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255m3高炉冶炼不锈钢母液工业试验
李一为1丁伟中1郑少波1游锦洲1鲁雄刚1徐建伦1
徐匡迪1张凯2徐心强2方音2姜敏2杜洪缙2
(1.上海大学上海市钢铁冶金重点实验室，上海200072；
2.上海宝钢集团上海一钢公司，上海200431)
摘要首次在255m3高炉上进行了冶炼不锈钢母液的工业试验，生产铬含量5%～21.3%的不锈钢母液近千吨，铬收得率达98%，炉况顺行，渣铁排放正常。为确保试验的成功，采取了保守的操作方针，入炉焦比提得较高，对原材料的磷含量也未加控制，试验中还将铬含量15.6%的35t不锈钢母液由转炉冶炼后再经连铸和轧制加工得到某种不锈钢板材，实现了不锈钢生产全流程的贯通。
关键词高炉不锈钢母液工业试验
中图法分类号TF533文献标识码A
1.前言
在高炉中通过熔融还原方法用铬矿石直接冶炼铬含量接近于最终产品的不锈钢母液，具有生产成本低、铬收得率高的特点。且高炉生产的含铬铁水可直接热送转炉进行吹炼，因此它是一项具有发展潜力的新技术[1]。
由于铬矿石较难还原，它不可能象铁的氧化物那样在高炉的中上部通过CO的气/固反应得到还原。热力学计算表明，铬矿的还原反应主要在形成熔渣后与固体碳(焦炭)或溶解在铁液中的碳接触过程中进行。所以铬矿石在高炉内的还原机理与铁矿石不同，是通过熔融还原方式进行的。
为探索用高炉生产不锈钢母液，在上海一钢公司的255m3高炉上进行了冶炼含铬铁水的工业试验。整个试验历时9天，共生产含铬铁水近千吨，铁水含铬量最高达到21.3%，铬的收得率大于98%，含铬铁水的温度达到1450℃～1500℃，满足热送炼钢的要求。工业试验达到预期目标，为我国用高炉生产不锈钢母液积累了宝贵经验。
2.试验准备
2.1实验室研究
为了确定工业试验的冶炼参数并确保试验的成功，在实验室先进行了铬铁矿及炉渣冶金性能的测试，即含铬铁矿炉料的熔融滴下实验、半球点实验和炉渣粘度实验。测定结果如下。
(1)设计的5种Al2O3-MgO-SiO2-CaO系炉渣在高于1450℃时粘度均低于10Pa·s。说明只要选择合理的炉渣渣型，熔渣就能够从炉内顺利流出并实现渣铁分离。
(2)含铬矿石炉料的熔融滴下温度要比单一铁矿石高30～40℃，且随铬矿石比例的升高，滴下温度也升高。
(3)冶炼含铬铁水时需要有较高的炉缸温度，终渣温度范围应控制在1540～1570℃，需高于铁水温度50～80℃。
2.2试验方案及生产准备
以冶炼含铬15%～17.5%铁水为目标，在运行顺利前提下冶炼含铬20%左右的铁水，铁水含硅量尽量做低。高炉利用系数控制在1.0左右，试验后期可运用各种手段试验提高利用系数的可能性。
(1)转炼顺序。普通铁水→铸造生铁(转炼阶段)→5%Cr铁水(第一阶段)→12.5%Cr铁水(第二阶段)→17.5%Cr铁水(第三阶段)→20%Cr铁水(第四阶段)→24.1%Cr铁水(第五阶段)。
计算了各目标阶段的原料组成、物料平衡和能量平衡以及生产中的操作参数。
(2)冶炼工艺参数。主要工艺参数确定为：①富氧率0～2%；②喷煤0～70kg/t，根据高炉冶炼情况分步调整；③风量为400～550m3/min，最低极限为400m3/min；④炉顶温度控制在≤300～350℃，喷水后≤200～250℃；⑤初始冶炼强度0.8～0.9。
(3)高炉设备准备。生产上为提高风速，活跃炉缸，将高炉原<130mm风口小套换成<100mm；恢复以前堵塞的三个风口，保证10个风口全部送风。
(4)原燃料准备。工业试验期间严格控制原燃料质量。铬铁矿采用澳大利亚块矿，该铬矿属易还原的铁铬尖晶石矿。原材料成分分别见表1～3。
表1矿石原料成分
Table1Compositionofores
种类Cr2O3TCrFeOFe2O3TFeSiO2Al2O3MgOCaOPSCr/Fe澳铬矿37.3625.56—13.5213.3610.2115.18—0.0060.0111.89南非矿0.1093.4365.484.171.200.020.040.0500.006澳铁矿0.1192.8265.062.761.62—0.050.0500.090海南矿1.2578.9756.2516.250.800.280.500.0200.250烧结矿6.6856.505.421.712.1710.050.0700.030表2焦炭、煤成分
Table2Compositionofcokeandcoal
工业分析挥发分成分固定碳灰分挥发分水分硫CO2COCH4H2N2O2H2O青龙山焦炭86.1612.381.207.100.5033.6733.673.336.6716.67焦作煤81.4611.866.651.320.3226.476.6247.5219.40表3含碳原料灰分及熔剂成分
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