天鐵煉鋼廠45噸頂吹轉爐復吹改造工藝實踐

徐擁江

（天津天鐵冶金集團有限公司煉鋼廠）

摘  要：天鐵集團煉鋼廠3#45噸氧氣頂吹轉爐成功進行了頂底復吹改造。通過對底吹流量優化控制和吹煉過程槍位、流量的優化調整，以及濺渣操作的調整，實現了復吹改造的預期工藝效果，爐內鋼水的攪拌效果得到強化，吹煉終點鋼水、爐渣氧化性得到降低，噴濺爐次大幅減少，金屬收得率得到提高，吹煉終點鋼水成分更加均勻，錳元素回收率得到提高，石灰消耗得到降低。同時，爐底厚度穩定控制在合理范圍，底吹元件得到很好的維護。

關鍵詞：復吹改造；底吹元件；爐底厚度；攪拌

The Process Practice of  LD Converter Transformed to The Combined-blowing For 45 Tons in Steelmaking Plant of Tiantie

XU Yong-jiang

( Steel-Making Plant，Tianjin Tiantie Metallurgical Group Co., Ltd., She County，

Hebei Province 056404, China)

Abstract：3 # 45 tons of oxygen top blowing converter had been successfully transformed to the combined- blowing in Steel-Making Plant，Tiantie Metallurgical Group. Through  optimizing the bottom blowing flow and adjusting gun position of convertering, oxygen flow and slag splashing operation, it had achieved the combined- blowing transformation of technology  effect.Thanks to the successful  transformation,the mixing effect of molten steel in the furnace was stronger, end-point molten steel and slag oxidation get lower, splashing times drastically reduced, metal yield was improved, end-point composition of molten steel was more uniform, manganese recovery rate was improved, the consumption of lime was reducing. At the same time, the thickness of the furnace bottom stability was controlled  in a reasonable scope and the bottom blowing elements were better maintenanced.

Key words：The combined-blowing transformation；Bottom blowing elements；The thickness of the bottom；stir

1 前言

天鐵煉鋼廠有2座600噸混鐵爐，3座45噸氧氣頂吹轉爐，其中3#轉爐于2015年進行了復吹改造。精煉設備有2座50噸LF爐，1座50噸VD爐。連鑄機共5臺，分別為板坯連鑄機1臺，圓坯連鑄機1臺，方矩坯連鑄機3臺。

冶煉工藝路線：高爐鐵水→600t混鐵爐→45t轉爐→(50tLF精煉爐)→連鑄機。

鐵水條件：Si ：0.20%~0.60%，Mn：0.10%~0.30%，P：0.100%~0.150%，S：0.020%~0.050%。

頂底復吹轉爐與單一的氧氣頂吹轉爐相比，能顯著降低鋼水中氧含量和熔渣中TFe含量，提高轉爐脫磷、脫硫率，提高吹煉終點鋼水余錳含量，減少吹煉過程噴濺，也更適合少渣冶煉工藝的實施。天鐵集團煉鋼廠于2015年對其中的3#45噸轉爐進行了復吹改造，以充分發揮頂底復吹轉爐的優點，從而達到降低產品成本、提高產品質量、促進產品升級換代的目的。經過一段時間的工藝摸索和生產時間，對各種工藝參數進行了優化調整和創新操作，取得了超過預期的良好效果。

2 爐底砌筑方案優化

天鐵煉鋼廠轉爐原為活爐底頂吹轉爐，爐底爐襯為平面，爐底與爐身接縫在熔池深度的三分之一處，為最薄部位，爐底爐襯高度控制不好稍有下降，接縫處受侵蝕又最重，故接縫處極易發生竄漏鋼事故。

為在保留原活爐底情況下將45噸頂吹轉爐改造為頂底復吹轉爐，對爐底砌筑方案進行創新，利用原45噸頂吹轉爐爐身爐殼，將原來平面型爐襯活爐底改造為中間低四周高弧形爐襯活爐底，活爐底爐襯厚度提高200mm，爐底與爐身接縫處與圓環槽底部，開爐后爐渣填充進去，可有效避免爐底接縫的侵蝕，避免爐底接縫竄鋼事故的發生，保證了頂底復吹轉爐使用安全性。

