攀 鋼 技 術(shù) 1 攀鋼 提 高 釩渣產(chǎn)能實踐與探討 黃正華 （攀鋼釩提釩煉鋼廠） 摘 要 :介紹了 圍繞 提釩轉(zhuǎn)爐 增加鐵水處理量 ，提高釩渣產(chǎn)能 所進行的一系列改進措施，如加高半鋼罐，提高鐵水裝入量；優(yōu)化生產(chǎn)組織，推行 組罐 到 煉鋼 “一一對應 ”；采用 煤 氧槍 補爐 技術(shù)，縮短非 提釩 作業(yè)時間 ；增加吊車 等； 2 座提釩轉(zhuǎn)爐 鐵水 處理 量由設(shè)計值 275 萬 t 增加到 2009 年的 546 萬 t。 針對未來 鐵水 產(chǎn)量 還會 大幅 上升，提釩 轉(zhuǎn) 爐產(chǎn)能已達極限， 而 煉鋼 轉(zhuǎn) 爐 產(chǎn)能尚有富余的情況，開展了煉鋼轉(zhuǎn)爐 提釩 實踐， 分析比較了提釩轉(zhuǎn)爐與煉鋼轉(zhuǎn)爐提釩的異同，對存在問題提出了改進措施， 2009 年成功處理鐵水 38 萬 t，實現(xiàn)了鐵水全量提釩的目標，有力地保證了釩渣生產(chǎn) 。 關(guān)鍵詞 ： 轉(zhuǎn)爐 ； 提釩 ； 釩渣 ； 鐵水；處理量 0 引 言 釩是鐵水中的有價元素，也是我國 重要 的 戰(zhàn)略資源， 中國四川攀西地區(qū)蘊藏有極為豐富的釩鈦磁鐵礦， 其釩儲量占世界的 全國的 釩 制 品 生產(chǎn) 在攀鋼擁有極為重要 的地位 ，為此攀鋼提出全量 鐵水 提釩要求，充分利用含釩鐵水資源 。 攀鋼于 1995 年建成投產(chǎn) 2 座 120 t 提釩轉(zhuǎn)爐，設(shè)計 年 產(chǎn)標準釩渣 11 萬 t， 處理鐵水 275 萬 t。 1998年 攀鋼高爐鐵水產(chǎn)量就超過 275 萬 t 的 設(shè)計 處理 能力 ， 多年來 ， 通過優(yōu)化生產(chǎn)管理、 設(shè)備改造 、提釩技術(shù)優(yōu)化 等措施 ， 提釩 轉(zhuǎn) 爐的 處理能力 逐年提高，2009 年 2 座提釩 轉(zhuǎn) 爐累計處理鐵水 546 萬 t，產(chǎn)釩渣 t。 目前提釩 轉(zhuǎn) 爐產(chǎn)能已接近極限， 根據(jù)攀鋼規(guī)劃，未來 5 年 內(nèi) 鐵水量將達到 640 萬 t， 即近 100 萬 t 的鐵水不能在提釩轉(zhuǎn)爐提釩 。 由于 5 座煉鋼轉(zhuǎn)爐 尚 有富余能力， 于是進行 了煉鋼 轉(zhuǎn) 爐提釩實踐 。 釩渣產(chǎn)量與提釩處理量、釩渣品位、 產(chǎn)渣 率均有 一 定 關(guān)系， 筆者 僅針對提高提釩處理量增加釩渣產(chǎn)量的實踐進行了分析和探討。 1 影響提釩 處理能力 的限制因素 提釩 轉(zhuǎn) 爐設(shè)計處理能力不足 2座 提釩 轉(zhuǎn)爐設(shè)計裝入量 120 t， 年處理鐵水 275萬 t，隨著鐵水量的增加， 2 座提釩爐的提釩處理能力明顯不足 。 提釩轉(zhuǎn)爐非作業(yè)時間長 對 2007 年提釩 轉(zhuǎn) 爐的非作業(yè)時間進行了統(tǒng)計，結(jié)果見 表 1。 由表 1 可知，提釩轉(zhuǎn)爐的非作業(yè)時間最多的是補爐，其次是爐役檢修 ,非作業(yè)時間長達2029 h。 表 1 2007 年提釩轉(zhuǎn)爐非作業(yè)時間統(tǒng)計結(jié)果 h 補爐 爐役檢修 等鐵等罐 故障時間 打爐口時間 定修時間 合計 774 360 344 260 147 144 2029 脫硫提釩區(qū)域物流通過能 力不足 在脫硫提釩區(qū)域，脫硫跨和提釩跨各有 3臺 200 t 吊車， 高爐鐵水產(chǎn)量在 500 萬 t 以內(nèi) ， 基本 能滿足脫硫提釩生產(chǎn) 需要 ，隨著高爐鐵水 量 的增加，吊車運力不足的矛盾 也 逐步顯現(xiàn)出來 。 