顶底侧吹转炉炼钢新技术工业实验

LIU1018

顶底侧吹转炉炼钢新技术工业实验

    1 前言
    目前，大多数的转炉均采用顶底复吹的吹炼技术把铁液冶炼成为钢液。在顶底复吹转炉炼钢中，当底枪畅通时或者底枪可见时，从底部吹入的气体能够有效地搅拌熔池，促进熔池的传质速率，改善渣金间的冶金反应动力学条件，提高渣金反应界面积和反应速度。不仅可以提高转炉的脱磷能力和脱碳能力，而且还可以降低吹炼终点熔渣和钢液的氧化性。
    顶底复吹转炉的熔池搅拌能力可以通过优化底枪支数和底枪布置以及底吹供气强度来提高，但是当熔池的混匀时间缩短到一定的程度后，就难以再通过底吹工艺优化来进一步降低熔池的混匀时间。另外，转炉采用溅渣护炉工艺，可以大幅度提高转炉炉龄。但是，溅渣护炉会引起炉底上涨，造成底枪端部被炉渣覆盖，这时从底枪吹入的气体对熔池的搅拌能力下降，从而影响到转炉内的渣金反应和吹炼终点的氧化性，使复吹转炉的优越性未能充分发挥出来。
    为了提高顶底复吹转炉熔池的搅拌能力，进一步缩短复吹转炉的熔池混匀时间，同时避免因转炉采用溅渣护炉工艺所造成熔池搅拌能力下降的问题。东北大学提出了在转炉上采用顶底侧吹技术的思想，首先在实验室进行实验研究，确定了30t转炉的顶底侧吹工艺，然后在福建三钢的30t转炉进行工业实验。通过研究开发出了顶底侧吹转炉炼钢新技术，取得了良好的冶金效果。
    2 实验设备与条件
    福建三钢1号30t转炉的炉底为平炉底，每炉装入铁水23～25t、废钢3～4t、生铁5～6t，熔池深度在900～1100mm之间。转炉吹炼采用的三孔氧枪喷头，喷孔夹角为10.5°，吹炼时氧气流量为7600～7800Nm3/h，供氧时间为11～13min。主要冶炼钢种为HRB系列和Q235。入炉的铁水条件如表1所示。
   
