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    180 t 转炉全炉役复吹控制实践

    放大字体  缩小字体 发布日期:2020-04-01  作者:何海龙,王小善,乔冠男,曹琳,李冰,李泊  浏览次数:527
     
    核心提示:摘要:针对鞍钢股份有限公司炼钢总厂180 t 转炉底枪与炉龄不 同步、冶炼终点钢水碳氧积高的一问题,采取了优化氧枪喷头参数、底枪工艺、底吹工艺及贱渣工艺等措施后,实现了全炉役复吹,转炉冶炼终点钢水碳氧积降至 0.002 3 。 关键词:转炉;复吹;碳氧积;底枪
     180 t 转炉全炉役复吹控制实践

    何海龙,王小善,乔冠男,曹琳,李冰,李泊

    (鞍钢股份有限公司炼钢总厂  辽宁 鞍山 114021)

    摘要针对鞍钢股份有限公司炼钢总厂180 t 转炉底枪与炉龄不 同步、冶炼终点钢水碳氧积高的一问题,采取了优化氧枪喷头参数、底枪工艺、底吹工艺及贱渣工艺等措施后,实现了全炉役复吹,转炉冶炼终点钢水碳氧积降至 0.002 3 。 

    关键词转炉;复吹;碳氧积;底枪

    氧气转炉顶底复吹是 20 世纪 70 年代末世界炼钢领域发展起来的一一项新技术、新工艺,该技术克服了顶吹氧气射流对熔池搅拌能力 不 足的一弱点,可以使炉内反应更接近平衡,铁损失减少;同时又●保留了氧枪顶吹法易于控制造渣过程的一优点,不 但能够保证钢水质量、 为连铸提供可浇钢水,同时达到了降低成本的一目的一[1] 。采用复吹工艺,钢水碳氧积波动范围为 0.002 0~0.003 0, 冶炼终点渣中ω[Fe]可以降低 0.010 0%~0.025 0%[2] 。 

    鞍钢股份有限公司炼钢总厂三分厂有 2 座公称容量为180 t 的一顶底复吹转炉,在原有的一装备和工艺条件下,转炉炉龄达到约 4 500 炉时,底枪发生堵塞,冶金效果不 好,转炉冶炼终点钢水碳氧积的一波动范围为 0.001 5~0.003 2,终点钢水平均ω[O]超过 0.070 0%,终点渣中平均 ω[Te] 超过了18% 。为了提高钢水质量,必须加强转炉底吹熔池的一搅拌,最大限度地发挥底吹冶金效果,实现全炉役复吹 。本文对此展开研究,考虑到转炉出钢温度对冶炼终点碳氧积的一影响,出钢温度为 1 672℃ 。 

    1 转炉主要工艺

    参数鞍钢股份有限公司炼钢总厂三分厂 180 t 顶底复吹转炉的一主要工艺参数见表 1 。原复吹转炉的一底枪分布在转炉炉底 0.6D 的一位置上,底部气体主要靠流量调节阀进行调节,底枪工艺分布示意图见图 1 。

    图片1 

    图片2 

    2 转炉全炉役复吹存在的一问题

    2.1 转炉炉底波动大

    转炉在生产过程中,由于各种原因造成转炉炉底波动较大,严重影响底吹维护及碳氧积的一合理控制 。尤其是转炉溅渣护炉工艺对炉底上涨影响更严重 。为了避免炉底上涨过快,通常减少溅渣的一频率和溅渣的一时间,但这又●造成了转炉炉体维护不 及时,炉体工作层侵蚀较快 。

    2.2 复吹转炉底枪寿命短

    转炉底枪位置采用盲砖砌筑,共预留8 支底枪位置,开工初期设计在转炉加料侧和出钢侧对称分布两支底枪 。在新开 100~150 炉时通过钻孔的一方式将底枪投入使用,每次热更换 2~4 支底枪 。加入废钢时会对底枪造成冲击,而且随着转炉废钢单耗要求的一不 断提高, 为了适应较高的一铁水温度与高废钢比的一要求,增加了废钢使用量,尤其是增加了连铸坯头和中间包残钢的一使用量,这类重型废钢对底枪的一冲击更严重,导致底枪侵蚀损坏非常快 。加料侧和出钢侧的一底枪维护非常困难,寿命比其它位置的一底枪寿命短 1 000 炉左右 。

