鞍鋼260 t轉(zhuǎn)爐底吹工藝優(yōu)化與實(shí)踐

朱國(guó)強(qiáng)，王鵬，王鵬飛，齊志宇

（鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠，遼寧鞍山114021）

鞍鋼260 t轉(zhuǎn)爐底吹工藝優(yōu)化與實(shí)踐

朱國(guó)強(qiáng)，王鵬，王鵬飛，齊志宇

（鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠，遼寧鞍山114021）

針對(duì)鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠四分廠260 t轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳氧積較高和底槍堵槍頻繁的現(xiàn)象，提出了相應(yīng)的控制措施，包括改造氧槍噴頭的主要參數(shù)和槍位，調(diào)整底吹流量。采取上述措施后，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳氧積控制在0.002 2左右，底吹效果較好。

轉(zhuǎn)爐;底吹;碳氧積

自從1973年Dr.Eduard等提出轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)吹煉鋼設(shè)想之后，世界各國(guó)普遍開始了轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)吹的研究工作。1977年，盧森堡阿爾貝德公司和德國(guó)鋼鐵研究院共同開發(fā)出頂吹氧、底吹惰性氣體的復(fù)合吹煉技術(shù)，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐逐漸開始大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用［1］。其后的發(fā)展證明，復(fù)合吹煉技術(shù)克服了頂吹氧流對(duì)熔池?cái)嚢枘芰Σ蛔愕娜秉c(diǎn)，可使?fàn)t內(nèi)反應(yīng)接近平衡，鐵損失減少［2］；同時(shí)又保留了頂吹法容易控制造渣過程的優(yōu)點(diǎn)，不但能夠保證鋼水質(zhì)量、為連鑄提供可澆鋼水，同時(shí)達(dá)到降低成本的目的［3-4］。

轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉技術(shù)能夠促進(jìn)化渣、充分?jǐn)嚢枞鄢?、提高渣金反?yīng)速度，尤其是吹煉低碳鋼種時(shí)有降碳速度快、終點(diǎn)爐渣中Σ（FeO）低、避免熔池過度氧化的優(yōu)點(diǎn)，因此已經(jīng)廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐冶煉工藝中［5］。鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠四分廠現(xiàn)有三座260 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，在目前的技術(shù)和裝備條件下，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳氧積波動(dòng)范圍在0.002 1～0.003 2，控制水平不穩(wěn)定，影響了復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的冶煉效果和生產(chǎn)成本控制。因此，必須分析影響碳氧積波動(dòng)的關(guān)鍵因素，采取相應(yīng)措施，把碳氧積控制在較理想的范圍內(nèi)，從而提升轉(zhuǎn)爐冶煉指標(biāo)。

1 轉(zhuǎn)爐主要工藝參數(shù)及設(shè)備特點(diǎn)

1.1 轉(zhuǎn)爐主要工藝參數(shù)

鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠四分廠的260 t

頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐的主要工藝參數(shù)見表1。

表1 轉(zhuǎn)爐主要工藝參數(shù)

1.2 轉(zhuǎn)爐設(shè)備特點(diǎn)

每座轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)有l(wèi)0支底槍位置。系統(tǒng)由一根總管分出10路支管底槍均勻排列在轉(zhuǎn)爐0.6D位置上。轉(zhuǎn)爐底部透氣元件的布局如圖1所示。底吹氣體采用氮?dú)迩袚Q方式，根據(jù)鋼種實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，前期供給氮?dú)?，后期供給氬氣，并且可通過調(diào)節(jié)閥開度來調(diào)節(jié)底吹壓力和流量。

圖1 轉(zhuǎn)爐底部透氣元件的布局

2 影響碳氧積和底槍堵槍的原因分析

2.1 護(hù)爐技術(shù)的影響

轉(zhuǎn)爐應(yīng)用濺渣護(hù)爐技術(shù)后，轉(zhuǎn)爐底吹透氣元件易被濺渣層覆蓋，造成堵塞。供入的底吹氣體無法穿透渣層進(jìn)入熔池發(fā)揮攪拌作用，影響了復(fù)吹冶金效果。四分廠冶煉鋼種中，以汽車板和SAE1005為代表的冷軋鋼種所占比例較大，約40%。該鋼種終點(diǎn)氧化性較強(qiáng)，為了護(hù)爐的需要，渣中MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)往往達(dá)到或超過飽和值（平均值為9.1%）。出鋼后隨著爐膛溫度的降低，有MgO晶體析出，爐渣黏度也同時(shí)增加，濺渣時(shí)部分熔渣集中留在爐底，與爐底鎂碳磚結(jié)合，在底吹供氣制度沒有改變的情況下，當(dāng)爐底上漲速度超過鋼水對(duì)爐底的侵蝕速度時(shí)，爐底上漲不可避免，導(dǎo)致底吹攪拌差，鋼水的碳氧積逐步升高。

