盧純剛

(江蘇沙鋼集團(tuán)淮鋼特鋼股份有限公司， 江蘇 淮安　223002)

?

轉(zhuǎn)爐復(fù)吹工藝優(yōu)化研究*

盧純剛

(江蘇沙鋼集團(tuán)淮鋼特鋼股份有限公司， 江蘇 淮安223002)

介紹了轉(zhuǎn)爐復(fù)吹的生產(chǎn)工藝技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)化方案，對(duì)鋼水脫磷、脫硫等有害物去除的效果，以及對(duì)鋼水終點(diǎn)成分和溫度控制的影響。

轉(zhuǎn)爐復(fù)吹； 脫磷； 終點(diǎn)成分和溫度

引言

轉(zhuǎn)爐煉鋼頂?shù)讖?fù)合吹煉工藝是吸取了頂吹與底吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法的各自優(yōu)勢(shì)而發(fā)展起來的，克服了氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐和氧氣底吹轉(zhuǎn)爐工藝上的缺點(diǎn)，其設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，易于自動(dòng)控制，冶金效果和經(jīng)濟(jì)效果明顯，因此在各鋼鐵企業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。

江蘇沙鋼集團(tuán)淮鋼特鋼股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“淮鋼”)的兩臺(tái)100 t轉(zhuǎn)爐均采用頂?shù)讖?fù)吹工藝，頂吹O2，底部吹入惰性氣體Ar/N2。最初吹氬是壓力和流量固定的模式，手動(dòng)操作(往往在底吹投用時(shí)間不長(zhǎng)就被堵塞，成為單一的頂吹模式)，對(duì)轉(zhuǎn)爐不同吹煉時(shí)期適應(yīng)性不太好，爐內(nèi)沸騰現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，不安全，也影響生產(chǎn)節(jié)奏，轉(zhuǎn)爐冶煉周期長(zhǎng)達(dá)41～43 min。另外，Ar浪費(fèi)多，生產(chǎn)成本增加。

2012年7月份，淮鋼對(duì)兩臺(tái)轉(zhuǎn)爐底吹系統(tǒng)進(jìn)行改造，新?lián)QAr/N2供氣、控制、切換系統(tǒng)，與轉(zhuǎn)爐氧槍控制系統(tǒng)相連，在轉(zhuǎn)爐吹煉前期、中期、后期及時(shí)調(diào)整Ar流量。轉(zhuǎn)爐出鋼或生產(chǎn)對(duì)氮含量要求不高的鋼種，自動(dòng)切換成底吹N2模式，降低生產(chǎn)成本。底吹系統(tǒng)改造后，淮鋼摸索出頂?shù)讖?fù)吹最佳工藝參數(shù)，對(duì)復(fù)吹工藝進(jìn)行優(yōu)化，現(xiàn)在轉(zhuǎn)爐主要生產(chǎn)優(yōu)特鋼，冶煉周期35～37 min，生產(chǎn)線節(jié)奏非常穩(wěn)定，尤其是轉(zhuǎn)爐出鋼終點(diǎn)溫度、成分控制較好，也沒有爐內(nèi)沸騰現(xiàn)象，增加經(jīng)濟(jì)效益、優(yōu)化操作工藝。

1　復(fù)吹工藝技術(shù)要點(diǎn)

(1)嚴(yán)格控制加料順序。采用先廢鋼、再鐵水的裝料順序，防止透氣磚堵塞。吹氧點(diǎn)火成功后加入造渣材料石灰等，提高初期渣堿度，加強(qiáng)前期脫磷。

(2)在冶煉前、中期壓低氧槍槍位，快速化渣、成渣，加快前期脫磷速度。

(3)采用分鋼種底吹供氣模式，增加后攪拌。根據(jù)不同碳含量和不同冶煉時(shí)間而設(shè)計(jì)的底吹供氣強(qiáng)度，如表1所示，以3種典型鋼種所設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)吹工藝操作模式，如圖1所示。

表1　不同鋼種的底吹供氣強(qiáng)度

注：后攪拌時(shí)間約為1 min。

2　轉(zhuǎn)爐復(fù)吹工藝優(yōu)化后的冶金效果

2.1終點(diǎn)碳氧積

圖2為爐齡在4000爐時(shí)復(fù)吹工藝優(yōu)化前后，1620 ℃時(shí)熔池碳氧離子積的關(guān)系。由圖可見，復(fù)吹工藝優(yōu)化后終點(diǎn)鋼水碳氧積低于優(yōu)化前，這樣可以減少低碳鋼冶煉時(shí)鋼水的過氧化問題。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在1640 ℃下，鋼水終點(diǎn)碳氧積的理想值為0.0021，目前淮鋼優(yōu)化復(fù)吹工藝后，終點(diǎn)碳氧積已明顯改善，但還有一定的差距，原因是由于底吹元件數(shù)偏少(淮鋼底吹元件數(shù)為4個(gè))，鋼渣接觸面積受到限制。

