260 t轉(zhuǎn)爐底吹管線鋪設(shè)技術(shù)在煉鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用

尹宏軍，陳晨，龍山，馬寧，趙自鑫，王富亮，李超

（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧 營口 115007）

轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉工藝誕生于20世紀(jì)70年代，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，該工藝已基本成熟。轉(zhuǎn)爐冶煉過程中通過底吹元件吹入惰性氣體對(duì)轉(zhuǎn)爐熔池進(jìn)行攪拌，可以使熔池反應(yīng)接近平衡，不僅降低鋼中氧含量，還可以降低爐渣中的TFe含量，有利于提高鋼水質(zhì)量，降低噸鋼成本[1]。目前，國內(nèi)外轉(zhuǎn)爐底吹元件的數(shù)量和位置全部采用固定的方式，即在轉(zhuǎn)爐爐殼底部相應(yīng)位置開孔、安裝法蘭，將轉(zhuǎn)爐底吹元件固定布置在爐殼開孔處，然后才能砌筑和安裝底吹供氣管路，這種方式會(huì)導(dǎo)致底吹效果差以及底吹元件不能與轉(zhuǎn)爐爐襯同壽命的問題。隨著轉(zhuǎn)爐復(fù)吹工藝的進(jìn)步和發(fā)展，不但底吹元件形式和材質(zhì)發(fā)生變化，對(duì)底吹元件供氣方式和底吹元件位置也提出了更多要求，亟需一種靈活布置底吹元件的方式來適應(yīng)轉(zhuǎn)爐復(fù)吹的需要。

本文以鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司（以下簡稱“鲅魚圈”）260 t轉(zhuǎn)爐為研究對(duì)象，提出一種合理的轉(zhuǎn)爐底吹管線鋪設(shè)技術(shù)，并且優(yōu)化了底吹系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全爐役復(fù)吹，不僅提高了鋼水質(zhì)量，而且降低了成本。

1 原轉(zhuǎn)爐底吹元件布置存在的問題

2008年開工時(shí)，鲅魚圈260 t轉(zhuǎn)爐就固定了底吹元件位置，即在轉(zhuǎn)爐爐底0.6D（D為爐底直徑）均勻開10個(gè)孔作為底吹元件的位置，圖1為原底吹元件布置示意圖。如圖1（a）所示，10支底吹元件均勻布置在爐底磚9～11環(huán)；如圖1（b）所示，1#底吹元件位于轉(zhuǎn)爐兩耳軸中心線夾角順時(shí)針偏上30°，其余9支底吹元件按照順時(shí)針依次排列。

圖1 原底吹元件布置示意圖Fig.1 Layout Diagram for Original Bottom Blowing Elements

對(duì)轉(zhuǎn)爐熔池而言，轉(zhuǎn)爐頂吹氧氣存在著攪拌死區(qū)，從而造成轉(zhuǎn)爐熔池成分和溫度不均勻，且爐襯的侵蝕也很不均勻，尤其是在爐役后期爐容比增大時(shí)上述問題尤為突出。隨著使用次數(shù)的增多，轉(zhuǎn)爐爐殼受熱變形也比較大，尤其是轉(zhuǎn)爐加料側(cè)和出鋼側(cè)變形嚴(yán)重，爐殼上的開孔相對(duì)位置隨之發(fā)生了變化，引起底吹位置的變化，不僅給復(fù)吹轉(zhuǎn)爐爐襯砌筑帶來困難，同時(shí)也影響了復(fù)吹的攪拌效果。

綜合,俯臥位機(jī)械通氣有利于改善重癥肺炎并呼吸衰竭患者的PaO2、Pa O2/FiO2、SaO2,且對(duì)血流動(dòng)力學(xué)無明顯影響,值得臨床推廣。

2 轉(zhuǎn)爐底吹管線鋪設(shè)技術(shù)

優(yōu)化前后底吹元件流量及壓力對(duì)比見表1。由表1看出，轉(zhuǎn)爐底吹系統(tǒng)優(yōu)化后，底吹流量閥門開度平均降低10%，最大瞬時(shí)流量達(dá)到6 m3/min，底吹壓力降低了0.1～0.3 MPa，計(jì)算得知最大供氣強(qiáng)度由 0.073 m3/（min·t）提高至 0.093 m3/（min·t），改善了轉(zhuǎn)爐熔池混合狀態(tài)，增強(qiáng)了物質(zhì)傳遞速度，能夠促進(jìn)鋼渣反應(yīng)接近平衡狀態(tài)。

圖2 優(yōu)化后底吹元件布置示意圖Fig.2 Layout Diagram for Bottom Blowing Elements after Optimization

