100 t 轉(zhuǎn)爐鋼水窄成分控制的實踐與效果

關(guān)會遠(yuǎn)， 賀亞龍

（河鋼集團邯鋼公司三煉鋼廠， 河北 邯鄲 056015）

邯鄲鋼鐵集團三煉鋼廠（以下簡稱三煉鋼廠）現(xiàn)有100 tLBE 轉(zhuǎn)爐4 座，承擔(dān)著邯鋼500 萬t 的年產(chǎn)能。從2010 年9 月以后由于一煉鋼拆除，每個煉鋼分廠都頂著巨大的產(chǎn)量壓力，如何加快冶煉節(jié)奏已經(jīng)成了一個不容忽視的問題。在保證產(chǎn)量的同時，更要顧及到成本的壓力，為此，三煉鋼廠相關(guān)人員積極挖潛增效，提出窄成分控制的概念。通過實踐摸索取得了較好的效果。

1 鋼水工藝流程

一般鋼種工藝流程：鐵水→轉(zhuǎn)爐→LF→連鑄。特殊鋼種工藝流程：鐵水→轉(zhuǎn)爐→LF→RH→連鑄（雙聯(lián)工藝）。

通過轉(zhuǎn)爐不斷優(yōu)化工藝，出鋼過程中，加強鋼水吹氬操作，促進鋼水成分均勻，保證爐后鋼水成分具有代表性，提供優(yōu)質(zhì)鋼水到精煉工序。精煉處理過程中只需要進行微調(diào)，不占用過長的精煉時間，便可進行澆注。窄成分控制降低了精煉處理難度，縮短了鋼水精煉時間，生產(chǎn)節(jié)奏和產(chǎn)能得以提升[1]。

2 爐后部分鋼種窄成分控制要求

合金實行窄成分控制，錳的控制范圍規(guī)定精煉進站第一個樣“判定下限-7 到判定下限”為命中，鈮和釩的控制范圍為成品樣“判定下限到內(nèi)控下限+3”為命中，精煉取樣后再按照精煉窄成分控制要求進行合金微調(diào)（見表1）。

3 窄成分在實踐過程中所出現(xiàn)的問題

3.1 裝入制度對鋼水窄成分控制的影響

裝入制度決定操作穩(wěn)定、鋼水質(zhì)量及其他技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的重要因素之一。要想達(dá)到好的鋼水質(zhì)量，穩(wěn)定裝入量是轉(zhuǎn)爐冶煉一項必要的措施。三煉鋼裝入量控制在119～124 t，無混鐵爐采用鐵罐直兌，鐵罐稱重有多有少，容易造成裝入量不穩(wěn)定。裝入量過小，不僅產(chǎn)量下降，還容易造成合金配高，造成浪費；裝入量過大，容易產(chǎn)生噴濺，操作困難，鋼水成分容易配不夠，增加精煉合金調(diào)整負(fù)擔(dān)，精煉時間延長。因此穩(wěn)定裝入量保生產(chǎn)穩(wěn)定順行，才能為成分質(zhì)量穩(wěn)定提供保障。

表1 轉(zhuǎn)爐部分鋼種進站窄成分要求 %

3.2 鋼水過氧化對鋼水窄成分的影響

鋼水過氧化導(dǎo)致鋼水中氧含量比較高，鋼水質(zhì)量差，使得爐后鋼水成分命中率降低，還會影響鋼坯的質(zhì)量。

過氧化鋼水中w[O]通常在（800～1 600）×10-6左右，嚴(yán)重的甚至達(dá)到2 000×10-6以上。在實際生產(chǎn)過程中無法準(zhǔn)確測量這種過氧化鋼水的氧含量，因此很難確定預(yù)脫氧劑、終脫氧劑的加入量，更難把握在不同的脫氧條件下合金元素的回收率，操作人員只能憑借經(jīng)驗進行脫氧合金化操作，因此容易出現(xiàn)鋼水成分不夠或者超標(biāo)的現(xiàn)象。過氧化鋼水大量脫氧產(chǎn)物在后續(xù)的精煉過程中并不能完全得到有效的去除，容易在鋼坯中形成夾雜。試驗表明，三煉鋼廠鋼坯中夾雜物平均含量為0.004 5%，而過氧化鋼水因為沒有足夠長的時間使得夾雜上浮使得鋼坯中夾雜物高出平均水平一倍以上，達(dá)到0.010 左右。降低鋼水過氧化是提高鋼水質(zhì)量的前提，而且能夠降低合金料消耗。

