頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐底吹工藝優(yōu)化

韓鵬龍    王建林    趙彥嶺    張進(jìn)紅

（邢臺(tái)鋼鐵有限責(zé)任公司，邢臺(tái)054027）

摘  要: 介紹了轉(zhuǎn)爐底吹系統(tǒng)現(xiàn)狀，并對(duì)其進(jìn)了工藝優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了由靜態(tài)控制向動(dòng)態(tài)控制的轉(zhuǎn)變。優(yōu)化后降低了渣中的全鐵含量，提高了轉(zhuǎn)爐的整體脫磷率及終點(diǎn)的余錳含量，降低了鋼鐵料消耗及合金消耗成本；并使平均槍齡由27.18爐提高到150.4爐，杜絕了環(huán)保事故的發(fā)生，降低了能源介質(zhì)成本約4.63萬(wàn)元，使透氣磚的使用壽命基本達(dá)到與爐齡同步。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐；底吹；工藝優(yōu)化

Process optimization of bottom blowing converter

Han Penglong  Wang Jianlin  Zhao Yanling  Zhang  Jinhong  

(Xingtai Iron and Steel Compangy, Xingtai, 054027)

Abstract: The present situation of converter bottom blowing system is introduced, and its process optimization is carried out to realize the transition from static control to dynamic control. After optimization, the total iron content in the slag is reduced, the dephosphorization rate of the converter and the residual manganese content at the end point are improved, and the consumption of steel and the cost of the alloy are reduced. And the average gun age increased from 27.18 furnace to 150.4 furnace, put an end to the occurrence of environmental accidents, reducing the cost of energy media 46,300 yuan, so that the basic life of the ventilation brick to achieve synchronization with the furnace age.

Key words: converter; bottom blowing；process optimization

1 引 言

轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)吹技術(shù)是70年代末、80年代初發(fā)展起來(lái)的一種先進(jìn)的煉鋼工藝，主要是為改善頂吹轉(zhuǎn)爐攪拌力不足，而從底部吹入少量惰性氣體的吹煉工藝，己被國(guó)內(nèi)外轉(zhuǎn)爐工藝所普遍采用。在生產(chǎn)實(shí)踐中為提高復(fù)吹效果，各轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)廠不斷完善底吹系統(tǒng)，以期提高出鋼殘錳、降低渣中FeO、縮短冶煉周期、提高生產(chǎn)效率、提高合金收得率、降低鋼鐵料消耗等目的^[1-2]。

邢臺(tái)鋼鐵有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱“邢鋼”)轉(zhuǎn)爐復(fù)吹技術(shù)已應(yīng)用多年，但由于爐底厚度、濺渣工藝參數(shù)、終渣成分等多方面的原因?qū)е峦笟獯u使用壽命與轉(zhuǎn)爐壽命不匹配，造成底吹供氣元件在爐齡處2000爐以后進(jìn)行打爐底操作，爐底上漲導(dǎo)致透氣元件被迫關(guān)閉或堵

塞，使復(fù)吹效果達(dá)不到預(yù)期目的。因此，如何解決轉(zhuǎn)爐底吹單元供氣元件的侵蝕，保證供氣元件的暢通性，實(shí)效轉(zhuǎn)爐復(fù)吹透氣元件與爐齡同步，提高轉(zhuǎn)爐復(fù)吹率，成為我國(guó)煉鋼界技術(shù)攻關(guān)的重點(diǎn)^[3-6]。

2 轉(zhuǎn)爐底吹系統(tǒng)現(xiàn)狀

2.1 底吹系統(tǒng)簡(jiǎn)介

底吹系統(tǒng)主要由底吹閥門站、通氣管路、透氣磚等組成，底吹閥門站主要功能為提供兩種底吹氣體，氮?dú)夂蜌鍤�，在冶煉過(guò)程中單獨(dú)使用一種氣體，但在某時(shí)刻兩種氣體能互相切換，且能穩(wěn)定和調(diào)整氣體的流量和壓力，保證底吹氣的正常供應(yīng)，底吹閥門站的主要設(shè)備有壓力調(diào)節(jié)閥、流量調(diào)節(jié)閥、氣動(dòng)球閥（快切閥）、流量計(jì)（孔板流量計(jì)）、手動(dòng)閥（旁通）等組成。

閥門站吹掃、密封試驗(yàn)是底吹系統(tǒng)在使用前必須進(jìn)行的一項(xiàng)關(guān)鍵性的準(zhǔn)備工作。閥門站吹掃時(shí)將氣源開(kāi)關(guān)打開(kāi)，用氮?dú)鈱?duì)每一根管路都必須進(jìn)行吹掃，使里面的夾雜物全部吹出，密封性試驗(yàn)是將整個(gè)閥門站系統(tǒng)充壓至2.5MPa，然后切斷氣源進(jìn)行保壓，要求每小時(shí)降壓小于等于0.01MPa則符合要求。邢鋼爐底透氣磚的分布見(jiàn)圖1所示。

