石灰石在重钢转炉炼钢中的应用·1·
石灰石在重钢转炉炼钢中的应用
刘德宏王邦春胡昌志
(重庆钢铁股份有限公司一炼钢厂，重庆 401258)
摘 要 通过石灰石在转炉炼钢中的应用，分析结果表明石灰石的使用既可以起到冷却降温，保证炉内C-T协调的
作用，又可以代替部分石灰造渣，有利于脱磷反应的进行，同时可以降低生产成本。

关键词 转炉炼钢石灰石造渣
Application of Limestone in Converter Steelmaking of Chongqing Steel
Liu Dehong Wang Bangchun Hu Changzhi
(Chongqing Iron and Steel Co., Ltd., Chongqing, 401258)
Abstract The paper is based on the application of the limestone in converter steelmaking. The results indicate that the use
of limestone not only lowers the temperature and ensure the coordination of C-T, but also replaces the some lime for
slagging. In addition, limestone could accelerate the rate of dephosphorization reaction and reduce production cost.
Key words converter steelmaking, limestone, slag making
1 前言
随着钢铁市场的进一步恶化，钢铁企业内部对降本提出了更高的要求，而作为环保搬迁进行中的重钢，
其对工序降本更是迫切。

对此，重钢一炼钢厂结合公司现状，提高铁水比调整钢铁料结构，并在铁水消耗较
高炉内C-T富裕的情况下，开发了石灰石替代石灰炼钢的新工艺，从而实现了工序降本。

2石灰石替代石灰炼钢的理论基础
从理论上分析，石灰石加入转炉后，其反应为[1]：
CaCO3(s) ==CaO(s)+CO2(g)
△GΘ==169120-144.6T，J·mol−1 (1) 由式(1)的热力学数据可知，在炼钢温度下，石灰石的分解属于自发反应△G0＜0，且分解温度在900℃
左右。

因此，石灰石投入转炉内，立刻由表及里发生煅烧分解反应，由于石灰石分解吸热维持钢-渣界面较
低的温度，有利于脱磷反应的进行；同时石灰石逐层分解产生的CO2不断溢出，使其产物CaO具有较高的
气孔率和比表面积，也抑制了渣中SiO2浸入石灰内部生成高熔点的2CaO·SiO2，从而有利于化渣。

另外，石灰石分解产生的CO2气体具有氧化性，可以与金属发生发应，其反应式为[2,3]：
CO2(g)+Fe(l)==CO(g)+FeO(s)
△GΘ==4343-13.653T，J·mol−1 (2) 由式(2)的热力学数据可知，在炉内温度条件下，该反应可以自发进行△G0＜0，其产物使渣中FeO含量
·2·第九届中国钢铁年会论文集
增加，有利于前期造渣脱磷。

3应用情况
在认识了石灰石能够替代石灰进行炼钢后，重钢一炼钢厂在210t转炉上进行了石灰石工业化应用：
3.1用石灰石代替石灰造渣炼钢的好处
(1)石灰石加入转炉后分解出的CO2具有氧化性，可强化前期炉内供氧。

(2)石灰石分解会使渣-铁界面上维持较长时间的低温，有利于吹炼初期铁水脱磷。

(3)石灰生成的瞬间具有最大的活性，是炼钢最理想的活性石灰原料，这时石灰与炉渣接触，将会加快化渣速度。

(4)石灰石比重大，块度更小些也不必担心会被转炉炉气带出，入炉后急剧受热还会开裂增大表面积，加快烧成与化渣。

(5)石灰石中碳酸钙能够被完全利用，分解后CaO参与造渣，CO2参与炉内氧化反应，生成的CO可供回收。

3.2重钢石灰石在使用过程中存在的问题
(1)由于石灰石从船上岸时为防止扬尘必须进行打水处理，致使炼钢上料系统地下料仓及高位料仓经常容易堵料。

同时由于打水后其吸附水较重，若不控制加入时机，易造成钢水氢高对钢质产生影响。

(2)由于石灰石的分解会增加烟尘的产生量，若不控制加入时机，转炉吹炼过程中大量烟尘外溢，易造成环境污染事故。

3.3石灰石使用后炼钢工艺优化
重钢炼钢厂针对石灰石在使用过程中存在的问题，对炼钢工艺进行了系统优化，具体如下：
(1)为杜绝石灰石大量加入后影响除尘效果，在碳温允许的情况下进铁水前以底灰的方式加入3-4t。