                               表1     入炉铁水成分和温度
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    组元           C         Si           Mn           P             S          T/℃
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    范围/%     4.0～4.5  0.20～1.25  0.31～0.80  0.067～0.138  0.023～0.082  1271～1312
    平均值/%      4.2      0.58         0.49         0.097         0.037        1285
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    该转炉原来是顶底复吹转炉，有三支底枪。在此基础上，通过实验室水模实验，确定侧吹枪支数、安装位置和侧吹气体流量。最后确定在出钢侧熔池液面下一定位置安装一支侧吹枪，组成顶底侧吹转炉。新炉役于2008年5月12日开炉，到2008年10月6日侧吹枪停用，该转炉采用顶底侧吹技术共冶炼了7776炉钢。
    3实验结果与分析
    由于铁水、废钢和生铁成分变化大的原因，为了使转炉采用顶底侧吹技术与顶底复吹技术的冶金效果的对比具有代表性，选择相同时间的顶底侧吹转炉和顶底复吹转炉炼钢的技术指标进行对比。同车间的3号顶底复吹转炉与1号顶底侧吹转炉的炉龄相近，其冶金技术指标也较好，所以选择3号转炉与1号转炉的冶金效果进行对比。在开新炉阶段，为了安全起见，采用较小的侧吹气量。安全得到保证后，进行不同侧吹模式的实验，最后确定一个侧吹模式进行供气。从5月28日至9月22日每周对1号、3号转炉，随机测定10炉出钢钢水的氧含量和分析炉渣成分，根据出钢钢水分析的碳含量，计算转炉吹炼终点出钢钢水的碳氧浓度积。对每周的生产数据进行统计，对比1号、3号转炉冶炼技术指标。
    3.1 钢铁料耗、石灰消耗
    图1为1号TBS炉和3号炉在实验期间的总平均钢铁料消耗和总平均石灰单耗，从图1可以看出，1号炉的平均钢铁料消耗均低于3号炉，1号炉总平均钢铁料消耗比3号炉低1.01kg/t。在实验阶段，1号TBS炉总平均石灰单耗也低于3号炉，总平均的石灰单耗1号炉为50.83kg/t,而3号炉为53.36kg/t。由此可知，1号炉的石灰单耗比3号炉低将近3kg/t。
    图2是1号TBS、3号炉总平均终渣碱度，1号炉的总平均终渣碱度为3.03，3号炉的总平均终渣碱度为2.99。由此可知，1号炉和3号炉的终渣碱度相近。由于1号炉的石灰单耗比3号炉低，所以，有了侧吹的1号TBS炉，因为动力学条件的改善，使得石灰比3号炉更有利于溶解进入渣中。
    3.2 出钢[C]、[Mn]
    1号炉的总平均出钢[C]、[Mn]含量高于3号炉。1号炉总平均的出钢[C]为6.85×10-2%、总平均出钢[Mn]为19.00×10-2%，3号炉总平均的出钢[C]为6.41×10-2%、总平均出钢[Mn]为18.45×10-2%。
    3.3 一倒和出钢[P]
    从5月28日至9月22日期间1号炉和3号炉总平均的一倒[C]和[P]看出，在1号炉的总平均一倒[C]与3号炉的相近的前提下，1号炉总平均的一倒[P]比3号炉低0.0035%。因此，顶底侧吹转炉，由于增加了侧吹气体对熔池的搅拌，改善了反应动力学条件，有利于提高脱磷效果。
    图3是不同时间段1号、3号炉一倒[P]和出钢[P]。除6月23～30日外，1号炉的一倒[P]均低于3号炉，但在6月16日～7月6日期间，1号炉的出钢[P]含量高于3号炉。这种情况，与操作工对顶底侧吹转炉炼钢新技术还不熟悉有关。因为增加侧吹后，转炉脱碳速度加快，补吹时枪位控制不好，影响补吹阶段的脱磷。从7月14日开始，由于操作水平提高，1号炉的脱磷效果明显好于3号炉，该阶段总平均的出钢[P]比3号炉低0.0025%。
    3.4 一倒和出钢炉渣T.Fe
    图4给出了1号TBS、3号炉的一倒、出钢炉渣总平均T.Fe。由图可知，1号炉的平均一倒炉渣T.Fe低于3号炉，1号炉总平均的一倒炉渣T.Fe为12.15%，3号炉总平均的一倒炉渣T.Fe为13.35%，从分析得到的一倒炉渣成分计算一倒的炉渣碱度可知，1号炉总平均的一倒炉渣碱度为2.85，而3号炉的为2.78。1号炉的平均一倒炉渣T.Fe比3号炉的低，而一倒炉渣碱度比3号炉略高，在这样的一倒炉渣成分下，1号炉的一倒钢水[P]含量比3号炉低0.0035%，说明1号顶底侧吹转炉比3号炉具有更好的脱磷能力。
    1号炉出钢炉渣总平均T.Fe比3号炉低，1号炉总平均出钢炉渣T.Fe为16.45%，3号炉的为17.84%。由于1号炉一倒和出钢炉渣T.Fe比3号炉低，因此，1号炉的钢铁料消耗比3号炉低。
    3.5 出钢碳氧浓度积
    转炉炼钢钢水的碳氧浓度积是反映转炉熔池搅拌效果好坏的一个重要指标。熔池搅拌效果好，钢水的碳氧反应接近热力学平衡，吹炼终点钢水的碳氧浓度积低。若熔池搅拌能力差，钢水的碳氧反应远离热力学平衡，吹炼终点钢水的碳氧浓度积高。
    侧吹枪是否堵塞，可以通过观察，在出钢时侧吹枪吹出的气体是否对钢水有搅拌作用判断出来。当侧吹枪堵塞时，由于熔池搅拌能力下降，测定的6炉出钢碳氧浓度积中有5炉的出钢碳氧积偏离热力学平衡线大，碳氧浓度积高，侧吹枪堵塞时测定的碳氧浓度积平均为0.0036。当侧吹枪畅通时，1号炉的出钢碳氧积与碳氧反应（PCO=0.1MPa）热力学平衡线很接近，平均值为0.0022，说明这时熔池的搅拌效果很好。在该时间段，3号炉的碳氧浓度积多数也偏离热力学平衡，平均为0.0029。
    3.6 合金元素收得率
    根据铁合金成分和出钢钢水成分以及合金化后钢水成分，对1号、3号炉钢水的锰、硅元素收得率进行计算。结果表明，由于1号炉冶炼的钢水的氧化性比3号炉低，所以1号炉的锰、硅元素收得率高于3号炉。1号炉总平均Mn的收得率为94.50%，总平均Si的收得率为91.25%。3号炉总平均Mn的收得率为91.52%，总平均Si的收得率为87.52%。
    3.7 侧吹枪形貌
    从1号炉在5542炉和6290炉时侧吹枪的形貌可见，在侧吹枪端部有蘑菇头形成，蘑菇头的存在有利于保护侧吹枪，在蘑菇头上可以看到气体流过的孔洞。在1号炉有侧吹的7776炉中，侧吹枪始终是裸露可见的，倒炉出钢时能观察到侧吹气体搅拌钢水的现象。因此，侧吹气体对转炉熔池一直具有良好的搅拌作用。
    4 结论
    (1)顶底侧吹转炉熔池搅拌能力得到提高，可以降低出钢碳氧积，平均出钢碳氧积为0.0025，比3号炉的平均出钢碳氧积低0.0006。
    (2)顶底侧吹转炉改善了渣金间的反应，脱磷能力高，在一倒和出钢炉渣T.Fe含量比3号炉低的条件下，平均一倒磷、平均出钢磷分别比3号炉低0.0035%、0.0025%。
    (3)顶底侧吹转炉有利于石灰溶解，石灰单耗比3号炉低将近3kg/t钢。
    (4)顶底侧吹转炉由于出钢钢水和炉渣氧化性降低，钢铁料消耗比3号炉降低1.01kg/t钢，合金元素收得率增加。
    (5)在侧吹枪端部有蘑菇头形成，有利于保护侧吹枪，1号炉在有侧吹的7776炉中，侧吹枪始终裸露可见。

joey

哦 今上午刚看过了

gtxy

真的不错，不知道有用的没有，还是在工业试验阶段

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