2.2 底吹控制工藝參數(shù)

底吹系統(tǒng)氮?dú)�、氬氣壓力均�?~3MPa，閥前壓力一般在1.3~1.4MPa，閥后壓力一般控制在0.3~0.5MPa，轉(zhuǎn)爐優(yōu)化前的底吹模式如表1所示：

表1 優(yōu)化前轉(zhuǎn)爐的底吹控制模式

3 轉(zhuǎn)爐底吹工藝優(yōu)化

3.1 底吹流量模式優(yōu)化

轉(zhuǎn)爐爐役之前采用一種單一的底吹模式，底吹及化渣效果較差，槍齡較低，為進(jìn)一步優(yōu)化轉(zhuǎn)爐化渣效果，提高槍齡及轉(zhuǎn)爐前期脫磷率，充分發(fā)揮頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐的優(yōu)勢(shì)，因此對(duì)轉(zhuǎn)爐的底吹系統(tǒng)進(jìn)行了分模式底吹優(yōu)化，優(yōu)化后底吹流量控制與冶煉鋼種有機(jī)結(jié)合生成不同的供氣模式，每個(gè)模式在轉(zhuǎn)爐各冶煉節(jié)點(diǎn)上可通過(guò)設(shè)定不同的底吹流量而達(dá)到最佳的底吹攪拌效果。由于吹煉不同的鋼種所采用的底吹方式不同，因此把底吹模式和不同鋼種結(jié)合起來(lái)，這樣當(dāng)吹煉不同的鋼種時(shí)，可以直接選取不同的模式進(jìn)行冶煉。具體模式設(shè)置如表2所示：

表2 優(yōu)化后轉(zhuǎn)爐底吹控制模式

由表可知：模式一用于生產(chǎn)低碳鋼，模式二用于生產(chǎn)中碳鋼，模式三用于生產(chǎn)高碳鋼，模式四用于生產(chǎn)開(kāi)新?tīng)t烘爐，模式五用于檢修或護(hù)爐。如在冶煉低碳鋼時(shí)，由于終點(diǎn)C含量要求低，過(guò)程及終渣中的TFe含量高，為保證終點(diǎn)C含量滿足鋼種的要求，其吹煉后期的底吹供氣流量明顯大于其他兩類鋼種。其目的是通過(guò)加快底部供氣元件的供氣量來(lái)加強(qiáng)熔池?cái)嚢瑁�達(dá)到加快脫碳速度的目的。

3.2 底吹透氣磚維護(hù)

底吹透氣磚的維護(hù)以裸露蘑菇頭式為佳，蘑菇頭的生產(chǎn)控制是防止透氣磚堵塞和透氣磚侵蝕過(guò)快兩個(gè)相矛盾的極端問(wèn)題。蘑菇頭過(guò)厚造成磚前壓力升高，透氣困難；蘑菇頭過(guò)薄出現(xiàn)凹坑則易造成透氣磚侵蝕。在爐役初期，復(fù)吹主要任務(wù)就是盡快形成具有良好透氣結(jié)構(gòu)的爐渣-金屬蘑菇頭，防止透氣磚的嚴(yán)重侵蝕，濺渣護(hù)爐技術(shù)能夠促進(jìn)“爐渣-金屬蘑菇頭”生成；濺渣能迅速降低爐渣溫度，使?fàn)t渣凝固，通過(guò)底吹氣的不停冷卻作用，能在透氣管端面冷凝形成透氣孔（縫），同時(shí)濺渣護(hù)爐射流的強(qiáng)冷卻作用能迅速使液態(tài)渣變成固態(tài)渣，減少了護(hù)渣對(duì)透氣磚的侵蝕，在蘑菇頭較難形成時(shí)采用濺渣后爐渣不倒掉，使?fàn)t子豎立，將爐渣覆蓋在透氣磚上也是快速形成蘑菇頭的較實(shí)用的方式。當(dāng)爐底上漲較快，蘑菇頭變厚，透氣磚前壓力升高，此時(shí)說(shuō)明蘑菇頭已經(jīng)較好的形成，下一步是防止?fàn)t底上漲過(guò)高，造成透氣困難。經(jīng)驗(yàn)表明：一般控制爐底在-200~100mm之間，是形成的蘑菇頭和爐