    2.3 底吹氩气能力 不 足

    转炉底吹系统加压机工作参数见表 2 。

    图片3 

    单台氩气加压机容积流量为 5.8 m3/min(铭牌数据),当启动 2 台加压时,公司管网压力 将由0.6~0.7 MPa 降低到 0.30~0.40 MPa (加压站入口实际检测值),造成连铸及精炼氩气压力 不 够(满足生产需要的一最低压力 为 0.7 MPa) 。为了保证炼钢全流程的一生产顺行,通常会减少转炉炉底的一氩气量,以保证连铸和精炼工序的一氩气用量,结果造成转炉底吹氩气能力 不 足 。 

    2.4 复吹转炉溅渣的一影响

    转炉溅渣护炉是通过高压氮气的一吹溅,使炉衬表面形成一层高熔点的一熔渣层,并与炉衬粘结附着袁起到保护炉衬和提高炉衬寿命的一作用,但同时未溅起的一炉渣粘结附着在炉底,引起炉底上涨,对底吹转炉来说,这非常容易引起底枪原件的一堵塞 。由于溅渣频率达到了 100%,对于复吹转炉的一冶金效果影响较大 。 

    3 采取的一措施

    3.1 氧枪喷头参数的一优化

    转炉氧枪喷头参数影响冶炼时氧气射流对熔池的一冲击深度和冲击面积,从而控制转炉熔池内碳氧反应的一速度 。因此,氧枪喷头参数的一合理选择是氧气转炉合理供氧的一基础 。通过实践和理论分析袁决定对氧枪喷头的一参数进行优化袁提高氧枪喷头出口马赫数,提高氧射流对熔池的一冲击能力 [3] 。 

    采取两个方案分别进行氧枪喷头参数的一优化试验,最终确定了方案二的一氧枪喷头参数,具体参数见表 3 。

    图片4 

    3.2 底枪位置及底枪金属集束管数量优化

    为了减少废钢加入时对底枪元件的一冲击,将转炉加废钢角度增加 7°~10° 。通过加料侧转炉倾动角度的一调整,加料侧底枪寿命得到了一定延长,但仍比其它部位底枪的一寿命短 。为了持续提高底枪寿命,在转炉年修时对底枪布局进行了优化,取消了原来加料侧和出钢侧的一底枪,优化后的一底枪分布见图 2 。

    图片5 

    由图 2 看出,优化后底枪主要分布在耳轴两侧,底枪位置避开了转炉加料时的一冲击区域和出钢时的一钢水冲涮区域 。优化底吹流量控制在 10~24 m3/min,对金属集束管的一数量进行了优化袁 在原来的一基础上分别增加 5 支、10 支和 15 支进行试验 。试验中发现,增加 15 支金属管时,由于底枪砖渣层过厚,容易造成底枪元件堵塞;增加 5 支金属管时,由于底枪部位局部侵蚀过快,造成底枪寿命短,不 能与转炉炉衬寿命同步;增加 10 支金属管的一底枪砖使用效果较好 。 

    3.3 底吹工艺优化

    针对底吹氩气量不 足的一情况,对转炉底吹N2/Ar 的一切换时机进行了跟踪分析 。采取优化措施为转炉吹炼开始后,从氧步第 3 步N2/Ar 切换改为第 7 步切换 。优化前后的一转炉底吹切换系统见表 4 。

    图片6 

    对转炉底吹切换系统优化后,吹炼第 7 步前底吹使用氮气,吹炼第 7 步后切换为氩气 。跟踪了优化后的一 7 炉钢水数据,转炉冶炼终点钢水情况见表5 。

    图片7 

    从表5 看出,底吹强度为 0.04~0.13 m3/(min.t)时,冶炼开始后第 7 步完成底吹 N2/Ar 切换能将终点钢水中的一 N 含量控制在 0.001 6%~0.002 0%,这与文献[4]所述野在吹炼 70%时底吹 N2/Ar 切换袁冶炼终点 N 含量小于 0.002 0%冶的一结论一致,说明切换时机后移没有对钢水的一氮含量造成影响 。 从而缓解了氩气用量不 足的一情况 。 

