太原钢铁(集团)有限公司(以下简称太钢)第二炼钢厂有3座转炉,其中2号、3号转炉冶炼碳钢,原设计公称容量为50t顶吹氧气转炉,是1970年从奥地利引进投产的,2000年将其出钢量扩容为80t。2004年,引进钢铁研究总院的“长寿复吹转炉炼钢工艺技术”,将顶吹氧气转炉改造为顶底复吹转炉。
1顶底复合吹炼转炉主要工艺技术指标
1.1复吹转炉终点碳氧积
2005年对Q235-A、HP345、T5IOL、45钢等钢种进行了68炉碳氧积的测定,表明:在终点w(C)为0.07%,温度为1669℃的条件下,碳氧浓度积为0.00277。随着转炉终点C含量的降低,终点溶解氧含量升高,特别是w(C)低于0.05%,溶解氧升高明显,因此在生产高碳钢时应控制终点C含量。使C含量控制在规格上限,降低溶解氧含量,提高钢液纯净度。
1.2复吹转炉脱磷研究
1.2.1复吹转炉吹炼终点渣中,FeO含量、碱度同磷分配比的关系
由于复吹终点渣中FeO含量明显降低,熔池相对平稳,致使脱磷困难,磷分配比低,仅为46.75。2005年,通过工艺摸索,提高转炉造渣工艺,转炉成品P含量降低,磷分配比明显提高,达到了76.44。随着渣中FeO含量的增加,磷分配比呈上升趋势,说明随着渣中FeO含量的增加,脱磷率增加。炉渣碱度在2~4范围内,脱磷能力随炉渣碱度提高而提高。
1.2.2复吹转炉吹炼终点温度同磷分配比的关系
通过研究转炉终点温度同磷分配比得出,在转炉温度较低的情况下,磷分配比呈上升趋势,说明复吹转炉低温有利于脱磷。
底部供气的效果:一方面改善熔池动力学条件,加强钢一渣间的传质,对脱磷有利。另一方面对熔池温度和炉渣成分,尤其是FeO总含量的影响,进而对脱磷起作用。从实际跟踪情况看底部供气强度在小范围波动,对脱磷的影响不明显。
根据以上一系列生产实践,采取的脱磷措施有:将炉渣碱度由2.8~3.0调整为3.0~3.2;冶炼过程加红泥球,提高渣中FeO,促进脱磷反应进行;针对P要求低的钢种,吹氧采用高拉补吹工艺。此外,低磷钢出钢后钢包中加改性剂,降低渣的氧化性,提高碱度,有效地防止回磷。
1.3复吹转炉脱碳研究
冶炼过程中,由于供氧强度的不同会影响吹炼的平稳。吹炼前期,因熔池温度不均匀,化渣不良,炉渣粘度高,当熔池高速脱碳时易发生泡沫渣喷溅。吹炼中期随熔池脱碳速度增加,钢渣乳化形成泡沫渣,大量飞溅产生的铁滴进入炉渣中。
在脱碳前期,由于铁滴中C含量较高,对渣中FeO还原非常充分,渣中FeO含量降低,CaO含量升高,造成炉渣返干,严重时会发生金属喷溅,造成粘枪、粘炉口等故障。控制氧枪高度减少渣中铁滴的喷洒量是抑制返干的主要手段。而采用底吹大流量搅拌,促进熔池温度均匀和钢渣反应平衡,提高成渣速度是抑制前期喷溅的重要手段。随着转炉终点C含量的降低,渣中TFe含量呈上升趋势,因此,要合理控制转炉顶枪枪位和底吹流量,调整渣中TFe含量,以控制终点C含量。
1.4复吹转炉脱硫研究
炉渣碱度在2~4范围内,复吹转炉脱硫能力随炉渣碱度提高而增加,炉渣与钢水间硫分配比大致波动在3~8之间。复吹转炉渣中FeO含量低,钢水氧化性较顶吹弱,脱硫效果比顶吹好。同时底吹加强了熔池的搅拌,脱硫动力学条件好,脱硫效果增加。
1.5复吹转炉造渣工艺研究
复吹转炉吹炼初期吹炼过程较为平稳,炉渣易返干,喷溅较少,炉渣对炉衬的化学侵蚀较轻,但容易造成炉底上涨。
通过现场跟踪、分析,最后确定复吹转炉造渣工艺为:采用石灰、轻烧白云石和镁球等造渣,单渣法操作。碱度控制:初渣R=1.8~2.8,终渣R=3.0~3.2。同时过程中使用红泥球造渣,增加过程中渣中FeO含量,促进脱磷反应进行。
1.6复吹转炉冶炼工艺研究
通过对转炉冶炼过程进行跟踪分析,随着转炉装入量的增加,供氧时间逐渐增加,但是吨钢供氧时间明显下降,所以在保证转炉冶炼正常、不喷溅的情况下增加装入量,可以有效地增加转炉的炉产量。随着废钢量的增加,供氧时间呈倒抛物线型,说明废钢的配入有一个合理的范围,在这个范围内,转炉冶炼时间最短。
通过调整顶吹供氧制度,改变枪位,促进前期渣中FeO的大量生成,加速化渣,促进脱磷反应进行,确定装入制度为:每炉装入量按90t~94t控制,其中铁水70t~72t,生铁10t,废钢10t~12t;吹炼制度为:氧压控制在0.78MPa~0.8MPa,氧气流量控制在17800m3/h~18000m3/h;调整顶枪枪位,保证渣钢间充分乳化,增加钢渣反应面积,枪位较顶吹时提高100㎜~200㎜。
1.7确定底部供气制度
根据转炉所炼钢种要求N含量不同,同时考虑降低转炉吨钢氩耗,通过调整底吹模式、改变N2、Ar切换时间,保证了复吹效果,降低了吨钢氩耗。
2结论
一年多的生产实践表明,第二炼钢厂顶底复吹转炉的主要技术指标明显好于顶吹氧气转炉。
(1第二炼钢厂复吹转炉终点碳氧积达到0.00277。
(2)转炉脱磷率大幅度提高,提高并稳定在75%以上。
(3)复吹转炉吨钢氩耗由0.86Nm3/t下降为0.50Nm3/t。
(4)石灰消耗由57.54kg/t降低为53.53kg/t。
(5)氧枪枪龄由55次提高到160次。
(6)复吹转炉炉龄:2号炉炉龄为10241炉,复吹炉数为9940炉,复吹率为97.06%;3号炉炉龄为9172炉,复吹炉数为8893炉,复吹率为96.96%