型較好的爐底控制區(qū)間。

轉(zhuǎn)爐底吹控制系統(tǒng)中的供氣主管路采用的是1根總管直接連接3根支管，每根支管連接2塊底吹透氣元件，兩塊透氣元件之間容易相互干擾。為此把該部分改成相互獨(dú)立的供氣系統(tǒng)，將工作氣體分流為6路，每條管線單獨(dú)控制一塊透氣磚，管線有旁路手動(dòng)（事故）吹開(kāi)動(dòng)閥門，實(shí)現(xiàn)一個(gè)通道對(duì)應(yīng)一塊透氣磚，最終實(shí)現(xiàn)流經(jīng)每個(gè)透氣元件氣體流量的單獨(dú)控制及保證氣流的穩(wěn)定性，使氣流在進(jìn)入轉(zhuǎn)爐前互不干擾，保證爐內(nèi)鋼水始終處于穩(wěn)定的攪拌狀態(tài)。

4 應(yīng)用效果

4.1 對(duì)比優(yōu)化前后2個(gè)爐役內(nèi)生產(chǎn)爐數(shù)較多的鋼種（ML08Al、SWRCH35K），取兩個(gè)鋼種一次拉碳爐次且周轉(zhuǎn)鋼包爐次，對(duì)其鐵水磷、爐終碳、脫磷率、終點(diǎn)磷、余錳率及渣中的Tfe進(jìn)行對(duì)比如圖2、圖3所示：

由圖2可知：在鐵水磷升高0.013%的情況下，通過(guò)底吹優(yōu)化使?fàn)t終碳含量降低0.004%，脫磷率提高了2.2%，爐終磷降低了0.0003%，余錳率提高了0.75%，并且是渣中的全鐵含量降低了0.57%。

由圖3可知：在鐵水磷升高0.0073%的情況下，通過(guò)底吹優(yōu)化使?fàn)t終碳含量升高0.001%，脫磷率提高了0.63%，爐終磷升高了0.0001%，余錳率提高了1.75%，并且是渣中的全鐵含量降低了2.48%。

綜上可知：通過(guò)底吹工藝的優(yōu)化，降低了低碳鋼的終點(diǎn)碳含量，提高了中碳鋼的碳含量，降低了渣中的全鐵含量，提高了轉(zhuǎn)爐的整體脫磷率及終點(diǎn)的余錳含量，有利于降低了鋼鐵料消耗及合金消耗，在一定程度上適應(yīng)了鐵水磷的升高，并降低了煉鋼的綜合消耗成本。

4.2 優(yōu)化后的氧槍槍齡控制情況

底吹工藝優(yōu)化后，轉(zhuǎn)爐的氧槍槍齡控制情況如圖4所示：

由圖可知：底吹工藝優(yōu)化后，有利轉(zhuǎn)爐內(nèi)的流場(chǎng)控制及爐內(nèi)化渣，降低了轉(zhuǎn)爐的粘槍風(fēng)險(xiǎn)，使氧槍槍齡由去年的27.18爐提高至150.4爐，說(shuō)明底吹優(yōu)化后有利于化渣，減少粘槍，效果明顯。

4.3在整個(gè)爐役內(nèi)摸索蘑菇頭控制方式，有利于轉(zhuǎn)爐內(nèi)反應(yīng)的流場(chǎng)控制，過(guò)程爐渣化渣效果控制較好，避免了爐內(nèi)局部反應(yīng)過(guò)快或升溫過(guò)快的現(xiàn)象，杜絕了冒煙事故的發(fā)生，環(huán)保事故次數(shù)由去年的2次降低到0次，并使透氣磚的壽命基本與轉(zhuǎn)爐爐齡同步。

4.4 通過(guò)裸露透氣磚后的底吹工藝優(yōu)化調(diào)整，在整個(gè)爐役內(nèi)使能源介質(zhì)（氮?dú)狻�氬氣）成本降低了約4.63萬(wàn)元。

5 結(jié)論

5.1 通過(guò)底吹工藝的優(yōu)化，降低了低碳鋼的終點(diǎn)碳含量，提高了中碳鋼的碳含量，降低了渣中的全鐵含量，提高了轉(zhuǎn)爐的整體脫磷率及終點(diǎn)的余錳含量，有利于降低了鋼鐵料消耗及合金消耗，在一定程度上適應(yīng)了鐵水磷的升高，并降低了煉鋼的綜合消耗成本。

5.2轉(zhuǎn)爐底吹系統(tǒng)的供氣模式實(shí)現(xiàn)了由靜態(tài)控制向動(dòng)態(tài)控制的轉(zhuǎn)變，并可根據(jù)不同的鋼種的不同要求進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，提高了轉(zhuǎn)爐化渣效果，氧槍槍齡由27.18爐提升至150.4爐，并避免了環(huán)保事故的發(fā)生，并使透氣磚的壽命基本與轉(zhuǎn)爐爐齡同步。

5.3通過(guò)裸露透氣磚后的底吹工藝優(yōu)化調(diào)整，降低了底吹系統(tǒng)的能源介質(zhì)消耗，整個(gè)爐役內(nèi)降低介質(zhì)成本約4.63萬(wàn)元。

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