3.3 轉(zhuǎn)爐終點命中率對鋼水窄成分的影響

終點命中率包括終點碳含量和終點溫度。終點控制是轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)爐煉鋼控制的關(guān)鍵。終點控制不當(dāng)會造成一系列危害。例如：后吹時渣中TFe 增加，氧耗合金消耗增加，爐襯壽命降低等。

終點命中率是轉(zhuǎn)爐煉鋼的一項重要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。圖1 是終點碳與鋼中氧含量的關(guān)系圖。

圖1 終點碳含量與氧含量的關(guān)系

由圖1 可知碳含量低時，鋼水中氧含量增加，增加了合金消耗。對窄成分控制增加了難度。

鋼水溫度高，增加鋼中氧含量，增加消耗。同樣影響窄成分控制。

三煉鋼廠靠經(jīng)驗煉鋼，人工測溫取樣，無副槍，無法實現(xiàn)成分溫度動態(tài)控制，終點命中率相對自動化煉鋼較低。

3.4 轉(zhuǎn)爐爐渣對鋼水窄成分的影響

抓好轉(zhuǎn)爐出鋼操作是保證鋼水質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，除了維護好出鋼口，還要做好擋渣操作。

轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，鋼水的合金化大都在鋼包中進行。而轉(zhuǎn)爐內(nèi)的高氧化性爐渣進入鋼包會使鋼水與爐渣發(fā)生氧化反應(yīng)，造成合金元素收得率降低，并使鋼水產(chǎn)生回磷和夾雜物增加[2]。鋼水中轉(zhuǎn)爐爐渣多時會影響精煉的效果，物料消耗增加。因此維護好出鋼口，做好擋渣出鋼是目前冶煉潔凈鋼的必要手段之一，目的就是能夠準(zhǔn)確控制鋼水成分。

3.5 合金吸收率對鋼水窄成分的影響

合金元素的吸收率又稱收得率或回收率（η），是指進入鋼中合金元素的質(zhì)量占合金元素加入總量的百分比。所煉鋼種、合金加入種類、數(shù)量和順序、終點碳以及操作因素等，均影響合金元素吸收率。

吸收率=（合金元素進入鋼中質(zhì)量/合金元素加入總量）×100%。

不同合金元素吸收率不同；同一種合金元素，鋼種不同，吸收率也有差異。影響合金元素吸收率的因素主要有：

1）鋼水的氧化性。鋼水氧化性越強，吸收率越低，反之則高。鋼水氧化性主要取決于終點鋼水碳含量，所以，終點碳的高低是影響元素吸收率的主要因素。

2）終渣TFe 含量。終渣的TFe 含量高，鋼中氧含量也高，吸收率低，反之則高。

3）終點鋼水的余錳含量。鋼水余錳含量高，鋼水氧含量會降低，吸收率有提高。

4）脫氧元素脫氧能力。脫氧能力強的合金吸收率低，脫氧能力弱的合金吸收率高。

5）合金加人量。在鋼水氧化性相同的條件下，加入某種元素合金的總量越多，則該元素的吸收率也高。

6）合金加入的順序。鋼水加入多種合金時，加入次序不同，吸收率也不同。對于同樣的鋼種，先加的合金元素吸收率就低，后加的則高。倘若先加入部分金屬鋁預(yù)脫氧，后繼加入其他合金元素，吸收率就高。

7）出鋼情況。出鋼鋼流細(xì)小且發(fā)散，增加了鋼水的二次氧化，或者是出鋼時下渣過多，這些都降低合金元素的吸收率。

8）合金的狀態(tài)。合金塊度應(yīng)合適，否則吸收率不穩(wěn)定。塊度過大，雖能沉人鋼水中，但不易熔化，會導(dǎo)致成分不均勻。但塊度過小，甚至粉末過多，加入鋼包后，易被裹入渣中，合金損失較多，降低吸收率。

合金吸收率對鋼水窄成分控制至關(guān)重要，另外合金含量也會影響鋼水成分。應(yīng)采取各種措施穩(wěn)定合金吸收率，穩(wěn)定鋼水成分。

4 實現(xiàn)鋼水窄成分控制的措施

4.1 穩(wěn)定裝入制度，優(yōu)化鐵水條件

穩(wěn)定裝入能夠加快冶煉節(jié)湊，優(yōu)化鐵水條件，能夠降低轉(zhuǎn)爐冶煉操作難度，達(dá)到平穩(wěn)冶煉的目的，窄成分控制做保證。本廠積極與煉鐵溝通，保證鐵罐出鐵量，每罐皮質(zhì)量，毛質(zhì)量，凈質(zhì)量在鐵水進廠前即可預(yù)知。兌鐵人員根據(jù)天車稱重顯示，把好裝入關(guān)，采用表格形式記錄每一爐的鐵水廢鋼加入數(shù)量，確保裝入量在119～124 t 之間。操作工在冶煉前對裝入量有了比較準(zhǔn)確的了解，給下一步配加合金提供了準(zhǔn)確的依據(jù)。在保證鋼水窄成分控制的情況下，不僅節(jié)省了合金消耗，而且為精煉工序提供了比較優(yōu)質(zhì)的鋼水。

