转炉复吹工艺优化研究*

卢纯刚

(江苏沙钢集团淮钢特钢股份有限公司， 江苏 淮安　223002)



转炉复吹工艺优化研究*

卢纯刚

(江苏沙钢集团淮钢特钢股份有限公司， 江苏 淮安223002)

介绍了转炉复吹的生产工艺技术特点及优化方案，对钢水脱磷、脱硫等有害物去除的效果，以及对钢水终点成分和温度控制的影响。

转炉复吹； 脱磷； 终点成分和温度

引言

转炉炼钢顶底复合吹炼工艺是吸取了顶吹与底吹氧气转炉炼钢法的各自优势而发展起来的，克服了氧气顶吹转炉和氧气底吹转炉工艺上的缺点，其设备相对简单，易于自动控制，冶金效果和经济效果明显，因此在各钢铁企业得到了广泛的应用。

江苏沙钢集团淮钢特钢股份有限公司(以下简称“淮钢”)的两台100 t转炉均采用顶底复吹工艺，顶吹O2，底部吹入惰性气体Ar/N2。最初吹氩是压力和流量固定的模式，手动操作(往往在底吹投用时间不长就被堵塞，成为单一的顶吹模式)，对转炉不同吹炼时期适应性不太好，炉内沸腾现象经常发生，不安全，也影响生产节奏，转炉冶炼周期长达41～43 min。另外，Ar浪费多，生产成本增加。

2012年7月份，淮钢对两台转炉底吹系统进行改造，新换Ar/N2供气、控制、切换系统，与转炉氧枪控制系统相连，在转炉吹炼前期、中期、后期及时调整Ar流量。转炉出钢或生产对氮含量要求不高的钢种，自动切换成底吹N2模式，降低生产成本。底吹系统改造后，淮钢摸索出顶底复吹最佳工艺参数，对复吹工艺进行优化，现在转炉主要生产优特钢，冶炼周期35～37 min，生产线节奏非常稳定，尤其是转炉出钢终点温度、成分控制较好，也没有炉内沸腾现象，增加经济效益、优化操作工艺。

1　复吹工艺技术要点

(1)严格控制加料顺序。采用先废钢、再铁水的装料顺序，防止透气砖堵塞。吹氧点火成功后加入造渣材料石灰等，提高初期渣碱度，加强前期脱磷。

(2)在冶炼前、中期压低氧枪枪位，快速化渣、成渣，加快前期脱磷速度。

(3)采用分钢种底吹供气模式，增加后搅拌。根据不同碳含量和不同冶炼时间而设计的底吹供气强度，如表1所示，以3种典型钢种所设计的转炉顶底复吹工艺操作模式，如图1所示。

表1　不同钢种的底吹供气强度

注：后搅拌时间约为1 min。

2　转炉复吹工艺优化后的冶金效果

2.1终点碳氧积

图2为炉龄在4000炉时复吹工艺优化前后，1620 ℃时熔池碳氧离子积的关系。由图可见，复吹工艺优化后终点钢水碳氧积低于优化前，这样可以减少低碳钢冶炼时钢水的过氧化问题。

根据经验，在1640 ℃下，钢水终点碳氧积的理想值为0.0021，目前淮钢优化复吹工艺后，终点碳氧积已明显改善，但还有一定的差距，原因是由于底吹元件数偏少(淮钢底吹元件数为4个)，钢渣接触面积受到限制。

图1　转炉顶底复吹工艺操作模式

图2　不同条件下熔池[C][O]浓度与平衡值的关系

2.2对脱磷能力的影响

图3为渣钢间磷分配比与炉渣碱度的关系。采用复合吹炼优化工艺后，钢水中磷的含量波动在0.008%～0.015%之间，平均终点钢水磷含量为0.012%。在炉渣碱度控制在2.8～3.8的范围内时，比改造优化前平均终点钢水磷含量降低约0.003%。经统计，优化复吹工艺后，平均吨钢节约石灰6～8 kg/t。复吹工艺优化前后脱磷效率的对比如图4所示。

图3　碱度与磷分配系数之间的关系图

图4　脱磷效率对比

2.3对脱硫能力的影响

图5为渣钢间硫分配比与炉渣碱度的关系。碱度在3.5～4.5时，渣钢间硫的分配系数波动在3～10的范围内，平均脱硫率27.6%，提高约3%。图6为复吹工艺优化前后脱硫效率对比。

图5　复吹转炉碱度与硫分配比的关系

图6　脱硫效率比较

2.4对终点钢水残锰量的影响

优化复吹工艺后，强化了转炉末期熔池的搅拌力度，使钢渣间的反应更加接近平衡，有效地降低了钢水和终渣的氧化性，有利于提高终点钢水残锰含量。复吹工艺优化前，终点残锰含量在终点w(C)≥0.06%时，w(Mn)的波动范围在0.09%～0.23%之间，平均为0.16%；当w(C)≤0.06%时，w(Mn)的波动范围在0.02%～0.08%之间，平均为0.04%；复吹工艺优化后，终点残锰含量有明显提高，当终点w(C)≥0.06%时，w(Mn)的波动范围在0.11%～0.28%内，平均为0.20%；当w(C)≤0.06%时，w(Mn)的波动范围在0.04%～0.11%内，平均为0.07%。图7为采用两种工艺时，终点钢水w(C)与w(Mn)之间的关系对比。

图7　终点碳与锰含量之间的关系

3　复吹工艺优化后对转炉冶炼其它方面的影响

3.1供氧制度

复吹工艺优化后，钢渣界面反应面积增大，渣中氧化铁含量低，吹炼后期易造成炉渣返干，容易粘枪。在实际操作中，氧枪枪位应适当提高100～150 mm。

3.2造渣制度

转炉熔池搅拌好，初期渣形成快，易化透，对转炉吹炼前期脱磷有利，降低石灰消耗量。

3.3终点控制

复吹工艺优化后，在氧枪停吹后，底部继续吹入氩气搅拌，故钢中的碳和钢水温度都在下降，减少钢水回磷。另一方面熔池温度比较均匀，终点出钢温度易于控制，钢水成分均匀。

3.4缩短转炉冶炼周期

转炉复吹工艺优化后，冶炼周期由41～43 min缩短到35～37 min，利于生产线各工序节奏匹配。

4　结　论

淮钢通过对两台转炉复吹系统进行工艺技术优化，在有害杂质P,S去除，钢水终点温度、成分均匀性，缩短冶炼时间，降低石灰消耗，减少炉内钢水沸腾事故等方面，取得了明显效果。

2015-12-24

卢纯刚(1973—)，男，高级工程师。电话：13852494329

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