2.2 氧槍參數(shù)的影響

在其它條件不變的前提下，氧槍槍位控制和噴頭參數(shù)也影響著碳氧積。吹煉槍位過高對(duì)熔池的攪拌會(huì)減弱，從而減弱了鋼水中碳的擴(kuò)散，使鋼水中過剩氧增加，加劇了爐渣的氧化性并不斷向鋼水中擴(kuò)散。四分廠多生產(chǎn)低碳低磷鋼種，氧槍設(shè)計(jì)時(shí)，偏向于軟吹脫磷型，而且吹煉槍位控制相對(duì)較高（實(shí)際生產(chǎn)中規(guī)定為190～320 cm）。另外，終點(diǎn)拉碳槍位時(shí)間過短，終點(diǎn)熔渣氧化性強(qiáng)，是影響碳氧積波動(dòng)的另一主要原因。

2.3 底吹模型的影響

根據(jù)道爾頓分壓定律，在復(fù)吹轉(zhuǎn)爐中由于底吹氣體形成的氣泡降低了氣相中的PCO,且底吹氣泡對(duì)于CO氣體而言是無數(shù)個(gè)小真空室，因此氣泡形成越多就越有利于碳氧積的降低。在底吹透氣元件暢通的前提下，底吹氣體強(qiáng)度的大小不僅影響著對(duì)熔池的攪拌能力，而且還影響著氣相中的PCO，因而通過調(diào)整底吹氣體模型來優(yōu)化底吹供氣強(qiáng)度是控制碳氧積的重要手段之一。

3 控制措施

3.1 氧槍改造

針對(duì)原有氧槍噴頭吹氧時(shí)對(duì)終點(diǎn)碳氧積的影響，四分廠根據(jù)鐵水條件、廢鋼結(jié)構(gòu)、造渣制度等重新設(shè)計(jì)了一種新型五孔氧槍并投入使用。此種氧槍在生產(chǎn)中氧槍槍位波動(dòng)幅度小，恒槍時(shí)間長(zhǎng)，返干現(xiàn)象增加不明顯，而且不再出現(xiàn)由于爐渣返干采用氧槍吊吹的現(xiàn)象。轉(zhuǎn)爐也幾乎不出現(xiàn)大噴現(xiàn)象，使操作趨于簡(jiǎn)單。通過跟蹤摸索過程和拉碳槍位控制，總結(jié)出了動(dòng)態(tài)槍位控制模型，很好地解決了由于軟吹造成轉(zhuǎn)爐爐底上漲堵塞底槍的問題，使終點(diǎn)碳氧積達(dá)到了較低水平。改造前后氧槍噴頭的主要參數(shù)和槍位對(duì)比見表2。

3.2 底吹模型優(yōu)化

3.2.1 原有底吹模型存在問題

四分廠原來的底吹模型分為3種類型。IF鋼模型：開吹時(shí)底吹氣體直接切換成氬氣，流量為12 m3/min，過程測(cè)試和關(guān)氧抬槍后流量為：7 m3/min；LF鋼種模型：開吹時(shí)底吹氣體吹入氮?dú)?，吹? min切換成氬氣，流量與IF鋼模型相同；雙聯(lián)鋼模型：開吹時(shí)底吹氣體吹入氮?dú)?，吹?.5 min切換成氬氣，流量與上兩種模型相同。