脫硫跨的 3 臺吊車，承擔脫硫組罐、給提釩爐掛 落空 重 罐、修 半鋼 罐工作，其中 1#吊車專門用于組罐，另 2 臺吊車要承擔組罐、給提釩爐 落空罐、掛重罐、修 半鋼罐 工作，吊車異常繁忙，吊車運力不足的問題特別突出 ， 嚴重影響生產(chǎn)節(jié)奏 。 提釩跨的 3 臺吊車，承擔給脫硫罐車落空罐、掛重罐、 給 扒渣罐車掛落重 罐 、給提釩爐兌鐵 等 工 2 2010 年第 33卷第 4 期 作， 吊車運力也極為緊張，經(jīng)常出現(xiàn)等吊 車的情況，嚴重影響提釩產(chǎn)能的發(fā)揮。 2 提高提釩產(chǎn)能 實踐 根據(jù)以上提釩產(chǎn)能影響因素的分析，做了一系列的工作，有效地提高了釩渣產(chǎn)量。 對 半鋼罐 進行加高改造，提高 鐵水 裝入量 將原來的 半鋼罐 加高 200 加裝入量，裝入量 由加高前的 125 t 提高到 135 t，每罐增加 10 t，改造后，年可增加 36 萬 t 的提釩處理能力 ，多產(chǎn)釩渣 t。 增加了 10 t 的鐵水裝入量后，由于 半鋼罐 相應地加高了 200 半鋼罐 凈空不變，裝入量增加后， 不會導致由于半鋼罐凈空不足 出現(xiàn)的脫硫噴濺大的問題。 推行 從組罐到煉鋼 “一一對應 ” 推行 “一一對應 ”生產(chǎn)模式 前， 鐵水經(jīng)脫硫提釩后，進入混鐵爐 二次 組罐， 以增加裝入量， 再兌入煉鋼爐， 存在 以下問題： 1）混鐵爐無除塵裝置， 組罐過程中， 煙塵大，不符合環(huán)保要求 。 2） 二次組罐過程中，不可避免地出現(xiàn)鐵水噴濺現(xiàn)象， 導致鐵損增加 。 3） 工序時間增加，溫度損失加大 ，不利于煉鋼生產(chǎn) 。 4） 鐵水運輸成本增加 。 針對以上問題，為提高煉鋼生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，提高 煉鋼 產(chǎn)量，改善煉鋼生產(chǎn)環(huán)境，在提釩煉鋼廠推行 從脫硫到煉鋼 的 “一一對應 ”， 取消 在混鐵爐的二次 組罐環(huán)節(jié) 。 推行從脫硫組罐到 煉鋼入爐的 “一一對應 ”，必須要保證半鋼罐裝入量，在半鋼罐進行加高改造后，具備了提高 組罐 裝入量的條件。 煤氧槍熱補償技術(shù) 補爐， 減少補爐時間 由 表 1可知， 2座提釩爐年補爐累計時間 774 h，占非作業(yè)時間的第一位，如果能減少補爐時間，將有效地提高釩渣產(chǎn)量。 目前提釩轉(zhuǎn)爐爐齡在 70008000 爐， 3000 爐左右就開始進行補爐作業(yè)。由于提釩爐 終點溫度低，平均 1 380 ，大大低于煉鋼轉(zhuǎn)爐 1 680 的終點溫度， 爐襯溫度低，補爐料燒結(jié)時間長，限制了提釩轉(zhuǎn)爐作業(yè)率的提高。 使用煤氧槍熱補償技術(shù)補爐，可有效地補 償提釩爐的溫度，提高補爐料的燒結(jié)速度，從而減少補爐時間。 煤氧槍結(jié)構(gòu)見圖 1，在煤氧槍中通入氧氣和煤氣， 補爐料扣入爐內(nèi)后，提釩爐搖至 90，先將煤氧槍伸入到爐內(nèi)，打開煤氣閥門， 通過煤氣的燃燒為 補 爐提供熱源 ，其使用效果見表 2。 圖 1 煤氧槍 結(jié)構(gòu) 示意 表 2 煤氧槍的燒結(jié)時間及補爐料的使用壽命 燒結(jié)時間 /命 /爐 范圍 平均 使用煤氧槍 2570 50 15 未使用 62120 90 15 由表 2 可知， 使用煤氧槍燒結(jié)補爐料后，在保證補爐料使用效果的前提下，補爐料的 平均燒結(jié)時間為 50 未使用煤氧槍時的燒結(jié)時間縮短了40 。 