自金融危機(jī)爆發(fā)以來，各國經(jīng)濟(jì)得到了一定的復(fù)蘇。但是，不能否認(rèn)的是各國在消費(fèi)市場(chǎng)、財(cái)經(jīng)合作等方面依舊受到金融危機(jī)的影響而轉(zhuǎn)為保守。此種保守的狀態(tài)具體表現(xiàn)為兩個(gè)方面：一是國與國之間加強(qiáng)了合作的同時(shí)在資源的爭奪上也更為激烈，各國在原本“邊境措施”的基礎(chǔ)上，更加深入的擴(kuò)展到對(duì)別國國內(nèi)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的滲透；二是各國在面對(duì)資本輸出以及財(cái)經(jīng)合作上更為的理性，尤其是在大型項(xiàng)目投資、風(fēng)險(xiǎn)資金對(duì)沖、虛擬經(jīng)濟(jì)以及金融經(jīng)濟(jì)管控上相對(duì)保守。此種趨勢(shì)，在去年G20的過程中有所體現(xiàn)。國際社會(huì)將注意力集中在我國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變與調(diào)整上來，并促使了各國對(duì)于我國在稅制、匯率、利率等多方面的改革與調(diào)整給予更大的希望。

底吹元件布置由0.6D單圓優(yōu)化為0.3D、0.6D雙層同心圓后，熔池?cái)噭?dòng)均勻、分散，能夠改善冶煉動(dòng)力學(xué)效果。同時(shí)，分散的布置方式有利于開爐初期底部供氣元件端部迅速形成“爐渣-金屬蘑菇頭”，可以顯著減少“氣泡反擊”、“水錘沖刷”現(xiàn)象，延長了供氣元件的使用壽命，為提高底吹供氣強(qiáng)度奠定了基礎(chǔ)[2]。

3 生產(chǎn)應(yīng)用及效果

受底吹系統(tǒng)管道內(nèi)徑小以及底吹元件毛細(xì)管數(shù)量不足等條件制約，轉(zhuǎn)爐底吹供氣壓力高、流量低，達(dá)不到單支底吹元件設(shè)計(jì)最大值（6 m3/min），影響了轉(zhuǎn)爐底吹效果。為進(jìn)一步提高底吹供氣強(qiáng)度，增加底吹供氣流量，在優(yōu)化底吹管線布置基礎(chǔ)上，對(duì)底吹系統(tǒng)的管道內(nèi)徑和底吹元件進(jìn)行了優(yōu)化，具體措施為：將底吹主管道內(nèi)徑由20 mm增加為25 mm，底吹供氣元件內(nèi)毛細(xì)管數(shù)量由26支增加為30支且改變了分布位置，以保證底吹供氣強(qiáng)度可達(dá)到二級(jí)最大設(shè)定值，加強(qiáng)爐底攪拌。優(yōu)化前后底吹供氣元件毛細(xì)管對(duì)比見圖3。

圖3 優(yōu)化前后底吹供氣元件毛細(xì)管對(duì)比Fig.3 Comparison of Capillary Pipes for Gas Supplying Elements in Bottom Blowing before and after Optimization

為了滿足生產(chǎn)中對(duì)轉(zhuǎn)爐復(fù)吹的要求，在不改變?cè)袪t殼開孔的前提下，提出一種管線鋪設(shè)技術(shù)，在爐底位置使用無縫鋼管作為供氣管路，根據(jù)底吹元件位置設(shè)計(jì)底吹供氣管線的路徑，再將無縫鋼管彎曲、變向，最終滿足不同位置底吹元件的供氣需要。優(yōu)化后底吹元件布置示意圖見圖2。

表1 優(yōu)化前后底吹元件流量及壓力對(duì)比Table 1 Comparison of Both Flow Rates and Pressuresfor Bottom Blowing Elements before and after Optimization

（2）噸鋼脫氧成本：鋼水中的氧含量降低0.003 78%， 節(jié)省脫氧鋁：260×0.003 78%×1 000×1.125≈11.06 kg/爐，鋁線段價(jià)格為 13元/kg，則節(jié)省脫氧成本：11.06×13/260≈0.55 元/t。

表2 優(yōu)化前后轉(zhuǎn)爐各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比Table 2 Comparison of Each Index for Converter before and after Optimization

避雨拱棚搭建方法：在原葡萄架水泥立柱頂端加固1根長0.8 m的支柱，使其高度達(dá)到2.5 m，水泥立柱頂端加固1根1.5～1.7 m的橫梁，橫梁兩端和立柱頂端各拉1道10#鐵絲，用竹片做拱，跨度1.6 m，竹拱兩端固定在鐵絲上，竹拱間距0.6～1.2 m。竹拱與竹拱間用鐵絲連接并扶正，每畝需碗口粗的竹竿10根，用于地兩頭水泥柱的固定。兩頭用地錨拉緊固定。薄膜用竹片加壓以及拉繩固定在搭架的竹拱上，膜的兩側(cè)卷細(xì)竹竿捆在拉緊的鐵絲上。每間隔7 m，用布條將棚膜固定在葡萄老藤蔓上，防止風(fēng)大揭棚。搭建完成后，行與行的空隙為30 cm，這樣可保證東西向的陽光照到葡萄樹。