(2)冶炼过程中需要补加石灰石，则根据一批料、二批料搭配加入，力争在6~8 min中期碳氧反应剧烈期前加完石灰石。

(3)由于石灰石加入后能够促进化渣，故在高铁水消耗下，用石灰石降温前期可参照常规枪位进行控制，但中后期必须根据炉口火焰情况，及时进枪防止枪位偏高发生泡沫渣喷溅。

同时若吹炼过程返干或前期化渣不良，及时上调枪位，防止氧枪粘钢。

3.4 石灰石加入后对炼钢成本及成分控制的影响情况
重钢一炼钢厂使用的石灰石中CaCO3含量为95%~97%，根据理论计算并结合实际情况，每加入1吨石灰石可替代0.5～0.6 t石灰，具体相关如下：
(1) 对成分控制的影响
表1 冶炼过程及终点成分
铁水P及终点成分
类别
铁水P/% 终点C/% 终点P/% 终点S/% 终点T/℃终点脱P率/% 2011年0.096 0.059 0.016 0.017 1653.62 83.33 2012年0.111 0.062 0.016 0.016 1655.48 85.59 2012年与2011年对比0.015 0.003 0 -0.001 1.86 2.26 从上表可以看出，使用石灰石的炉次，其脱磷效果更佳，与理论基本吻合，故对转炉过程P控有一定
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的促进作用。

(2) 对炼钢成本的影响
表2辅料消耗及成本
铁水硅含量、铁水、辅料消耗及成本
类别
铁水消耗/kg·t−1铁水硅/% 石灰/kg·t−1轻烧/kg·t−1石灰石/kg·t−1辅料成本/元·t−1 2011年895.34 0.49 49.53 21.29 0 31.90
13.29 30.70
2012年925.41 0.51 43.11 21.35
对比30.07 0.02 −6.42 0.06 13.29 −1.20
注：石灰单价按460元/t，轻烧单价按428元/t，石灰石单价按130元/t。

从上表可以看出，在投入一定量的石灰石替代石灰后，能够节约一定的石灰及总辅料成本，且能够保
证生产的顺行。

4经济效益
以2012年全年实际石灰石消耗13.29kg/t，石灰石按1：0.6替代石灰，石灰单价平均按460元/t，石灰
石单耗130元/t计算，则吨钢节约成本为：
13.29×0.60×460÷1000-13.29×130÷1000=1.94元/t
以2012年全年钢产量538万吨计算，则可节约成本1.94×538=1043.72万元
5结论
(1)在高铁水消耗炉内碳温富裕的情况下，用石灰石替代部分石灰能够保证正常的冶炼脱磷，满足现实
生产要求。

(2)用石灰石部分替代石灰对降低冶炼成本有一定的促进作用，且能够减少石灰石在烧制过程中对环境
的污染。

参考文献
[1] 李自全, 李宏, 等. 石灰石加入转炉造渣的行为初探[J]. 炼钢, 2011, 27(2): 33~35.
[2] 李宏, 郭洛方, 等. 转炉低碳炼钢及用石灰石代替石灰的研究[C]. 第16届全国炼钢学术会议文集. 北京: 中国金属学会,
2010.
[3] 李宏, 曲英. 氧气转炉用石灰石代替石灰造渣炼钢节能减排初探[J]. 中国冶金, 2010, (9): 59~62.。