵铁在转炉炼钢企业中的应用调查（2）--JG
JG宽厚板厂210t 转炉转炉入炉铁水温度较高，目前入炉铁水温度在1350-1450 ℃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，使用直接还原铁代替部分优质废钢。
因此，在210t 转炉上进行了直接还原铁代替部分废钢的应用试验，了解采用直接还原铁对转炉冶炼的影响。
1 试验条件
试验过程中采用直接还原铁颗粒状球团，其理化指标见表1
试验过程直接还原铁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，其密度小导致部分漂浮在表层，直接还原铁球部分铁以FeO 形式存在，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。随着直接还原铁的加入，影响了熔池前期温度上升的速度，直接还原铁部分铁以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%，直接还原铁加入量在废钢比例21%时，冶炼前期直接还原铁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%，还原铁加入量达到废钢比例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，对于低硅铁水还原铁加入量在废钢比例21%或40%时，基本解决上述问题。对于铁水硅在0.50%以上时，还原铁加入量在废钢比例21%以下时，可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。
2.2 直接还原铁对转炉终点磷、硫的影响
2.2.1 直接还原铁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：
结合铁水“高温低硅”的特点，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，为了加速石灰熔化造前期渣，需要靠大量的铁的氧化物来实现，而直接还原铁能够快速熔化, 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。
实际生产过程统计显示，在没有增加石灰消耗前提下使用直接还原铁的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有所提高。
2.2.2 加入直接还原对终点硫的影响
由于直接还原铁硫含量比铁块低，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降低有利，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。
2.2.3 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，制约转炉正常生产。正常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。实验数据显示，直接还原铁的使用降低白云石、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，直接还原铁内部价格为2000 元/吨，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，达到降低成本的最优目标。
（3）使用直接还原铁转炉化渣能力加强，脱磷能力提高，脱硫负担减轻，同时也有利于总渣量的降低，从而降低了熔剂成本和钢铁料消耗。
（本文转自相关公开发表文献！）