3 底吹工藝確定和優化

3.1 底吹供氣元件類型選擇

與毛細管式底吹供氣元件相比，環縫式底吹供氣元件底吹氣量調節幅度大、復通能力強，全爐役保持正常通氣狀態的可靠性高，更適合濺渣護爐的復吹轉爐。同時，環縫式底吹供氣元件噴射的氣流相對更穩定。結合生產實際情況，天鐵煉鋼廠3#轉爐復吹改造確定選用環縫式底吹供氣元件。

3.2 底吹元件數量及位置的設計

不同的底吹供氣元件數量及不同的安裝位置，底吹效果包括攪拌作用和冶金效果就會大不相同。通過請鋼研總院進行水模試驗，結合轉爐公稱容量的大小，為達到理想的冶金效果，最后確定底吹供氣元件數量為4 個，底吹元件的安裝半徑確定為590mm。

3.3 底吹氣體種類及供氣模式

3.3.1 底吹氣體種類

根據不同的吹煉、生產階段，采用氮氣和氬氣兩種底吹氣體進行相互切換的模式。同時要求，當設定的氣體壓力低于0.8MPa時，自動切換為另一種氣體；兩種氣體壓力均低于0.8MPa時，自動選擇壓力較高的一種氣源。另外，當出現底吹供氣元件發生堵塞的現象時，可以采用空氣作為氣源進行吹堵操作。

3.3.2 供氣模式

根據不同鋼種、不同冶煉工藝分別采用不同的供氣模式。經過一段時間的生產時間摸索，幾次對底吹供氣模式進行優化調整，最終確定供氣模式如表 1 所示。

表1 頂底復吹轉爐底吹供氣模式(m³/h)

4 冶煉過程優化調整

4.1 吹煉過程槍位控制調整

天鐵煉鋼廠3#轉爐頂底復吹改造后，在生產實踐中發現，整個吹煉過程噴濺現象明顯減少，返干情況則比較嚴重。分析原因為有底吹供氣后，熔池攪拌更加均勻，碳氧反應更加迅速，渣中（FeO）消耗加快。與單一的頂吹轉爐相比，頂吹氧槍槍位應根據吹煉情況適當提高50~100mm，以防爐渣返干。

同時，復吹轉爐較頂吹轉爐脫碳速度較快，吹煉終點收火不明顯，應較頂吹轉爐提前降槍到拉碳槍位進行拉碳操作，防止拉碳偏低。

4.2 吹煉終點控制調整

底吹改造后，底吹攪拌作用使熔池成分、溫度較單一的頂吹轉爐更加均勻，所以出鋼配碳量應按中、上限控制，出鋼溫度應按中、下限控制。

復吹轉爐鋼水終點的殘錳含量有所提高，應注意準確判斷復吹轉爐終點殘[Mn]，適當減少錳鐵合金的加入量。

復吹轉爐鋼水終點的氧含量[O]有所降低，合金收得率提高，應及時準確調整脫氧劑和合金的加入量。

5 底吹供氣元件維護

5.1 底吹供氣元件維護方針

復吹轉爐使用效果的優劣主要看底吹供氣元件的使用壽命。其宗旨就是在供氣元件端部生成一種“爐渣-金屬永久性透氣蘑菇頭”，同時使“爐渣-金屬永久性透氣蘑菇頭”在整個爐役期或相當長的時間內，保持穩定、良好的形態和透氣性。

5.2 開爐初期快速形成“爐渣-金屬蘑菇頭”

為在開爐初期就快速形成“爐渣-金屬蘑菇頭”，天鐵煉鋼廠要求在開新爐第1爐就進行濺渣護爐操作，嚴格防止爐底下降。

要求在開爐初期勤觀察底吹元件狀況，發現底吹元件出現局部的凹坑，在出鋼后進行搖爐掛渣操作。爐渣成分要求與濺渣的爐渣成分相同，必要時對爐渣進行調質，確保爐渣中MgO含量在8~10%的范圍內。

