顶底复吹转炉护炉工艺优化.pdf

第32卷 第5期 2010年10月 山东冶金 Shandong Metallurgy Vol.32 No.5 October 2010 摘要 张钢120 t转炉由于前期操作水平低、 采用汽车运输铁水、 生产组织困难等， 溅渣护炉效果差。针对这种情况， 通过 杜绝钢水过氧化、 降低出钢温度、 优化氮气压力及流量、 调整溅渣枪位、 留渣操作等， 优化生产及溅渣工艺参数， 适时调整供 氧制度及其他工艺制度， 并结合喷补等方式， 使护炉获得很好效果， 炉龄达到7 132次且仍在使用中。 关键词 转炉； 溅渣护炉； 留渣操作； 喷补； 炉龄 中中图分类号号 TF729.5文献标识码 B文章编号 1004-4620 （2010） 05-0023-02 1前言 张钢120 t顶底复吹转炉2009年5月1日投产， 初期配套高炉没有投产， 铁水靠汽车运输， 受内外 部条件制约， 连浇炉数少， 浇次间停顿时间相对较 长， 转炉冶炼在高温以及过氧化的情况时有发生 产， 加之前期操作水平偏低， 炉衬侵蚀很快。随着 内外部条件好转， 为转炉护炉创造了一定条件， 但 出钢时炉衬砖大部分裸露， 溅渣护炉效果不好。依 靠反复喷补、 垫补， 导致吨钢耐火材料消耗增加， 影 响转炉的产量以及转炉与连铸之间的匹配节奏。 炉龄在3 597炉时测量炉膛发现， 耳轴部位 （侵蚀最 严重） 砖衬厚度在260 mm左右， 蚀进情况严重。张 钢炼钢厂借鉴其他钢厂经验及相同炉型下的模拟 试验数据， 通过完善生产工艺制度， 优化溅渣护炉 工艺参数， 使炉况得到根本好转。在溅渣实践过 程中， 克服新建1 350 m3高炉开炉初期高硅、 高硫铁 水的不利条件， 使转炉炉况不再恶化， 并抓住铁水 成分好转的有利时机， 将炉况恢复到较为理想的 状态， 目前炉龄已达到7 100炉， 且仍在正常生产使 用中。 2工艺条件 张钢炼钢厂新建120 t顶底复吹转炉1座、 120 t LF钢包精炼炉1台、 R9 m 7机7流小方坯连铸机1 台、 铁水脱硫装置1套以及配套的公辅设施。转炉 采用顶底复吹工艺， 氧枪马赫数 2.0； 工况氧压 0.79～0.82 MPa； 喷头喉口直径40.2 mm， 出口直径 52.2 mm， 喷孔倾角12。底吹透气元件6个 （由6 根供气直管独立供气） ； 集管透气塞型透气砖， 透气 塞的耐火材料为镁碳质， 外壳和中间细管为低碳 钢。透气元件长度与炉底工作层厚度相同。底部 供气采用N2气、 Ar气切换方式， 根据吹炼期的不同 循环供气； 底部供气强度在0.01～0.2 m3/ （min t） 。 铁水情况 投产初期， 由于脱硫站仍在施工中， 转炉所用铁水由老区4座高炉通过汽车运输供给， 铁水成分波动大， 因此要求铁水尽可能经由混铁炉 均匀成分后再入转炉， 但铁水条件仍然不理想。新 区1 350 m3高炉投产后， 铁水成分趋于稳定， 炼钢炼 铁采用通用铁水罐，“一罐到底” ， 炼铁过来的铁水 罐不再倒罐，（很少一部分进入混铁炉） ， 直接放到 混铁炉下的铁水车上， 通过混铁炉调节稳定装入 量， 即全部采用热装。 冶炼终点控制 w［ C ］≥0.08， 温度1 660～1 685 ℃， 终渣w（FeO）10～12， w（MgO）8～10， 炉渣碱 度即w（CaO）/w（Si02）3.0～3.5。 3炼钢工艺分析与优化 3.1冶炼工艺优化 1） 杜绝钢水过氧化。过氧化造成起渣孕期时 间长， 起渣慢， 炉渣与炉衬砖结合不牢固、 炉渣熔点 低。即使这种过氧化性炉渣被溅到炉衬上， 由于溅 渣层熔点低， 在下一炉钢冶炼时， 很快就被熔化下 来， 不耐侵蚀。因此在冶炼过程中要求终点 ［C］ ≥ 0.08， 执行高拉补吹法拉碳时，［C］ ≥0.18。特殊 情况下， 出现钢水过氧化时， 过氧化炉渣终渣加入 轻烧镁球进行改质处理， 必要时也可向终渣配加碳 粉或脱氧剂进行炉渣改质 ［1］。 2） 杜绝出钢不净现象。出钢不净会造成溅渣 层内夹钢， 冶炼条件下破坏成渣层， 加快渣层的侵蚀。 3） 增加溅渣量， 倒炉测温时尽量少倒渣。经过 一段时间的探索实践， 留渣量为8时的溅渣效果远 比不上10～12的留渣量的效果好， 多留渣是提 高溅渣效果的前提条件。在某一固定枪位溅渣时， 多数渣被溅到渣线部位， 耳轴部位和炉帽部位的溅 渣量相对依次减小， 耳轴部位和炉帽部位就成为薄 弱环节。为了达到较为均匀的溅渣层， 可结合调整 顶底复吹转炉护炉工艺优化 刘希山， 李浩， 张培帅 （张店钢铁总厂 炼钢厂， 山东 淄博 255007） 收稿日期 2010-04-13 作者简介 刘希山， 男， 1969年生， 1992年毕业于华东冶金学院钢铁 冶金专业。现为张店钢铁总厂炼钢厂副厂长， 高级工程师， 从事生 产管理工作。 􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀧘 􀥘􀧘 􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀧘 􀥘􀧘 生产技术生产技术 23 山东冶金2010年10月第32卷 溅渣过程枪位来达到此效果。 4） 合理加料次序及加入量。为了促使早成渣， 减少对炉衬侵蚀， 一批料可按碱度1.8、 MgO含量6 进行配加料， 其他部分造渣料可在一批料基本渣化 时分2到3批补加。 5） 杜绝拉碳前2 min内后调矿石或其他含FeO 料。吹炼后期调矿石或终点加矿石调温， 易造成渣 中FeO含量增加， 影响熔渣耐火度。如果出钢过程 中发现渣稀， 可调轻烧镁球降温稠渣， 缩短起渣孕期。 6） 降低出钢温度。提高岗位操作水平， 加强过 程控制， 完善钢水温度控制工艺制度， 降低钢水过 热度， 从而降低出钢温度。在转炉冶炼操作中要求 拉碳温度不得超过1 660 ℃， 开浇炉次终点温度控制 在1 700 ℃以下， 连浇炉次温度控制在1 670 ℃以下。 3.2溅渣工艺优化 1） 氮气压力及流量优化。原氮气工作压力0.85 ～0.95 MPa， 流量17 000～19 000 m3/h， 熔池及渣线 部位渣层较厚， 而耳轴及炉帽部位渣层较薄， 炉底 上涨趋势明显， 无论怎样调整枪位均不理想。对以 上情况分析认为， 溅渣气源动力不足。将氮气工作 压力调整到 0.95～1.10 MPa， 流量 19 000～21 000 m3/h， 通过溅渣过程中调整枪位， 渣层分布较为理 想， 炉底上涨得到控制， 便于底吹系统的正常使用 和维护。 2） 溅渣枪位 （溅渣护炉时， 转炉氧枪下端至炉 底中心距离定义为溅渣护炉氧枪枪位） 优化。溅渣 枪位低于 1 900 mm， 溅起的炉渣紧紧围绕氧枪枪 头， 垂直向上， 易粘枪。若溅渣时间延长， 炉渣就容 易逐渐凝固在炉底上， 导致炉底上涨影响复吹冶炼 效果。溅渣枪位高于3 000 mm， 多数以＜45角溅 到炉衬渣线部位， 而溅到耳轴部位、 炉帽部位的渣 量就减少， 达不到炉衬均匀溅渣效果。此种现象容 易造成炉底拐角处炉渣堆积增厚， 使溶池缩小， 影 响装入量和冶炼效果。溅渣枪位2 400～2 900 mm， 炉渣多数以45角为扇形方向溅落在炉衬上下内 表面上， 氮气流股末端刚好接触炉底， 能量损失少， 大多数炉渣被溅起， 溅渣高， 覆盖面大， 溅渣效果最 佳。综合分析认为， 溅渣最佳枪位2 400～2 900 mm， 同时氮气流量20 000 m3/h、 留渣量为10～12时 的溅渣效果好 ［2］。 3.3留渣操作 将溅渣后的钢渣根据溅渣后的渣况及下一炉 装入的铁水条件等确定全部或部分铺在加料面上， 以减轻铁水或废钢对加料面的冲击和冲刷， 从而达 到护炉的目的。 1） 当溅后渣较黏或铁水Si≤0.85时， 可全留渣 或部分留渣。操作 炉体摇下， 将钢渣铺在加料面 以后， 抬炉到零位， 如果炉底有上涨趋势， 可加入 300～500 kg烧结矿， 如果炉底呈下降趋势， 则加入 1 500～2 000 kg石灰， 然后将料铺在大面上， 抬炉加 废钢或兑铁水。采用这种垫料方式的目的一方面 是为了加料面挂渣、 降低对加料面的冲击或冲刷， 另一方面也是为了对黏渣降温， 防止加料面粘废钢 和兑铁时渣铁反应出现安全问题。 2） 当溅后渣较稀、 流动性很好或铁水Si＞0.85 时， 要将渣全部倒掉， 主要是考虑到安全及渣量大 易造成喷溅。 4特殊情况下的护炉措施 张钢1 350 m3高炉投产初期炉温较高， 铁水中 Si含量最高到2.75， 入炉铁水Si含量连续2.0以 上。在高炉调炉温的过程中， 又出现了低Si高S铁 水， 造成转炉入炉铁水Si≤0.25， S＞0.130， 给护 炉带来很大困难。 4.1高Si低S铁水的处理 为了减轻高Si铁水对护炉和溅渣的影响， 采用 双渣操作， 生产钢种为HRB335。开吹时加入一批 料， 石灰在5 t左右， 镁球约为1.2 t， 适当高枪位操 作， 3～4 min起渣， 提枪将这部分渣尽可能多倒掉， 然后不考虑一批料， 重新造渣， 终渣碱度在 3.2～ 3.5， MgO 含量在 9.5～11， FeO 含量在 10～ 12， 确保终渣理化指标满足溅渣要求， 并有较高的 耐火度。这样基本能维持炉衬渣层厚度相对稳定。 4.2低Si高S铁水的处理 高温、 高碱度、 大渣量和渣良好的流动性是提 高脱S效率的条件。在高温情况下， 要减轻炉衬渣 层的侵蚀， 就要提高终渣耐火度和避免钢水过氧 化。因此适当提高终渣的碱度和MgO的含量， 降低 渣中FeO的含量 （适当提高低吹的供气强度） 。