轉(zhuǎn)爐復吹工藝優(yōu)化研究*

盧純剛

(江蘇沙鋼集團淮鋼特鋼股份有限公司， 江蘇 淮安　223002)

?

轉(zhuǎn)爐復吹工藝優(yōu)化研究*

盧純剛

(江蘇沙鋼集團淮鋼特鋼股份有限公司， 江蘇 淮安223002)

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

轉(zhuǎn)爐復吹； 脫磷； 終點成分和溫度

引言

轉(zhuǎn)爐煉鋼頂?shù)讖秃洗禑捁に囀俏×隧敶蹬c底吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法的各自優(yōu)勢而發(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，其設備相對簡單，易于自動控制，冶金效果和經(jīng)濟效果明顯，因此在各鋼鐵企業(yè)得到了廣泛的應用。

江蘇沙鋼集團淮鋼特鋼股份有限公司(以下簡稱“淮鋼”)的兩臺100 t轉(zhuǎn)爐均采用頂?shù)讖痛倒に?，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，手動操作(往往在底吹投用時間不長就被堵塞，成為單一的頂吹模式)，對轉(zhuǎn)爐不同吹煉時期適應性不太好，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)爐冶煉周期長達41～43 min。另外，Ar浪費多，生產(chǎn)成本增加。

2012年7月份，淮鋼對兩臺轉(zhuǎn)爐底吹系統(tǒng)進行改造，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、后期及時調(diào)整Ar流量。轉(zhuǎn)爐出鋼或生產(chǎn)對氮含量要求不高的鋼種，自動切換成底吹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)讖痛底罴压に噮?shù)，對復吹工藝進行優(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)爐出鋼終點溫度、成分控制較好，也沒有爐內(nèi)沸騰現(xiàn)象，增加經(jīng)濟效益、優(yōu)化操作工藝。

1　復吹工藝技術要點

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

(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間而設計的底吹供氣強度，如表1所示，以3種典型鋼種所設計的轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖痛倒に嚥僮髂Ｊ?，如圖1所示。

表1　不同鋼種的底吹供氣強度

注：后攪拌時間約為1 min。

2　轉(zhuǎn)爐復吹工藝優(yōu)化后的冶金效果

2.1終點碳氧積

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

根據(jù)經(jīng)驗，在1640 ℃下，鋼水終點碳氧積的理想值為0.0021，目前淮鋼優(yōu)化復吹工藝后，終點碳氧積已明顯改善，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)，鋼渣接觸面積受到限制。

圖1　轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖痛倒に嚥僮髂Ｊ?/p>

圖2　不同條件下熔池[C][O]濃度與平衡值的關系

2.2對脫磷能力的影響

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

圖3　堿度與磷分配系數(shù)之間的關系圖

圖4　脫磷效率對比

2.3對脫硫能力的影響

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

圖5　復吹轉(zhuǎn)爐堿度與硫分配比的關系

圖6　脫硫效率比較

2.4對終點鋼水殘錳量的影響

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

圖7　終點碳與錳含量之間的關系

3　復吹工藝優(yōu)化后對轉(zhuǎn)爐冶煉其它方面的影響

3.1供氧制度

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

3.2造渣制度

轉(zhuǎn)爐熔池攪拌好，初期渣形成快，易化透，對轉(zhuǎn)爐吹煉前期脫磷有利，降低石灰消耗量。

3.3終點控制

復吹工藝優(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

淮鋼通過對兩臺轉(zhuǎn)爐復吹系統(tǒng)進行工藝技術優(yōu)化，在有害雜質(zhì)P,S去除，鋼水終點溫度、成分均勻性，縮短冶煉時間，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，高級工程師。電話：13852494329

TF724