田國，高磊，李長江，李彬，王英

（新疆昆玉鋼鐵有限公司）

1 前言

隨著轉爐技術的不斷突破，轉爐高效性逐步提升。轉爐實現(xiàn)快速、高效生產(chǎn)，冶煉過程中的供氧吹煉工藝是其最重要的一環(huán)。降低轉爐吹煉氧氣消耗是實現(xiàn)轉爐達標工序能耗的關鍵項次，而作為供氧設備的氧槍噴頭在整個吹煉過程中起著至關重要的作用，文章介紹了新疆昆玉鋼鐵60t轉爐通過優(yōu)化改進氧槍噴頭設備參數(shù)及工藝技術調整，降低了氧耗，促進了轉爐生產(chǎn)成本的進一步降低。

2 問題的提出

新疆昆玉鋼鐵有限公司制氧機制氧能力基本穩(wěn)定在7500～8000m3/h，煉鋼廠60t轉爐通過對冶煉周期及生產(chǎn)各要素的優(yōu)化攻關，產(chǎn)能釋放后，每小時產(chǎn)鋼量達到150t。按照工藝優(yōu)化前50m3/t的冶煉氧氣消耗核算，每小時用氧量達到7500m3/h，加之連鑄系統(tǒng)鋼坯切割等其它用氧點消耗，制氧機制氧能力只能滿足煉鋼系統(tǒng)氧氣消耗，無法供給煉鐵高爐富氧操作，氧氣消耗不夠用只能使用液氧氣化等手段彌補高爐富氧用氧，不利于生產(chǎn)組織協(xié)調及成本優(yōu)化。

為此，綜合平衡公司能源消耗，結合各個生產(chǎn)系統(tǒng)實際生產(chǎn)負載，將優(yōu)化降低轉爐吹煉氧氣消耗進一步平衡氧氣消耗，確定為重點控制目標。通過調整轉爐吹煉工藝、優(yōu)化氧槍噴頭結構、渣化制度的優(yōu)化及縮短吹煉周期做優(yōu)化設備運行參數(shù)等一系列實踐措施，最終降低了氧氣消耗，促進各用氧系統(tǒng)產(chǎn)能最大、最優(yōu)化，同時公司產(chǎn)能實現(xiàn)了進一步提升。

3 轉爐吹煉氧耗系統(tǒng)工藝優(yōu)化實踐

3.1 轉爐氧槍噴頭設備參數(shù)優(yōu)化

轉爐氧槍選型主要根據(jù)轉爐生產(chǎn)能力的大小、原料條件和爐氣凈化設備的能力來決定其管徑大小。氧槍噴頭的設計兼顧到轉爐的爐膛高度、直徑大小、熔池深度等參數(shù)及氧氣供應情況、前后工序的銜接等因素來確定其孔數(shù)、噴頭出口的馬赫數(shù)、氧流股直徑和供氧強度。

結合實際情況，煉鋼廠60t轉爐在工藝設計初，選擇氧槍尺寸總長度設計為16.82m，直徑219mm。

氧槍噴頭是供氧系統(tǒng)的核心部位，其設備參數(shù)設計是氧槍使用的關鍵。為此，通過現(xiàn)場測量、試驗摸索，積累了大量的使用試驗數(shù)據(jù)，提出了進一步優(yōu)化氧槍噴頭的思路。氧槍噴頭的優(yōu)化調整必須預先確定轉爐的裝入量，兼顧考慮合適的爐容比，還需保持合適的熔池深度。此外，為獲得平穩(wěn)快速的冶煉反應，必須保持氧氣射流對金屬熔池具有一定的沖擊深度和攪拌強度。鑒于轉爐快節(jié)奏、高強度的生產(chǎn)特點，結合60t轉爐的實際生產(chǎn)產(chǎn)能，參數(shù)的調整選取了／=0.55的設計參數(shù)。

圖1 參數(shù)優(yōu)化后氧槍噴頭尺寸示意圖

噴孔傾角的確定。針對當前使用的4孔噴頭，優(yōu)化調整了噴孔軸線與噴頭軸線之間的傾角。為避免從噴頭射出的各股射流在到達熔池表面前相交，傾角選取了較大值11.5°。從而保證了氧氣射流的穿透能力、熔池的沖擊面積及射流沖擊區(qū)的相互分開。相關的設備參數(shù)優(yōu)化調整詳見表1，圖1。

表1 轉爐氧槍噴頭設計參數(shù)調整對比表

氧槍槍頭設計參數(shù)調整后進行試驗生產(chǎn)。試驗數(shù)據(jù)分析見表2。由表2可知對比轉爐來渣時間前移30s，相應吹煉時間縮短0.9min，氧氣消耗降低約2 m3/t，取得了明顯效果。綜合對比情況來看，噴頭優(yōu)化后綜合使用效果較好。

表2 試樣爐次數(shù)據(jù)對比

氧槍噴頭調整后，轉爐純吹煉時間由原13.3min/爐縮短為12.4min/爐，平均縮短約1min，提高了轉爐冶煉節(jié)奏，轉爐產(chǎn)能得到有效提升。

從實際使用情況看,新氧槍噴頭參數(shù)調整后，由于喉口直徑大，加上沖擊面積增大，促使轉爐前期來渣時間提前約30s，前期低溫泡沫渣現(xiàn)象減輕，促進了前期化渣和脫磷脫硫效果，吹煉過程平穩(wěn)，減少了噴濺、返干現(xiàn)象。

3.2 轉爐吹煉工藝參數(shù)優(yōu)化

轉爐冶煉的整個過程都是伴隨著氧氣吹煉發(fā)生固廢的融化、渣化、吸附凈化、氧化及物質的相化轉變。

確定了合適的供氧工藝制度后，轉爐冶煉過程中需要不斷調節(jié)氧槍槍位及氧氣流量。通過調節(jié)氧槍槍位來控制吹氧脫碳，要求脫碳反應均勻地進行，合理地控制槍位能夠保證碳氧反應的順利進行?？刂撇粌H要考慮到各冶煉時期脫碳反應的特點，而且也要考慮到各時期的化渣、脫硫脫磷的需要和當時爐況等因素。

實際操作運行過程中，通過不斷優(yōu)化轉爐氧槍槍位距離金屬-鋼渣液面的高度來實現(xiàn)合理的吹煉工藝操控，經(jīng)試驗摸索優(yōu)化了轉爐吹煉槍位及流量，要求轉爐開吹流量控制區(qū)間15000～15500m3/h，槍位距離液面850mm；過程流量不低于12500m3/h，槍位在1000～1500mm；終點拉碳流量不低于14500m3/h，槍位在850mm以內。

通過上述參數(shù)的優(yōu)化調整，基本達到了吹煉過程碳氧反應平穩(wěn)、周期縮短、氧氣消耗可控的目標。氧槍流量及槍位調整前后前后對比見圖2、圖3，吹煉工藝調整前后對比見表3。

圖2 氧槍流量調整前后對比

圖3 氧槍槍位調整前后對比

表3 吹煉工藝調整前后試驗爐次數(shù)據(jù)對比

4 結束語

復吹轉爐吹煉周期決定著轉爐的高效性，昆玉鋼鐵煉鋼廠60t轉爐通過對氧槍系統(tǒng)配置參數(shù)的優(yōu)化調整、轉爐吹煉工藝探索試驗、供氧強度的優(yōu)化，逐步實現(xiàn)了氧氣消耗＜46m3/t的消耗目標，有效降低了煉鋼工序能耗，降低了生產(chǎn)成本。