在碱 度、 FeO含量一定的情况下， 渣的流动性和温度成正 比， 为了杜绝吹铁提温， 造成钢水氧化加剧炉社侵 蚀， 转炉采用高拉补吹法全铁冶炼， 如果预计铁水 理化热不能满足终点温度需要， 可向铁水中配加 Fe-Si合金。一次拉碳后， ［S］ 含量≤0.050时， 可 加入1 000～1 200 kg石灰补吹， 等成分出钢。如果 一次拉碳后 ［S］ 含量＞0.050， 根据钢水S含量向炉 内加Fe-Mn或Mn-Si合金连同补加石灰补吹脱S。 若3次倒炉S含量仍不合标准， 要考虑钢水回炉， 不 得强行补吹脱S， 以免造成炉况恶化 ［3］。 4.3溅渣护炉与半干法喷补有机结合 在炉两侧衬砖完全裸露的情况下， 如果蚀进明 显， 可在溅渣后， 用半干法对转炉两 （下转第29页） 24 Trial-manufacture and Development of Automobile Beam Steel 610L CHEN Pei-dun, MA Zheng-wei, CHEN Kun （Shandong Taishan Iron and Steel Group Corporation, Laiwu 271100, China） AbstractAbstract According to the composition design principle of low carbon, high manganese and microalloy, smelting in intermediate frequency induction furnace and casting to billets with the sizes 130 mm350 mm, rolling to the plate with 10 mm thickness by 12 passes, the automobile beam steel 610L was trial-manufactured in the laboratory. The check and analysis showed bainite appeared in the steel microstructure and the percentage elongation was on the low side. On the base, reducing the oxygen content and making Si-Ca line modification, meanwhile, lowering the rolling temperature and controlling cooling strictly, industrial trial-manufactured plates had the microstructure of needle ferrite and pearlite and the grain size was 12 scales. The 610L steel with tensile intensity 625 MPa and percentage elongation 24 above was developed and produced successfully. Key wordsKey words automobile beam steel; laminar flow cooling; rolling temperature; modification treatment 均值为154 J， -20 ℃下平均值为126 J。 2） 夹杂物及金相组织。夹杂物除D类夹杂物达 到2.0级， 超过试制要求外， 其他夹杂物均符合试制 要求； 钢带基体的金相组织为针状铁素体珠光体 组织， 晶粒度12级， 带状组织为0级。 3.3结果分析 由工业生产钢带的检测结果可以看出， 钢中各 类夹杂物含量均得到了控制。由于喂线处理使硫 化物类夹杂物球化， 导致球状氧化物的含量增加， 级别达到了2.0级， 但是对钢带的整体性能影响不 大； 钢带的各项力学性能都达到了试制目标要求， 塑性相对于实验室试制的钢板有了大幅度提高； 610L钢带的组织为针状铁素体珠光体， 晶粒细小， 符合试制目标要求。 因此， 高强度汽车大梁钢610L的工业试制是成 功的。在此基础上， 泰钢进行了610L的批量生产。 参考文献 ［1］ 毛新平， 王中丙， 林振源， 等.电炉CSP流程低碳高强汽车大梁 钢的开发 ［J］ .钢铁， 2004， 39 （9） 418-421. ［2］ 徐仰善.汽车大梁板生产工艺的探讨 ［J］ .鞍钢技术， l986 （6） 27-32． ［3］ 王祖滨.低合金高强度钢 ［M］ .