轉(zhuǎn)爐縮短冶煉周期工藝實踐

李 彬，張興洲，鮑緒海

（山東石橫特鋼集團(tuán)有限公司，山東 肥城 271612）

轉(zhuǎn)爐煉鋼是鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)的主要工序，煉鋼工序的高效化對鋼鐵企業(yè)結(jié)構(gòu)和流程有決定性的影響，關(guān)系到鋼鐵企業(yè)整體生產(chǎn)效率、物料能源消耗和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。煉鋼工序的高效化，最直接體現(xiàn)是縮短冶煉周期，主要包括加料時間、吹煉時間、測溫取樣時間、出鋼時間、濺渣時間和輔助時間。

1 提高加料水平，縮短加料時間

1.1 加廢鋼操作

1.1.1 主搖控制原則

濺渣護(hù)爐后期，主搖將爐前擋火門提前打開到位，濺渣完畢后迅速將轉(zhuǎn)爐停至加料位置，裙板與平臺持平就可，加料時聽從副搖指揮。

1.1.2 天車工控制原則

天車工提前將加料天車停至加料位置，廢鋼料斗停至靠近爐口位置，濺渣完畢前倒?fàn)t準(zhǔn)備加料時，天車工根據(jù)廢鋼料斗內(nèi)廢鋼量提前起南鉤，落北鉤，將料斗口落至爐口上，轉(zhuǎn)爐帶動料斗落至加料位置，加完料后及時撤出爐口，不用等廢鋼料斗放平后再撤出爐口，若料斗后頭剩較少廢鋼時（2t以內(nèi)）時，天車工可直接將廢鋼料斗吊走，無需再加，避免時間浪費。為了避免料斗尾部出現(xiàn)卡料現(xiàn)象，需在后頭增加斜板，并且對料斗前部擋板恢復(fù)，防止料斗劃入爐口內(nèi)造成卡料或損壞廢鋼料斗。

1.1.3 副搖控制原則

加料時能夠判斷料斗內(nèi)廢鋼是否加凈，加完料迅速指揮料斗撤出，副搖負(fù)責(zé)天車工及主搖操作的協(xié)調(diào)指揮。

1.2 加鐵水操作

1.2.1 主搖控制原則

加完廢鋼后迅速起爐至加鐵位置，等待加鐵。

1.2.2 天車工控制原則

加廢鋼時，加鐵天車提前將鐵水罐吊起停至加料天車東側(cè)安全距離內(nèi)（1m即可），待加料天車即將加完廢鋼時，加鐵天車提前將小鉤下到一定高度，并掛小鉤，嚴(yán)禁提前較早掛鉤等待，在保證安全情況下，實行大小車聯(lián)動進(jìn)入加鐵區(qū)域，迅速靠近爐口，聽從副搖指揮完成加鐵操作。

1.2.3 副搖控制原則

副搖指揮主搖機(jī)天車工控制加鐵速度，保證不灑鐵，且不會出現(xiàn)環(huán)保污染事故。

1.3 爐口控制原則

控制好爐口形狀，減少轉(zhuǎn)爐噴濺溢渣現(xiàn)象，當(dāng)爐口縮小時及時組織人員清理。利用出鋼時間用氧氣燒爐口粘鋼，這樣可以減少清理爐口的次數(shù)和時間。爐口有個好的形狀，可有效減少卡爐口現(xiàn)象。

1.4 廢鋼產(chǎn)出比例控制原則

把好廢鋼質(zhì)量關(guān)，對于不合格品不予收購，控制好厚度和尺寸，并針對廢鋼的實際情況，及時調(diào)整廢鋼比和布料結(jié)構(gòu)，減少卡爐口現(xiàn)象。