采用爐口防粘材料，減少打爐口時間 提釩爐爐帽粘結(jié)嚴重一直是困繞提釩生產(chǎn)的主要問題之一， 提釩爐口粘結(jié)主要是以下幾個 原因產(chǎn)生的： 1)從爐口倒釩渣過程中，釩渣粘在提釩爐口上，這是導致爐口粘結(jié)的主要因素。 2)給提釩爐兌鐵時，鐵水粘在爐口上。 3)提釩過程中，金屬和初期渣噴濺在爐帽部位而逐漸堆積起來。 大量粘結(jié)物堆積在提釩爐口，造成爐口變小、兌鐵困難， 每隔一段時間必須 停爐 進行 爐口 清理才能繼續(xù)生產(chǎn) 。 由于釩渣為非金屬物質(zhì)，粘結(jié) 在提釩爐口不易清理，清理的時間長，工作量大。 在提釩爐口涂一層耐高溫防粘涂層， 可以減少爐口粘結(jié)。 該涂層是用鈷、鎳、鎢等材料，在持續(xù)高溫、高壓等條件下，通過分子聚合生成的一種新型合金材料。涂層壽命長 ， 與爐齡基本同步，每爐役只需要噴涂一次，噴涂后爐口粘結(jié)物不易堆積，易清理。 其 使用效果 見表 3。 煤氣管 氧氣管 煤氣 氧氣 開關(guān) 攀 鋼 技 術(shù) 3 表 3 提釩轉(zhuǎn)爐 爐口防粘材料試驗效果 項目 爐齡 / 爐 清渣次數(shù) / 次 清渣間隔 / （ 爐 次 1） 平均清渣時間 / （ 1） 累計清渣時間 / h 原工藝 6022 41 150 92 驗 6920 24 288 28 表 3 可知， 試驗 過程中 ，該涂 層使用壽命能達到與提釩轉(zhuǎn)爐爐齡 同步 ；提釩爐口清渣間隔 爐齡 由原工藝的 150 爐提高到 288 爐；爐口清渣時間平均 28 ，較 原來 縮短 64 。 增加吊車設(shè)備，提高物流通過能力 由于脫硫跨和提釩跨的吊車運力不足，在脫硫跨和提釩跨各新增了一臺 200 t 吊車，提高了物流通過能力。 3 煉鋼爐提釩的必要性以及存在的問題和解決思路 攀鋼鐵水產(chǎn)量及提釩爐處理能力 的不足 盡管提釩爐的提釩處理能力逐年增加，但仍不能滿足高爐含釩鐵水不斷增加的要求，年設(shè)計處理275 萬 t 的提釩轉(zhuǎn)爐，通過一系列的工作，提釩處理能力逐年提高， 2007 年達到 486 萬 t。然而 2012年 鐵水量將超過 620 萬 t， 隨著含釩鐵水量的提高，提釩爐仍不能實現(xiàn)全量提釩 ，在高爐鐵水產(chǎn)量增加后，有 100 余 萬噸鐵水在煉鋼爐提釩 。 在生產(chǎn)組織上， 在以下情況 幾種情況 需要在 煉鋼爐提釩： 提釩爐檢修 ，包括爐役檢修，定修 。 脫硫或提釩吊車檢修。 年 鐵水量在 620 萬 t 以上。 煉鋼 轉(zhuǎn) 爐提釩釩渣質(zhì)量差異 在煉鋼 轉(zhuǎn)爐進行了提釩 生產(chǎn) 試驗 ， 從試驗結(jié)果（表 4） 看， 釩渣質(zhì)量較差。 表 4 煉鋼 轉(zhuǎn)爐 提釩 釩渣 質(zhì)量 及半鋼質(zhì)量 釩渣 釩渣 釩渣 半鋼余釩 /% 提釩爐 鋼爐 異 ：釩渣數(shù)據(jù)以釩渣爐樣檢測結(jié)果為準。 具體 特點 如下 ： 1) 釩渣品位 低 。平均 比提釩轉(zhuǎn)爐 釩渣 低 百分點。 2) 釩渣氧化鈣高。 平均 比提釩轉(zhuǎn)爐釩渣高 百分點 。 氧化鈣的升高，影響氧化釩生產(chǎn)過程中釩的回收率，使回收率下降 。 3) 釩渣 全鐵高。 平均 比提釩爐釩渣高 百分點，提釩過程鐵水損失加大，不利于成本的控制。 4) 半鋼余釩高。平均 比提釩轉(zhuǎn)爐余釩高 百分點， 半鋼余釩的上升， 將使 釩回收率 下降 。 煉鋼爐釩渣質(zhì)量下降及半鋼余釩高原因分析 煉鋼轉(zhuǎn)爐與提釩轉(zhuǎn)爐有很多相似的地方，都是用轉(zhuǎn)爐進行生產(chǎn)，且 轉(zhuǎn)爐 容量相同，均為 120 t 轉(zhuǎn)爐 ， 提釩 原理也相同，都 是 通過氧槍供氧， 頂?shù)讖痛?