3.2.2 底吹模型的調(diào)整

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中要求降低鐵水單耗，提高廢

鋼比，考慮溫度及氧化鐵對(duì)前期造渣的影響，吹煉前期采用低槍位，建議采用230～240 cm強(qiáng)底吹攪拌的復(fù)合吹煉模式，利于前期快速升溫，促進(jìn)硅錳氧化，快速形成初期渣。吹煉中期，由于硅錳氧化結(jié)束，進(jìn)入快速脫碳期，形成大量CO氣體，F(xiàn)eO降低，操作不當(dāng)容易引起爐渣“返干”，采取適當(dāng)高槍位（不能高于280 cm）、弱底吹攪拌的復(fù)合吹煉模式，利于熔池的均勻升溫和防止爆發(fā)性噴濺發(fā)生。吹煉后期，采用低槍位和強(qiáng)底吹攪拌的復(fù)合吹煉模式，利于碳氧反應(yīng)趨于平衡，防止?fàn)t渣氧化鐵增加，減少吹損。過程測(cè)試采取弱底吹模式，防止測(cè)試爐內(nèi)反應(yīng)劇烈影響測(cè)試結(jié)果。關(guān)氧抬槍后，采取強(qiáng)攪拌的后攪模式，攪拌3 min后出鋼。優(yōu)化前后的底吹模型見表3。

表2 氧槍噴頭改造前后的主要參數(shù)和槍位對(duì)比

表3 優(yōu)化前后的底吹模型

由表3可以看出，底吹模型優(yōu)化前在整個(gè)吹煉過程中，底吹流量基本沒有變化和調(diào)整，只有過程測(cè)試時(shí)，將底吹流量調(diào)小，而且從成本考慮，部分鋼種氮?dú)迩袚Q過早。底吹模型優(yōu)化后，轉(zhuǎn)爐在兌鐵、加廢鋼、等待時(shí)間將底吹流量調(diào)小，避免不必要的浪費(fèi)。轉(zhuǎn)爐吹煉期間根據(jù)吹煉前期、中期、后期的爐渣特點(diǎn)實(shí)行底吹流量動(dòng)態(tài)調(diào)整。

通過底吹流量動(dòng)態(tài)調(diào)整并根據(jù)出鋼爐渣粘稠度采取動(dòng)態(tài)濺渣的方式，避免了由于轉(zhuǎn)爐液位和熔池耐材的明顯波動(dòng)以及底吹流量大造成爐底侵蝕嚴(yán)重。若底槍效果不好，碳氧積發(fā)生明顯波動(dòng)時(shí)，加大底吹流量可以防止發(fā)生底槍堵的現(xiàn)象。另外，杜絕出鋼剩鋼現(xiàn)象的發(fā)生，防止濺渣時(shí)透氣磚處結(jié)冷鋼將底槍堵死。

4 應(yīng)用效果

2015年5月份開始采取上述措施，圖2為轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)測(cè)試碳、氧的散點(diǎn)圖。由圖2看出，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)測(cè)試氧值為0.06%左右，終點(diǎn)碳降低0.005%～ 0.010%，利于汽車鋼生產(chǎn)。

圖2轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)測(cè)試碳、氧的散點(diǎn)圖

圖3 為轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳氧積的對(duì)比情況。由圖3可以看出，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳氧積能穩(wěn)定控制在0.002 2，比以前0.002 6低0.000 4。在底吹狀況好

時(shí)終點(diǎn)碳氧積能夠穩(wěn)定在0.002 l的水平。

圖3轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳氧積的對(duì)比情況

圖4 為采取上述措施后2支底槍4 000爐時(shí)的爐底狀況。由圖4可以看出，爐齡達(dá)到4 000爐時(shí)底槍仍然可視，底吹效果較好，保證了碳氧積處于較低水平。

圖4 2支底槍4 000爐時(shí)的爐底狀況

表4為采取上述措施前后SAE1005鋼種冶煉指標(biāo)的對(duì)比情況。由表5可以看出，由于底吹供氣強(qiáng)度的改變，操作更加平穩(wěn)，噴濺減少，終點(diǎn)鋼渣平衡，鋼鐵料消耗降低10 kg/t鋼以上，脫氧劑消耗降低0.11 kg/t鋼。

表4 SAE1005鋼種轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)冶煉指標(biāo)對(duì)比

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠四分廠轉(zhuǎn)爐冶煉時(shí)碳氧積波動(dòng)大、底吹效果差的問題優(yōu)化了氧槍噴頭的主要參數(shù)和槍位，調(diào)整了底吹流量，結(jié)果轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳氧積從0.002 6左右降低到0.002 2左右，爐齡達(dá)到4 000爐時(shí)底槍仍然可視，SAE1005鋼種轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)FeO含量從26.7%降低到21.4%，提高了金屬收得率，鋼鐵料消耗降低10 kg/t鋼，脫氧劑消耗降低1.1 kg/t鋼。

［1］李永祥.梅鋼轉(zhuǎn)爐復(fù)吹工藝優(yōu)化及預(yù)測(cè)模型研究［D］.沈陽(yáng):東北大學(xué),2003:1-4.