1.5 鐵水存量控制原則

優(yōu)化鐵水罐嘴與日常維護(hù)，提高加鐵速度，鐵水多時實行不空干凈鐵水罐內(nèi)的殘余鐵水策略，可提高加鐵速度。

2 優(yōu)化供氧制度，縮短吹煉時間

氧槍的供氧壓力的大小是由噴頭的出口馬赫數(shù)確定的，氧氣的壓力能轉(zhuǎn)化成動能，得到超音速的氧氣流股。生產(chǎn)實踐證明，采用過高的設(shè)計氧 壓，不但噴濺，而且爐襯侵蝕嚴(yán)重，而采用過低的設(shè)計氧壓，氧氣出口速度過低，熔池得不到良好的攪拌。為此需要加大冶煉初期的供氧強(qiáng)度，盡快提升鋼液的溫度滿足脫碳所需，有效地縮短冶煉時間。射流的綜合特性決定著冶煉的平穩(wěn)性，而射流的綜合特性又與孔傾角密切相關(guān)，在很大程度上為傾角所支配。傾角小，各射流穿透能力增大，而沖擊熔池的面積減小，傾角大，射流的穿透能力減小，沖擊熔池的面積增大，有可能沖刷爐壁。因此根據(jù)轉(zhuǎn)爐噸位和爐型進(jìn)行綜合考慮后對使用氧槍參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，提高供氧強(qiáng)度，氧槍槍頭喉口由33.1mm增加至34.1mm，夾角改為11.5通過摸索合適的槍位控制，在保證抽火不受影響的前提下，供氧時間保持在11.5min以內(nèi)，縮短冶煉周期30秒左右。

3 優(yōu)化轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐工藝，縮短濺渣時間

隨著冶煉周期的縮短，出鋼溫度會降低，通過合理控制轉(zhuǎn)爐留渣量及濺渣槍位，提高濺渣效果。嚴(yán)格執(zhí)行終渣改質(zhì)工藝，濺渣前加入適量焦丁，降低終渣氧化性，提高濺渣效果，縮短濺渣時間至2.5min以內(nèi)。

（1）優(yōu)化濺渣槍位及流量，降低濺渣時間。經(jīng)過一段時間的摸索實踐，合理的爐渣量是保證濺渣效果的前提，采用低-高-中濺渣模式。

（2）提高轉(zhuǎn)爐終點碳合格率（[C]≥0.08%），降低爐渣中FeO含量，降低鋼水氧化性，保證終渣質(zhì)量，提高濺渣效果，縮短濺渣時間。

（3）對轉(zhuǎn)爐后期槍位進(jìn)行要求，且拉碳時間不低于20秒，保證后期爐渣做粘，提高濺渣質(zhì)量的同時縮短濺渣時間。

（4）保證出鋼出凈，出鋼不凈會造成濺渣層內(nèi)夾鋼，冶煉條件下破壞成渣層，加快渣層的侵蝕，影響濺渣質(zhì)量，延長濺渣時間。

4 縮短出鋼時間

4.1 優(yōu)化出鋼口尺寸，縮短出鋼時間

煉鋼廠主要圍繞優(yōu)化出鋼口尺寸、提高出鋼口壽命，減少出鋼時間開展工作。煉鋼廠在保證一定的出鋼時間的同時，研究縮短新?lián)Q出鋼口的出鋼時間，為此一煉鋼逐步由原φ170擴(kuò)大為φ175，大大縮短的出鋼口前期出鋼時間，縮短了冶煉周期。

4.2 提高出鋼口壽命，縮短出鋼時間

提高出鋼口壽命，減少更換出鋼口頻率，利于縮短出鋼口前期出鋼時間，為此煉鋼廠積極提高出鋼口壽命，主要措施：①優(yōu)化生產(chǎn)流程，制定分鋼種出鋼溫度控制要求，提高轉(zhuǎn)爐直擺出鋼率，降低轉(zhuǎn)爐出鋼溫度。為降低出鋼溫度，通過鐵水硅含量、溫度、裝入量，及氧槍槍位、造渣料加入量、爐口火焰等，準(zhǔn)確控制出鋼溫度范圍在1640～1670℃，降低高溫鋼水對出鋼口的侵蝕；②通過對過程溫度、爐口形狀、槍位、氧壓、爐渣情況的控制，減少點吹爐次，降低鋼水氧化性，提高終點指標(biāo)水平，終點碳控制0.08%以上，降低鋼水氧化性，減少出鋼口侵蝕，提高出鋼口壽命；③優(yōu)化擋渣工藝，使用擋渣錐，減少下渣爐次，降低高氧化性爐渣對出鋼口的侵蝕；④優(yōu)化濺渣槍位，保證出鋼口周圍濺渣層密實良好，提高耐侵蝕度；⑤推行低氧化性煉鋼，保證轉(zhuǎn)爐冶煉前期脫磷的效果的情況下，降低爐渣氧化性，提高濺渣質(zhì)量同時，降低出鋼口侵蝕速度；

4.3 優(yōu)化套補(bǔ)出鋼口工藝，保證套補(bǔ)出鋼口質(zhì)量。

4.3.1 套補(bǔ)時間選擇

出鋼口后期，內(nèi)口形成較大的喇叭口，容易卡球或出鋼時間較短時進(jìn)行套補(bǔ)。

圖1

4.3.2 套補(bǔ)注意事項

①套補(bǔ)用的鋼管必須放正，防止因套補(bǔ)后出鋼口歪或偏，造成掛渣不良。②套補(bǔ)時切勿將周圍墊的過高，造成出鋼不凈。用專用加大面料工具加料，并用鉤子將大面料填平，填均勻，③套補(bǔ)時立即用氧氣管燒結(jié)，要讓大面料熔化后流到鋼管與爐襯的縫后再吹氧。燒結(jié)時間10分鐘左右，以不冒煙為主。④燒結(jié)時不用氧氣管對準(zhǔn)套補(bǔ)用鋼管，防止將鋼管燒壞后，大面料下流，造出鋼口堵塞，并不利于形成規(guī)則的出鋼口。