工藝 。 但煉鋼轉(zhuǎn)爐的設(shè)計是用于煉鋼 ，與提釩 轉(zhuǎn)爐有一定的差異， 煉鋼 轉(zhuǎn) 爐提釩與提釩爐提釩的 差異 如表 5 所示 2。 表 5 提釩爐與煉鋼爐氧槍差異 型號 角度 /（ ） 氧氣壓力 /氣流量 /（ m3 出口馬赫數(shù) 提釩爐 339 氧槍 10 6 000 18 000 鋼爐 535 氧槍 13 1 000 25 000 表 5 可 知 ，煉鋼爐氧槍， 氧氣流量明顯比提釩轉(zhuǎn)爐大，平均 24 000 m3/h （ 21 000 25 000 m3/h），比提釩 轉(zhuǎn) 爐高 7 000 m3/h。 流量增 加后對提釩生產(chǎn)的影響如下： 1） 升溫速度加快 4 2010 年第 33卷第 4 期 由于煉鋼爐是大流量氧槍，氧氣流量大，在同樣的時間內(nèi)升溫速度快。對煉鋼爐提釩的爐次進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)， 煉鋼爐提釩 升溫速度 /s，而提釩轉(zhuǎn)爐平均升溫速度 /s。 在同樣 終點溫度下，煉鋼爐提釩時間低于提釩爐，鐵水中釩與氧反應的時間短 ，不利于釩的氧化 ，這是轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)爐提釩半鋼余釩高的主要原因 。 根據(jù)生產(chǎn)情況，提釩轉(zhuǎn)爐平均吹氧時間 330 s，而煉鋼爐僅有 255 s。 2） 濺渣護爐導致釩渣氧化鈣高 為提高煉鋼轉(zhuǎn)爐爐齡，現(xiàn)煉鋼轉(zhuǎn)爐普遍采用濺渣護爐技術(shù) 以提高轉(zhuǎn)爐爐齡 。由于 煉鋼爐爐渣 0% 40%， 濺渣護爐后， 其 爐渣混入釩渣中，導致釩渣 開始提釩 前三爐 遠高于 提釩爐 正常水平 3） 半鋼余釩 高 煉鋼轉(zhuǎn)爐提釩半鋼余釩平均 比提釩轉(zhuǎn)爐釩高 百分點 。由于煉鋼爐升溫速度快，吹氧時間短，釩的反應時間短，導致半鋼余釩上升，鐵水中釩未能充分提取出來， 導致 鐵水釩資源浪費。 措施 探討 針對 煉鋼爐提釩存在 的問題，擬采取以下措施。 調(diào)整煉鋼爐氧氣工作壓力 由表 3 可知， 煉鋼爐氧氣工作壓力 而 提釩 轉(zhuǎn) 爐 的工作壓力為 氧氣 壓力較高，可參照提釩轉(zhuǎn)爐工作壓力進行調(diào)整，將壓力下降到 為煉鋼轉(zhuǎn)爐配置一支提釩 專 用氧槍 煉鋼用氧槍與提釩用氧槍存在較大差異， 主要表現(xiàn)在噴孔個數(shù)、喉口直徑、 角度等參數(shù)。 設(shè)計專門用于煉鋼爐提釩的氧槍， 其 參數(shù)見表 6。 表 6 煉鋼爐提釩 專 用氧槍工藝參數(shù) 氧槍型號 孔數(shù) /孔 噴孔夾角 /（ ） 出口直徑 /口馬赫數(shù) 氧氣流量 /（ m3h 1） 煉鋼爐原氧槍 5 13 35 1 000 25 000 煉鋼爐新提釩氧槍 4 12 33 6 000 18 000 由表 6 可知，煉鋼爐新提釩氧槍由原來的 5 孔改為 4 孔，出口直徑由原來的 35 為 33 少了氧氣出口面積， 氧氣流量下降到提釩爐水平。 合理組織煉鋼爐的提釩生產(chǎn)，降低釩渣 降低釩渣 量，可通過以下措施保證：一是 煉鋼爐濺渣護爐后 再 煉 2 爐鋼 才 提釩 ，降低濺渣護爐時爐壁爐渣對釩渣 影響。二是進行提釩連續(xù)生產(chǎn)，盡可能避免 提釩煉鋼交替進行。 4 結(jié)論 1） 通過優(yōu)化生產(chǎn)管理、設(shè)備改造、提釩技術(shù)的優(yōu)化等措施， 取得了很好的效果， 2 座提