60 t 转炉炉底上涨原因分析及处理措施.pdf

第32卷 第6期 2010年12月 山东冶金 Shandong Metallurgy Vol.32 No.6 December 2010 摘要 由于冶炼过程中渣系不合理、 原料配比不合理和操作工艺不当等因素的影响， 致使日钢60 t转炉炉底上涨失控。 通过对炉底和液面进行双向监控、 调整渣系和优化操作工艺， 使炉底上涨情况得到有效控制， 从而稳定了转炉操作。 关键词 转炉； 炉底； 液面； 双向监控； 调整渣系 中中图分类号号 TF723文献标识码 B文章编号 1004-4620 （2010） 06-0070-01 60 t转炉炉底上涨原因分析及处理措施 鲁明， 温伟东， 冯贵武， 马启明， 韩晓峰 （日照钢铁集团有限公司， 山东 日照 276806） 收稿日期 2010-05-11 作者简介 鲁明， 男， 1980年生， 2003年毕业于北京科技大学冶金工 程专业。现为日钢第一炼钢厂助理工程师， 从事转炉炼钢生产与 品种开发工作。 日钢第一炼钢厂有4座60 t氧气顶吹转炉， 随着 工艺的不断完善， 平均炉龄由建厂初期的5 000炉上 升至约16 000炉。在生产期间， 经常出现炉底上涨， 尤其是在溅渣护炉技术推广之后， 炉底上涨更加严 重， 给生产操作带来诸多不利影响， 造成高消耗、 高 成本。为此， 结合转炉实际生产情况， 分析及查找炉 底上涨产生的原因， 采取有效措施对炉底上涨情况 进行控制。 1炉底上涨原因分析 溅渣用炉渣碱度过高时， 氧化镁含量达到或超 过饱和值， 倒炉出钢后炉膛温度降低， 有氧化镁结晶 析出， 高熔点矿物C2S、 C3S也同时析出， 熔渣碱度又 有增加； 溅渣时部分熔渣附着于炉衬表面， 剩余部分 都集中留在炉底， 与炉底的镁碳砖方镁石晶体结合 引起上涨 ［1］。在连续冶炼过程中， 一方面随着溅渣 护炉， 低温高碱度的炉渣粘在炉底上， 凝固并析出高 熔点矿物相对炉衬形成保护； 另一方面， 加废钢和兑 铁水时受到机械冲刷， 冶炼过程中钢水和炉渣的化 学侵蚀， 物理溶解对炉底产生一定的损耗， 当炉底结 渣速度大于炉底损耗速度时， 炉底便会上涨。 日钢 60 t 转炉炉底上涨的原因 1） 渣系不合 理。由于造渣用的石灰有效CaO不稳定， 白云石中 CaO、 MgO含量低， 为保证炉渣碱度、 脱硫脱磷效果， 加入量过大或添加轻烧镁球等造渣材料， 使得渣中 MgO过高， 渣子过于黏稠， 造成炉底上涨。2） 日钢位 于沿海地区， 空气湿度相对较大， 尤其在雨季， 入炉 废钢等冷料较潮湿， 为避免爆炸等安全事故的发生， 采取先加废钢， 摇炉烘烤后再兑入铁水的装料顺 序。由于冶炼节奏快、 炉渣倒不净， 粒度较小的废 钢、 铁块、 磁选粒钢， 被部分残留的熔渣包裹， 降温凝 结后附着在炉底， 如果吹炼过程中达不到合适的温 度或熔池搅拌力不足， 就会造成明显的炉底上涨。 实际生产中的附着物有时能达到2～3 t。3） 出钢前 加料放钢。转炉平均一倒率始终保持在80以上 （中高碳钢除外） ， 出钢前温度偏高， 加料降温后并不 供氧补吹就放钢， 造成溅渣护炉时炉渣不挂炉壁， 沉 积在炉底， 导致炉底上涨。 2炉底上涨的预防措施 1） 对炉底、 液面进行双向监控。由于没有炉型 红外探测等先进的炉型监控设备， 对炉底深度、 液面 高度制定合理的受控范围， 发现超出范围立即调整 操作， 使炉型受控， 受控范围如表1所示。 表1炉底和液面受控范围 m 炉龄 1～500炉 ＞500炉 炉底受控范围 5.90～6.10 5.75～5.95 液面受控范围 1.6～1.9 1.8～2.1 2） 合理调整渣系。如果炉底上涨 （或液面上涨） 并超出受控范围， 就应降低铁水消耗， 减少入炉物理 热， 相应调整渣料配比。同时控制CaF2使用量， 在 保证终点温度的前提下， 提倡使用矿石或氧化铁皮 调渣， 尽量避免炉渣过黏。 3） 优化吹炼枪位控制。冲击深度不但与氧枪喷 头参数有关， 也与氧枪喷头距离熔渣液面的高度有 关。由冲击深度的计算公式 ［ 2 ］可知 在喷头参数一定 时， 喷头距液面高度越低， 氧气射流对熔池的冲击动 能越大， 对熔池的搅拌增加， 对炉底冲击也越大。所 以要求正常拉碳枪位距液面900 mm， 增加冲击深 度， 同时提高氧压为0.9 MPa以上。将终点压枪时间 由原来的＞20 s提高到＞30 s， 加强对熔池的搅拌。 4） 优化溅渣枪位。在原来 “高-中-低” 溅渣枪 位的基础上， 降低后期溅渣枪位， 将炉底积渣吹开， 避免在炉底粘结形成炉底上涨。 5） 出钢前加料点吹后放钢。对于出钢前温度高 需要加料放钢的炉次， 如果一次性加料＞200 kg， 必 须进行点吹后方可放钢。