北京 原子能出版社， 1996. ［4］ 姚泽雄， 成光祜.微合金化低碳高强度钢 ［M］ .北京 冶金工业 出版社， 1982． ［5］FENG Guanghong.Effect of Accelerated Cooling process after Large Reduction in Nonrecrystallazation Zone on Banded struc- ture of Steel Plate ［J］ .Journal of Iron and Steel Research， 1999， 11 （6） 14-17. （上接第24页） 侧耳轴部位进行喷补。而在炉两侧 衬砖未完全裸露的情况下， 如果蚀进明显， 可采用 出钢完毕后先喷补后溅渣的方式进行维护。 4.4溅渣护炉与翻料投补相结合 在前后面出现蚀进严重的情况下， 对渣面及出 钢面及时采用翻补和投补的方式进行烧结补炉， 可 为溅渣层和喷补层的稳定起到支撑作用， 减缓两侧 耳轴部位的渣线蚀进。 5结语 经过一系列措施， 炉帽及耳轴部位形成了相对 稳定的渣层厚度， 炉内成渣层的厚度趋于均匀合 理， 结合供氧制度的调整， 炉底上涨也得到有效控 制。在炉龄7 132次时， 测得炉膛内径最大部位厚 度为200 mm， 溅渣护炉效果明显。同时通过优化溅 渣护炉工艺， 维持了合理的炉底渣层厚度， 保持底 吹枪 “蘑菇头” 的稳定， 更好地维护了护炉效果。 因此， 在张钢条件下， 适宜的留渣量为10～ 12； 最佳溅渣护炉枪位为2 400～2 900 mm； 合适 的溅渣顶吹气体流量为20 000 m3/h； 过氧化终渣熔 点低， 在高氧化性炉渣中加入轻烧镁球甚至配加碳 粉或脱氧剂进行终渣改质， 可以提高炉渣熔点， 提 高溅渣层的抗高温侵蚀能力； 采用优化溅渣护炉工 艺后， 底部透气元件性能稳定。 参考文献 ［1］ 苏天森.转炉溅渣护炉技术 ［M］ .北京 冶金工业出版社， 1999. ［2］ 王雅贞.转炉炼钢问答 ［M］ .北京 冶金工业出版社， 2003. ［3］ 黄希祜.钢铁冶金原理 ［M］ .3版.北京 冶金工业出版社， 2002. Optimization of Furnace Line Protection Technologies in Combined Blowing Converter LIU Xi-shan, LI Hao, ZHANG Pei-shuai （The Steelmaking Plant of Zhangdian Iron and Steel General Works, Zibo 255007, China） AbstractAbstract Zhangdian Steel newly built a 120 t combined blowing converter. Because of low prophase operation level, transporting molten iron by motors and difficult production organization, the effects of slag splashing for protection of converter were poor. In view of this situation, through stopping the molten steel peroxidation, lowering tapping temperature, optimizing nitrogen pressure and flow adjusting the height of lance for slag splashing, remaining slag operation, timely adjusting the oxygen supply and other process systems and combining gunning manners, the effect of slag splashing was improved markedly. Then a campaign of 7 312 heats was obtained and was still in use. Key wordsKey words converter; slag splashing for protection of converter; remaining slag operation; gunning; campaign 􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣 汽车大梁钢610L的试制开发陈培敦等2010年第5期 29