圖1　轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)吹工藝操作模式

圖2　不同條件下熔池[C][O]濃度與平衡值的關(guān)系

2.2對(duì)脫磷能力的影響

圖3為渣鋼間磷分配比與爐渣堿度的關(guān)系。采用復(fù)合吹煉優(yōu)化工藝后，鋼水中磷的含量波動(dòng)在0.008%～0.015%之間，平均終點(diǎn)鋼水磷含量為0.012%。在爐渣堿度控制在2.8～3.8的范圍內(nèi)時(shí)，比改造優(yōu)化前平均終點(diǎn)鋼水磷含量降低約0.003%。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，優(yōu)化復(fù)吹工藝后，平均噸鋼節(jié)約石灰6～8 kg/t。復(fù)吹工藝優(yōu)化前后脫磷效率的對(duì)比如圖4所示。

圖3　堿度與磷分配系數(shù)之間的關(guān)系圖

圖4　脫磷效率對(duì)比

2.3對(duì)脫硫能力的影響

圖5為渣鋼間硫分配比與爐渣堿度的關(guān)系。堿度在3.5～4.5時(shí)，渣鋼間硫的分配系數(shù)波動(dòng)在3～10的范圍內(nèi)，平均脫硫率27.6%，提高約3%。圖6為復(fù)吹工藝優(yōu)化前后脫硫效率對(duì)比。

圖5　復(fù)吹轉(zhuǎn)爐堿度與硫分配比的關(guān)系

圖6　脫硫效率比較

2.4對(duì)終點(diǎn)鋼水殘錳量的影響

優(yōu)化復(fù)吹工藝后，強(qiáng)化了轉(zhuǎn)爐末期熔池的攪拌力度，使鋼渣間的反應(yīng)更加接近平衡，有效地降低了鋼水和終渣的氧化性，有利于提高終點(diǎn)鋼水殘錳含量。復(fù)吹工藝優(yōu)化前，終點(diǎn)殘錳含量在終點(diǎn)w(C)≥0.06%時(shí)，w(Mn)的波動(dòng)范圍在0.09%～0.23%之間，平均為0.16%；當(dāng)w(C)≤0.06%時(shí)，w(Mn)的波動(dòng)范圍在0.02%～0.08%之間，平均為0.04%；復(fù)吹工藝優(yōu)化后，終點(diǎn)殘錳含量有明顯提高，當(dāng)終點(diǎn)w(C)≥0.06%時(shí)，w(Mn)的波動(dòng)范圍在0.11%～0.28%內(nèi)，平均為0.20%；當(dāng)w(C)≤0.06%時(shí)，w(Mn)的波動(dòng)范圍在0.04%～0.11%內(nèi)，平均為0.07%。圖7為采用兩種工藝時(shí)，終點(diǎn)鋼水w(C)與w(Mn)之間的關(guān)系對(duì)比。

圖7　終點(diǎn)碳與錳含量之間的關(guān)系

3　復(fù)吹工藝優(yōu)化后對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉其它方面的影響

3.1供氧制度

復(fù)吹工藝優(yōu)化后，鋼渣界面反應(yīng)面積增大，渣中氧化鐵含量低，吹煉后期易造成爐渣返干，容易粘槍。在實(shí)際操作中，氧槍槍位應(yīng)適當(dāng)提高100～150 mm。

3.2造渣制度

轉(zhuǎn)爐熔池?cái)嚢韬?，初期渣形成快，易化透，?duì)轉(zhuǎn)爐吹煉前期脫磷有利，降低石灰消耗量。

3.3終點(diǎn)控制

復(fù)吹工藝優(yōu)化后，在氧槍停吹后，底部繼續(xù)吹入氬氣攪拌，故鋼中的碳和鋼水溫度都在下降，減少鋼水回磷。另一方面熔池溫度比較均勻，終點(diǎn)出鋼溫度易于控制，鋼水成分均勻。

3.4縮短轉(zhuǎn)爐冶煉周期

轉(zhuǎn)爐復(fù)吹工藝優(yōu)化后，冶煉周期由41～43 min縮短到35～37 min，利于生產(chǎn)線各工序節(jié)奏匹配。

4　結(jié)　論

淮鋼通過對(duì)兩臺(tái)轉(zhuǎn)爐復(fù)吹系統(tǒng)進(jìn)行工藝技術(shù)優(yōu)化，在有害雜質(zhì)P,S去除，鋼水終點(diǎn)溫度、成分均勻性，縮短冶煉時(shí)間，降低石灰消耗，減少爐內(nèi)鋼水沸騰事故等方面，取得了明顯效果。

2015-12-24

盧純剛(1973—)，男，高級(jí)工程師。電話：13852494329

TF724