避免因渣 （下转第72页） 􀤊􀤊􀤊􀤊􀤊􀤊􀤊􀤊􀦊 􀤊􀦊 􀤊􀤊􀤊􀤊􀤊􀤊􀤊􀤊􀦊 􀤊􀦊 经验交流经验交流 70 山东冶金2010年10月第32卷 连铸辊采用的堆焊材料都是以碳作为固溶强化元素 来提高堆焊层的硬度， 但由于碳在高温下 （400～ 900 ℃） 极易和Cr形成Cr23C6这类金属间化合物， 造成堆焊层尤其是搭接过渡区铬的贫化， 而连铸辊 长期在热疲劳下又有大量的冷却水， 易造成堆焊层 晶间贫铬开裂损坏。而此时连铸辊系中的轴承、 轴 承座、 芯轴、 旋转接头、 润滑等系统的零件还完好无 损。为此， 开展了进一步改进堆焊材料的研究。英 国焊接合金公司研发出了Crome core 414N-O （WA 414N-O） 以氮作为固溶强化元素的超低 C 堆焊材 料， 合金成分为OCr13Ni4MoVN， 避免形成Cr23C6， 其强化机理是形成均匀弥散的氮化物， 从而避免铬 的贫化现象而引起的晶间开裂 ［4-6］， 其过钢量可达 100万t以上。但其采用明弧堆焊， 焊丝售价高 （曾 达到6～7万元/t） 。经长期试验， 国内企业现已普遍 采用国产焊丝 （1Cr13Ni4Mo） 埋弧堆焊工艺， 成本大 幅降低， 效果基本相同。采用进口焊丝与国产焊丝 堆焊的堆焊层金相组织对比见图1。 4结语 连铸辊的使用寿命取决于多种因素， 包括连铸 辊的设计、 冷却方式以及生产中的维护。如发生漏 钢、 滞坯 （铸坯停顿） ； 设备维护保养不良， 冷却水质 不良， 造成喷嘴堵塞又得不到及时更换， 而引起辊面 温度上升； 润滑不良导致轴承咬死， 辊子停止转动； 辊面磨损等都会引起辊面温度升高， 引发裂纹。因 此， 连铸辊的使用寿命问题是一个系统工程。 另外， 连铸辊制造、 堆焊、 修复单位众多， 连铸辊 的制造与修复质量良莠不齐， 除本身原因外， 对连铸 机的使用特点了解不够， 缺乏针对性， 也是导致连铸 辊使用寿命低的原因之一。 连铸辊的制造、 修复应针对其设计特点、 冷却方 式及应用环境等选择堆焊材料及堆焊方式。另一方 面， 改进堆焊材料的抗疲劳性能也可提高连铸辊的 使用寿命。 参考文献 ［1］ 刘仲华.复合连铸辊生产工艺 ［C］ //王平.全国连铸技术研讨会 论文集.上海 中国金属学会冶金部科技司， 1994 401. ［2］ 徐宝陞， 董绍华.连铸机辊子温度场和热应力研究 ［J］ .冶金设 备， 1986 （2） 1-8. ［3］ 许宏伟.现代化板坯连铸机的设计思想 ［C］ //发展中国家连续 铸钢国际学术会议论文集.北京 1993 521. ［4］ 李完奎， 刘新民， 胡国清.R10 300 mm板坯连铸机拉胶辊机械 应力分析 ［J］ .重型机械， 1989 （3） 39. ［5］ 黄诚， 公茂秀， 何绪友.中板φ1 550 mm支承辊的堆焊与修复 强化 ［J］ .山东冶金， 2003， 25 （3） 20-21. ［6］ 公茂秀， 宋家来， 于广娟.表面工程技术在冶金设备修复再造 中的应用与展望 ［J］ .山东冶金， 2008， 30 （3） 75-78. 0Cr13Ni4MoVN明弧堆焊 6001Cr13Ni4Mo埋弧堆焊 400 图1不同焊丝及堆焊方式堆焊的焊层金相组织 􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣 （上接第70页） 料不化结坨， 降低炉渣流动性， 影响 溅渣效果或粘结于炉底造成炉底上涨。 6） 用氧气吹扫炉底。对炉渣黏稠或炉底严重超 出受控范围的个别炉次， 可以采用短时间吹氧将黏 稠炉渣或粘附在炉底的炉渣吹稀的方法控制炉底上 涨［3］。要求氧气压力＜0.7 MPa， 氧枪枪位距液面 0.5～1.5 m， 吹氧时间＜15 s。 3实施效果 通过对以上控制措施的合理运用， 收效显著。 1转炉2008年3月～2010年7月3个炉役的炉底运 行数据见表2， 可以看出炉底上涨超出受控范围的 次数明显减少， 同时每次超出受控范围的持续时间 也大幅缩短。 通过采取炉底和液面双向监控， 合理调整渣系、 优化吹炼枪位和溅渣枪位， 并随时掌握炉型情况， 根 据监控数据及时调整操作， 使炉底上涨情况得到有 效控制， 同时对钢铁料消耗和成本控制也起到了良 好作用。 参考文献 ［1］ 王雅贞， 李承祚.转炉炼钢问答 ［M］ .北京 冶金工业出版社， 2004 184. ［2］ 郑沛然.炼钢学 ［M］ .北京 冶金工业出版社， 1994 27-35. ［3］ 张盛昌， 刘勇， 杜超伶， 等.转炉炉底上涨的原因及预防措施 ［J］ .河南冶金， 2005 （6） 43-45. 表21转炉炉底受控情况 炉役代码 A B C 炉龄/炉 16 502 16 056 16 316 炉底上涨次数 25 24 7 每次持续时间/d 19.16 3.54 3.00 72