4.3.3 操作規(guī)程

①先用鉤子將套出鋼口用鋼管挑到出鋼口正上方，豎直放入出鋼口內(nèi)（放穩(wěn)不要歪）。②用專用工具將大面料均勻加到鋼管和爐襯周圍的逢里，并用鉤子鉤實，注意不要碰到鋼管。③大面料加到比爐襯稍凹為止，靜止2分鐘后用吹氧管對準(zhǔn)周圍的大面料吹氧燒結(jié)，時間10分鐘左右（不大量冒煙）。

5 縮短測溫取樣等輔助時間

（1）測溫槍及取樣器準(zhǔn)備到位，轉(zhuǎn)爐倒?fàn)t爐子到位后立即進(jìn)行測溫取樣作業(yè)，提前加強(qiáng)對取樣器測溫槍的檢查，先取樣后測溫。同時提高操作能力，避免二次測溫及二次取樣。送樣人員動作迅速，減少等樣時間。

（2）加強(qiáng)上下工序之間的配合，杜絕轉(zhuǎn)爐出現(xiàn)“四不等”，即不等鋼包、不等鐵水、不等天車、不等渣車。各崗位操作人員積極進(jìn)取不怠工不偷懶，相互配合，減少一切不必要的停機(jī)時間。

6 配合轉(zhuǎn)爐縮短冶煉周期，實現(xiàn)爐后高效連鑄生產(chǎn)

我公司一煉鋼車間為36h干式料中間包，為定徑快換水口，原先上水口孔徑為Φ20mm，下水口最大直徑為20mm，但隨著生產(chǎn)節(jié)奏的加快，Φ20mm的上下水口已不能滿足高拉速需要，最大拉速限制在3.0m/min。車間經(jīng)過研究調(diào)整，將上水口孔徑改為Φ22mm，同時增加了Φ21mm和Φ21.5mm的下水口，最高拉速已可提高至3.5m/min。

對原先的連鑄二冷冷卻系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。零段全水冷卻噴淋集管增加了一排冷卻噴嘴，由原來的16個冷卻噴嘴增加到了24個冷卻噴嘴。一段全水冷卻增加了一排冷卻噴嘴，由44個冷卻噴嘴增加到了48個冷卻噴嘴。二段氣霧冷卻改為全水冷卻；三段氣霧冷卻保持不變，更換了噴座型號。

因車間原有管道設(shè)計問題，二冷水壓力最大為1.2Mpa，但拉速提高后，壓力降到0.9Mpa,影響冷卻效果。針對水壓問題，在二冷水管道安裝了兩臺增壓泵，對零段和一段冷卻水進(jìn)行增壓處理。增壓后，零段和一段冷卻水壓力達(dá)到1.4Mpa，保證了二冷水的噴霧效果。為降低鋼坯中間裂紋，對二冷配水曲線進(jìn)行優(yōu)化。在編制水表時，可以將熱力學(xué)邊界條件的變化考慮在內(nèi)?？紤]比水量與拉速的關(guān)系，制定二次方程配水曲線Q=a*V2+b*V+c。

根據(jù)上重礦設(shè)計參數(shù)，結(jié)合車間實際二冷分配比例零段：Ⅰ段：Ⅱ段：Ⅲ段=35%：37%：18%：10%，同時考慮不同鋼種特性及不同拉速下鋼坯冷卻需求量，進(jìn)行調(diào)整配水系數(shù)，逐步優(yōu)化試驗，結(jié)合低倍試驗情況進(jìn)行完善，制定出弱冷配水曲線。

表1

通過對連鑄進(jìn)行優(yōu)化改造，確保轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的鋼水全部轉(zhuǎn)換為合格鋼坯，為進(jìn)一步縮短冶煉周期創(chuàng)造了條件。

7 結(jié)語

通過采取各種措施，縮短了冶煉周期，保證了生產(chǎn)節(jié)奏，保證了產(chǎn)能充分釋放。在鋼材市場較好的情況下，煉鋼廠通過縮短冶煉周期增加了鋼產(chǎn)量，在增加公司利潤方面發(fā)揮重要作用。