優(yōu)化后噸鋼成本降低：0.57+0.55=1.12元

底吹管線鋪設(shè)技術(shù)應(yīng)用后，底吹元件布置方式和數(shù)量均得到優(yōu)化，在增強(qiáng)轉(zhuǎn)爐復(fù)吹效果的基礎(chǔ)上，延長了復(fù)吹壽命，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐全爐役復(fù)吹。鋼水質(zhì)量得到提高，優(yōu)化前后轉(zhuǎn)爐各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比見表2。由表2看出，優(yōu)化后轉(zhuǎn)爐碳氧積降低了0.000 402，鋼中氧含量降低了0.003 78%，爐渣中的鐵含量降低了0.21%。

降低的鋼鐵料消耗和噸鋼成本計(jì)算如下：

由圖2（a）看出，優(yōu)化后的底吹元件布置在4環(huán)和9～11環(huán)。由圖2（b）看出，外環(huán)底吹元件排列在 0.6D， 順時(shí)針排布依次為 1#、4#、5#、6#、9#、10#（1#與 4#、6#與 9#之間夾角為 108°，其余底吹元件之間夾角為30°），其中1#底吹元件位于轉(zhuǎn)爐兩耳軸中心線順時(shí)針偏上30°。內(nèi)環(huán)底吹元件排列在0.3D，順時(shí)針排布依次為 2#、3#、7#、8#（4 支底吹元件夾角依次為 72°、108°、72°、108°）， 其中 2#底吹元件在1#底吹元件順時(shí)針方向18°位置。

（1）鋼鐵料成本：轉(zhuǎn)爐渣料量為23.5 t/爐，則節(jié)省鐵23.5×0.21%≈0.049 4 t/爐，降低鋼鐵料消耗0.049 4/260×1 000=0.19 kg/t，鋼鐵料價(jià)格 3.0 元/kg，則降低鋼鐵料成本：0.19×3=0.57元/t。

由于百香果的pH值過低，與鮮奶混合會(huì)出現(xiàn)絮狀物，若pH值過高，則無法凝乳[11]。研究了不同的混合液pH值對(duì)酸奶品質(zhì)的影響。

4 結(jié)論

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司針對(duì)260 t轉(zhuǎn)爐底吹元件位置和數(shù)量固定影響復(fù)吹效果和底吹元件壽命短的問題，研究了一種底吹管線鋪設(shè)技術(shù)，同時(shí)優(yōu)化了底吹系統(tǒng)，實(shí)踐后得到如下結(jié)論：

（1）使用無縫鋼管作為供氣管路，根據(jù)底吹元件位置設(shè)計(jì)爐底供氣管線的路徑，再將無縫鋼管彎曲、變向，最終滿足了不同位置底吹元件的供氣需要；

一銨市場(chǎng)弱穩(wěn)運(yùn)行，企業(yè)報(bào)價(jià)變化不大，成交觀望氛圍濃郁，內(nèi)銷進(jìn)入收尾階段，部分企業(yè)主要供應(yīng)前期預(yù)收訂單發(fā)貨；預(yù)計(jì)短期內(nèi)盤整運(yùn)行。二銨市場(chǎng)延續(xù)平穩(wěn)走勢(shì)，東北市場(chǎng)價(jià)格已經(jīng)逐步明朗，受經(jīng)銷商庫存低位影響，企業(yè)惜售心態(tài)明顯，看好后市。因市場(chǎng)當(dāng)前觀望氛圍較濃，部分企業(yè)二銨價(jià)格調(diào)整或推遲至本月底，預(yù)計(jì)幅度在50-100元/噸，個(gè)別企業(yè)或有150元/噸的上調(diào)意向。

（2）底吹系統(tǒng)主管道內(nèi)徑由20 mm增加為25 mm，底吹元件內(nèi)毛細(xì)管數(shù)量由26支增加為30 支后，最大供氣強(qiáng)度由 0.073 m3/（min·t）提高至0.093 m3/（min·t），加強(qiáng)了爐底攪拌；

（3）底吹元件與轉(zhuǎn)爐爐襯同壽命，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐全爐役復(fù)吹,而且碳氧積降低0.000 402，鋼中氧含量降低了0.003 78%，爐渣中的鐵含量降低了0.21%，不僅提高了鋼水質(zhì)量，而且噸鋼成本降低了1.12元。