［2］劉瀏.復(fù)吹轉(zhuǎn)爐強(qiáng)化冶煉工藝研究［J］.鋼鐵,2004,39（9）: 16-19.

［3］曾加慶,潘貽芳,王立平,等.對(duì)復(fù)吹轉(zhuǎn)爐低成本、高效化生產(chǎn)潔凈鋼水理論與實(shí)踐的再認(rèn)識(shí)［J］.鋼鐵,2014,49（10）:1-6.

［4］劉瀏,佟溥翹,崔淑賢，等.長(zhǎng)壽復(fù)吹轉(zhuǎn)爐工藝技術(shù)開發(fā)［J］.鋼鐵,2002,37(10):12-15.

［5］劉冬梅,吳偉,黃偉青,等.頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)鋼水成分及溫度回歸預(yù)測(cè)分析［J］.材料與冶金學(xué)報(bào),2004,3（1）:3-7.

（編輯 許營(yíng)）

浦項(xiàng)或收購(gòu)澳大利亞Arrium公司

據(jù)外媒報(bào)道，浦項(xiàng)正考慮收購(gòu)澳大利亞Arrium公司，并考慮在其Whyalla鋼鐵聯(lián)合廠應(yīng)用Finex煉鐵工藝。目前，相關(guān)談判仍在進(jìn)行中。

澳大利亞Arrium公司是一家生產(chǎn)鐵礦石和鋼鐵的公司。由于經(jīng)營(yíng)困難，今年4月份該公司進(jìn)入自愿托管破產(chǎn)程序，其負(fù)債超過了40億澳元，當(dāng)?shù)卣恢睂で蟪鍪燮溟L(zhǎng)材廠和鐵礦石資產(chǎn)。該公司在南澳大利亞有雇員1600人，另有1400名合同工。

早在2012年10月，浦項(xiàng)與來寶集團(tuán)及數(shù)家韓國(guó)養(yǎng)老基金會(huì)聯(lián)合出價(jià)10億美元對(duì)Arrium公司展開收購(gòu)。然而Arrium認(rèn)為當(dāng)時(shí)該收購(gòu)要約是借鐵礦石價(jià)格暴跌之際進(jìn)行的低價(jià)收購(gòu)，因此拒絕了該報(bào)價(jià)。而這次收購(gòu)，浦項(xiàng)的考慮重點(diǎn)是可以借機(jī)向海外推廣其Finex工藝，并能夠利用Arrium的粉礦資源。

——摘自“諾咨詢網(wǎng)”

Optimization and Practice of Bottom Blowing Process for 260 t Converter in Ansteel

Zhu Guoqiang，Wang Peng，Wang Pengfei，Qi Zhiyu
（General Steelmaking Plant of Angang Steel Co.,Ltd.,Anshan 114021,Liaoning，China）

For the problems of higher product of carbon content and oxygen content at the blowing end in converter and frequent blockings of oxygen lances at the bottom of 260 t converter in No.4 Branch of General Steelmaking Plant of Angang Steel Co.,Ltd.,the corresponding measures were proposed,which includes upgrading the main parameters of oxygen lance nozzles and the height of lance,adjusting flow of oxygen in blowing at the bottom.After these measures were taken,the product of carbon content and oxygen content at the blowing end in converter is controlled to be about 0.002 2 and the bottom blowing effect is good.

converter;blowing from converter bottom;product of carbon content and oxygen content

TF729

A

1006-4613（2016）06-0045-04

2016-03-24

朱國(guó)強(qiáng)，工程師，2007年畢業(yè)于遼寧科技大學(xué)冶金工程專業(yè)。E-mail：zhuguoqiang1314@163.com