5.3 “爐渣-金屬蘑菇頭”的維護

（1）操作人員要認真操作，時刻觀察復吹系統各項壓力、和流量變化情況。

（2）利用倒爐及出鋼的過程，要加強底吹供氣元件出口及爐渣-金屬蘑菇頭的形態變化的觀察，防止爐底露磚縫情況發生。

（3）底吹供氣元件若呈漏斗狀，就要及時采用掛渣操作對底吹供氣元件進行重點維護。即將濺渣后的殘渣留在爐膛內，多次前后搖爐，使爐渣粘在底吹供氣元件的表面。必要時允許采用填料方式處理。

（4）嚴格控制吹煉終點鋼水溫度不過高和減少鋼水在爐內浸泡時間。

（5）正常狀態下，應保證冷卻后的爐襯在模糊可見底部供氣元件。

5.4 爐底厚度控制

要求每天接班認真測量爐底，準確控制爐底厚度數據。爐底控制原則為“寧正不負”，同時爐底上漲應嚴格控制在+50~150mm的范圍。爐底上漲＞200mm，要采取降爐底操作，爐底下降，則要采取漲爐底操作。

（1）降爐底操作：在保證不燒槍的情況下，底吹采用強攪操作，爐渣堿度、MgO按下限控制，補吹及濺渣槍位較正常降低100mm。爐底下降，則要采取漲爐底操作：底吹采用弱攪操作（底吹流量比正常降低100Nm3/h），爐渣R、MgO按上限控制，點吹槍位恢復正常，濺渣槍位適當偏高不偏低。

（2）處理爐底操作應堅持勤處理、輕處理的原則。

（3）爐底下降，則多安排冶煉中、高碳鋼；爐底上漲，則多安排冶煉低碳鋼。爐底過高，則進行爐底減薄（化爐底）操作：采用出鋼完畢留渣，用頂槍進行適當低流量吹氧200″左右，浸泡4~5′后加燒結礦降溫（防止爐渣燒壞爐口），然后從爐口將爐渣倒入渣盆。或連續冶煉3~4爐低碳鋼，控制終點低碳、高氧化鐵渣出鋼。

6復吹改造效果

6.1 石灰消耗得到降低

由于轉爐復吹改造后吹煉過程反應速度加快，熔池攪拌更加均勻，石灰熔化更加充分，噸鋼石灰消耗量得到明顯降低，平均比單一頂吹轉爐減少3~4kg/t 鋼。

6.2 鋼鐵料消耗降低

復吹改造后，爐內攪拌充分，吹煉過程噴濺情況大大下降，使鋼鐵料消耗得到一定程度的降低。與改造前相比，平均降低0.5~1.0kg/噸鋼。

6.3 吹煉終點鋼水殘錳量提高

轉爐復吹改造后，碳氧反應更加充分，同樣的終點碳含量情況下，鋼水氧化性降低，使吹煉終點鋼水殘錳量有所提高，相比復吹改造前，殘錳量平均提高0.01~0.02%。

6.4 合金回收率提高

吹煉終點鋼水氧化性降低帶來的另一個好處，就是出鋼過程所加合金的回收率得到明顯提高，Si、Mn元素回收率平均提高1%以上。

6.5 吹煉終點鋼水成分更加均勻

與單一頂吹轉爐相比，復吹改造后的轉爐吹煉過程攪拌更加均勻，基本消除爐內吹煉死區的存在，使倒爐所取鋼樣更具有代表性，更利于出鋼過程的配碳操作和合金配加，達到精確控制鋼水成分的目的，減少直上連鑄鋼水成分出格的現象。

7 結束語

天鐵煉鋼廠3#轉爐進行頂底復吹改造后，經過一段時間的摸索和調整，總結出符合自身實際的一套復吹工藝和底部供氣元件維護措施，在保證底部供氣元件正常使用的條件下，各項經濟技術指標基本達到復吹改造的預期目標，對企業降低鋼水成本和開發高等級品種鋼提供了技術支持。

[1] 柯建祥. 30t 轉爐頂底復吹工藝的實踐[M] 2007 中國鋼鐵年會論文集

[2] 杜金科，胡濱，等.  復吹轉爐長壽技術在萊鋼1 20t轉爐上的應用 [J].山東冶金，2007，（3）