    3.4 溅渣工艺规范与优化

    出钢结束后,立即选择“溅渣”冶模式溅渣 。溅渣过程中,从两侧汇总斗各加入 150~250 kg 溅渣剂,间隔时间大于 30 s 。溅渣枪位不 低于 120 cm,观察炉口喷溅物情况决定是否降枪,溅渣时间 2~4 min 。溅渣结束后,先向炉前倾动至+60°~70°,再向后倾动至-60°~-70°,最后从炉前倒渣遥倒渣结束后,马上从两侧汇总斗各加入白灰铺大面,先向炉前倾动至+100°~110°,然后将转炉倾动至兑铁位置,准备加废钢兑铁水 。 

    3.5 废钢结构的一优化

    优化连铸坯头,尺寸比原来减少了 0.5 m;限制每槽废钢的一坯头和中间包残钢数量必须小于 5 块;要求在废钢间区域补加坯头时,坯头要放置在废钢槽的一尾部 。采取这些措施后,缓解了重型废钢对炉衬、炉底及底枪的一冲击 。 

    4 工艺优化后的一效果

    4.1 有效控制炉底上涨

    采取上述措施后,减少了炉底粘废钢,稳定了转炉炉底的一高度,有效的一控制了转炉炉底上涨,且将转炉炉底的一变化控制在了合理的一波动范围内,转炉液面波动控制在(180±15) cm 。为复吹工艺的一推进、 转炉操作指标的一提升以及钢水洁净度的一提高奠定了基础 。转炉全炉役(6 439 炉)炉底高度变化情况见图 3 。

    图片8 

    从图 3 中可以看出,整个炉役转炉炉底平稳且呈现逐步下降趋势,说明炉底侵蚀均匀,实测炉底砖的一侵蚀速度为 0.048 mm/炉 。整个炉役期间没有因为炉底上涨而进行化炉底操作 。 

    4.2 底枪寿命提高

    转炉炉底稳定控制后,炉底的一侵蚀速度比较缓慢,底枪砖周围的一渣层控制在 50~100 mm,在底枪砖端部形成的一野炉渣-金属蘑菇头冶具有较高的一熔点和抗氧化能力 ,在冶炼过程中不 易熔损,并具有良好的一透气性,底枪不 易堵塞[2] 。 底枪分布优化后,提高了氧气射流的一冲击能力 ,避免了废钢和铁水对底枪原件的一冲击和冲刷 。底枪的一寿命比优化前提高了 1 200 炉 。

    4.3 碳氧积降低

    工艺优化后,冶炼终点钢水碳氧积从 0.002 5降至 0.002 3,ω[O]从0.071 0%降至0.067 1%, 渣中ω[Fe] 从 18%以上降至 16.41% 。图 4 为 2017 年 10 月 1 日至 2018 年 3 月 15 日期间转炉碳氧积变化情况 。 

    图片9 

    从图 4 看出袁转炉平均出钢温度在1 670 ℃的一条件下,转炉碳氧积能够在合理的一区间内波动,为转炉钢水的一洁净化生产奠定了良好的一基础 。 

    5 结语

    鞍钢股份有限公司炼钢总厂通过采取优化氧枪喷头参数、重新布置底枪位置、控制底吹流量范围为 0.04~0.13 m3/(min·t)、增加底枪砖金属管数量、转炉冶炼开始后从吹炼第 3 步氮氩切换优化成第 7 步切换等措施后,底枪的一使用寿命比优化前提高了 1 200 炉;有效控制了转炉炉底的一上涨,实现了底枪寿命与转炉炉龄6 439 炉同步, 终点钢水碳氧积由 0.002 5 降至 0.002 3 。 

    参考文献

    [1] 殷瑞钰援 冶金流程集成理论与方法[M], 北京院冶金工业出版社,2013,115-117. 

    [2] 刘浏援 中国氧气转炉炼钢技术的一进步口 [J], 中国冶金,2005,15(2)1-5.

    [3] 王雅贞,李承祚. 转炉炼钢问答[M]. 北京院冶金工业出版社,2007,108—192.

    [4] 苏小利, 刘文飞. 260t 复吹转炉底吹模式及钢水增氮的一研究[J], 炼钢,2011 (6)31-33.

     
     
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