4.2 維護好轉(zhuǎn)爐底吹，降低鋼水氧化性

三煉鋼廠轉(zhuǎn)爐為可拆卸活爐底，爐底周圍和爐缸接觸的搗打縫區(qū)域是轉(zhuǎn)爐爐底的薄弱環(huán)節(jié)，爐役中后期視爐底下降情況，經(jīng)常要補爐底操作，給轉(zhuǎn)爐底吹維護帶來難度。為此，制定了轉(zhuǎn)爐補爐底操作規(guī)范，補爐底之前將底吹流量手動調(diào)至最大，直至補完爐冶煉一爐鋼后，再將轉(zhuǎn)爐底吹回復(fù)自動，以防堵塞轉(zhuǎn)爐底吹。

爐役中后期，采用底吹快換技術(shù)，將堵死的部分底吹磚進行更換，保證底吹效果。

日常操作中每班測量爐底，控制爐底上漲下降在合理范圍，減少后吹和剩鋼爐次對爐底透氣磚的損害。

4.3 加強職工操作技能培訓(xùn)，提高職工冶煉水平

目前轉(zhuǎn)爐崗位工技能水平高低不一，為進一步強化職工操作水平，適應(yīng)當(dāng)前緊張的生產(chǎn)形勢，結(jié)合各崗位操作要求，嚴(yán)格執(zhí)行工藝紀(jì)律，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化操作。車間組織相關(guān)技術(shù)人員對職工進行詳細(xì)的培訓(xùn)，對于操作實踐中發(fā)生的事故從理論到實踐詳細(xì)給職工解釋，制定預(yù)防措施。

4.4 提高轉(zhuǎn)爐終點命中率，一次拉碳操作水平

提高終點命中率在加快冶煉節(jié)湊的同時，對鋼水質(zhì)量也有好處。合金吸收率穩(wěn)定，利于鋼水成分控制。

一次拉碳優(yōu)點很多，終渣氧化性弱，鋼水收得率高，對爐襯侵蝕小，鋼水中有害氣體少，鋼水純凈，合金消耗少，氧耗低。

一次拉碳出鋼對于無副槍的廠子來說具有一定的難度，通過觀看火焰，爐前取大樣雙管齊下提高一次拉碳命中率，取得了不錯的效果，從以前的10%提高到現(xiàn)在的40%以上。一次拉碳使得爐后終點更容易控制，窄成分控制率也進一步提高。

4.5 維護好出鋼口，做好擋渣操作

轉(zhuǎn)爐出鋼口要保持一定的直徑、長度、合理的角度，以維持合適的出鋼時間。出鋼口變形擴大，出鋼鋼流發(fā)散，甚至?xí)罅飨略?，?dǎo)致鋼中夾雜增多，而且降低了合金吸收率。出鋼時間過短，合金未能得到充分融化，成分不均勻。出鋼時間過長，溫降大，鋼流二次氧化加大，影響窄成分控制。

擋渣操作作為生產(chǎn)潔凈鋼的必要手段，加強擋渣操作，能夠降低合金消耗，減少回磷，本廠采用擋渣帽擋住出鋼時的前期渣，采用擋渣錐擋住出鋼時后期下渣，最后用滑板擋渣，將下渣量降到最低。這樣有效地避免了轉(zhuǎn)爐爐渣進入鋼包，降低鋼水氧化性。

5 窄成分應(yīng)用的效果

推行窄成分控制以來，轉(zhuǎn)爐工序從制約窄成分控制的各個環(huán)節(jié)展開攻關(guān)，精確鐵水入爐條件，加強職工技能，提高終點命中率，完善擋渣操作等，取得了不錯的效果（見表2）。

表2 鋼水窄成分命中率 %

6 結(jié)語

通過一系列的舉措，轉(zhuǎn)爐裝入量裝準(zhǔn)率達(dá)到99.1%，擋渣命中率達(dá)到97.14%，三煉鋼廠降低合金消耗平均月創(chuàng)效100 萬元，轉(zhuǎn)爐窄成分控制控制達(dá)到60%以上。