海绵铁在一重电炉炼钢生产中的应用

2019-09-10 09:23:59 作者:huangj 来源: 浏览次数:0 网友评论 0

海绵铁在一重电炉炼钢生产中的应用

赵春华

      1、 概述

随着中国一重产品结构的调整,核电、压力容器、电站等产品的生产量急剧增加,从而使炼钢用的钢铁料显得十分紧张,特别是优质废钢供需矛盾更是突出。一重为了解决优质废钢的供应问题,一段时间以来购买轧钢板坯作为优质钢的钢铁料,因此作为可替代优质废钢的海绵铁应该是一重解决优质废钢供应紧张的一个选项。众所周知,海绵铁是一种优质的电弧炉炼钢原料,尤其是电炉生产优质和纯净钢所需的一种很好的原料,能起到稀释有害残余元素和显著改善钢质量的作用。但是海绵铁至今没有在电炉炼钢中进行普遍大量地使用,这其中还有很多课题没有很好地解决。

2、海绵铁在电炉中被限制使用的主要原因

2.1金属收得率低

海绵铁虽然成分指标很好,全铁很高,金属铁也高,残余元素成分也非常好。为什么在电弧炉炼钢中它的钢水收得率并不高?最主要的问题是海绵铁的氧化性太高,氧化铁没有很好地被还原。除了海绵铁中有大量的氧化铁存在外,还有大量的 SiO2存在,因此夸张一点讲,电炉炼钢加入海绵铁就象加入矿石一样,具有很强的氧化性。由于海绵铁收得率非常低,将直接影响炼钢效益。所以海绵铁这些年一直在电弧炉炼钢中没有得到大量采用与其本身的质量存在一定问题不无关系。

2.2海绵铁在炼钢中易出现大沸腾

一重在实际使用海绵铁过程中,由于冶炼设备的局限性,并没有达到太理想得效果。十多年来,用海绵铁做为部分炼钢原料,经历了很多坎坷,同时也总结了很多经验。开始使用的海绵铁,是回转窑生产的,黑色圆球状小颗粒,布袋包装。海绵铁使用比例 30%左右,主要用在加氢、核电钢的冶炼上。但是在冶炼过程中,却出现了种种异常现象,比如:海绵铁在炉底不易熔化;在钢液面上漂浮随渣子易流出;容易出现剧烈沸腾等现象。特别是当炉内形成溶池后海绵铁埋在钢水底部,也不溶解,到氧化期温度达到一定高度时,钢水剧烈沸腾,底部海绵铁突然浮起来,加剧碳氧反映造成强烈沸腾,无法控制,屡次产生喷溅。其中最为严重的一次是喷溅伤人。当时是在氧化期要结束时,火蛇从炉门口喷出,喷溅面积约几十平方米。把当时正在炉前的工人烧伤,烧伤面达到 80%,险些造成生命危险。最近几年,我们用的是隧道窑生产的海绵铁,是瓦片状的,这种海绵铁能够混在钢铁料中,大沸腾问题有所改善,但是还是时有发生,所以海绵铁的使用比例一直不敢增加。这些年,我们在海绵铁的使用上也采取了很多办法,比如在炉料的加入方面,在冶炼的控制方面等等都采取过措施,但是都没有太明显的效果。所以说这些年我们在海绵铁的使用上没有得到长足发展与其使用特点不无关系。

2.3海绵铁密度小

海绵铁的密度甚至都没有钢渣的密度大,特别是隧道窑生产的这种瓦片状的海绵铁密度更小。在炼钢时,部分海绵铁漂浮在钢渣上或钢渣中,随着炼钢的自动流渣,有些海绵铁还没有完全融化就被损失掉了,无形中也属于降低了海绵铁的收得率。我们曾经做过一次实验,用 80 吨电炉生产完全相同的两炉钢,所用钢铁料比例完全相同,其中海绵铁比例是 15%,只是装料量不同,一炉装 90 吨料,采取的是自动流渣操作,另一炉装 70 吨料,采取的是倾炉扒渣操作。装90吨料出了 80 吨钢水,烧损 10 吨炉料,收得率是 89.8%;而装 70 吨料出 65 吨钢水,,烧损 5 吨,收得率是 92.5%。所以说自动流渣操作海绵铁损失很大。可是现在先进的炼钢方式都是自动流渣,我们无法改变,但是我们可以在海绵铁的自身特点上来满足炼钢要求。所以我们提倡用压块方式或者是其它更好的方式能够提高海绵铁的密度,以解决其在电炉炼钢中的缺陷和不足。

2.4海绵铁的使用比例低

这些年,我们使用海绵铁由原来的 50%逐渐地减少到 30%到 20%到目前只用到 10%。海绵铁使用比例逐渐下降。为什么会越来越少,而且一般的钢铁厂都不太愿意用这种材料。这是海绵铁的自身缺陷导致了使用的局限性。企业的生存和发展要看企业的效益如何,目前来看,海绵铁作为炼钢的原材料在经济效益上还无法与其它钢铁料抗衡,所以在使用上越来越少。但是一重为什么这么多年又没有完全淘汰海绵铁,这说明海绵铁在一重还有应用的价值,但是随着企业管理的深入,企业会更加注重经济效益,如海绵铁在制造流程上、质量上还不能有较大的提高,相信其使用空间会逐渐变小。中国一重股份公司炼钢厂在 1993 年开始使用海绵铁。当时,随着产品结构的不断变化,一重在原有产品的基础上开发了加氢、核电、管模、超超临界电站转子等高技术含量产品,用户对产品的综合性能提出了更高的要求,对钢水中的残余元素要求也更加严格。然而一重的返回废钢由于长期的恶性循环,污染严重,各种稀有元素普遍偏高,返回废钢中残余元素的富集,已经很难保证钢水的质量要求。再加上外购废钢严重匮乏,日益增加了我单位炼钢的生产组织难度。海绵铁当时作为废钢的代用品可起到稀释钢中残余元素的作用,并可提高产品的综合性能,具有广泛的应用性。然而到了今天,海绵铁已经不是解决上述问题的唯一选项,可以考虑采购连铸坯,钢板的边角余料,甚至采购高品质生铁,因为综合考虑后者的经济效益以及在确保质量方面可能比前者更有优势,因此海绵铁为了能够占有更高的市场份额还需进一步提高质量,降低价格以获得更高的竞争优势。

3、结语

海绵铁作为电炉炼钢材料必须在质量、制造工艺和低成本上有所突破,这也是我们应该进一步研究的课题,只要我们共同努力,深入研究,攻坚克难,海绵铁作为电弧炉炼钢的理想原料相信会得到更广泛的应用。

 

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