低铁耗条件下120 t转炉护炉工艺研究与实践.pdf
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1、低铁耗条件下 120 t 转炉护炉工艺研究与实践赵龙1,康欣蕾2,张立强2(1.阳春新钢铁有限责任公司,广东阳春529600;2.安徽工业大学冶金工程学院,安徽马鞍山243032)摘要:为了保证钢产量,提高废钢用量,降低护炉的成本以及提高经济效益,通过理论及生产实践,从冶炼护炉、溅渣护炉、日常补炉三方面着手对转炉低铁耗冶炼进行研究,并针对炉况侵蚀情况提出了改进措施。通过降低铁水比,减轻了因转炉冶炼热量不足、终点命中率低、后吹率高、终点钢水过氧化多而造成的转炉炉衬侵蚀严重和转炉漏钢事故。结果表明,通过低铁耗生产模式的运行,使得转炉操作技能得到质的飞跃。关键词:低铁耗;转炉;护炉;溅渣;废钢中图分
2、类号:TF713文献标识码:A文章编号:1672-1152(2023)09-0111-040引言钢铁具有“工业粮食”的称号,是实现国家现代化建设发展中不可或缺的重要资源。近年来,我国在金属冶炼行业上发展较快,并且钢铁在国内市场上占有较大份额。随着社会的进步,对于产品质量的要求也越来越高1。铁水既是炼钢的主要金属料又是提供转炉冶炼的主要热源,占比较大,迫于环保及成本压力,多数企业采购低品位铁矿石(铁元素的质量分数54%),铁水量供应不足。就目前来说,转炉炼钢法是最主要的炼钢方式,而对于溅渣护炉技术来说,此技术可以节约生态资源,并且在一定程度上可提高对转炉的利用率。炉龄是转炉炼钢的一项综合技术经济
3、指标2,1991 年美国 LTV 钢铁公司印第安纳港厂首先开始采用溅渣技术,而我国于 1994 年开发出溅渣护炉技术,经过两年半时间的实践研究,使得溅渣护炉技术在我国得到推广3。提高炉龄的好处不仅在于能够尽可能地减少耐火材料的能耗,还可以降低生产成本,减轻工人的劳动强度,这样就使得生产过程更加稳顺。同时,在一定程度上,溅渣技术也是提高转炉炉龄最有效并且最为经济的方式4。面对当今钢铁市场形势,对护炉工艺进行优化处理,提高转炉的炉龄,降低护炉的成本以及提高经济效益成为最主要生产方针5。人们对于钢铁的需求量日益增加,然而传统的转炉炼钢技术在生产中存在生产效率不高、能耗较为严重等一系列问题,很难适应当
4、今钢铁行业发展的需求。为了有效解决低碳钢冶炼中存在的炉衬侵蚀严重和铁损高等难题6,以阳春新钢铁有限责任公司炼钢厂的 2 座 120 t 顶吹转炉为例进行研究,2 座转炉炉龄在 23 00028 000 炉,随着铁耗降低至 750 kg/t 左右,护炉问题日益严峻,随着社会经济的不断发展,炼钢厂的工艺操作水平也在不断优化、与时俱进。通过对冶炼护炉、溅渣护炉、强制补炉等方面进行了分析,并针对性地提出了改进措施,在实际应用过程中取得了良好的应用效果,从而提高了护炉效果以及转炉炉型的稳定控制7。1溅渣护炉技术的使用进入 2021 年,各钢厂均把多吃废钢作为炼钢过程中重要的节能措施来抓,较为先进的一些钢
5、厂铁耗已降至 780 kg/t 以下,但铁耗的降低给转炉炉况维护带来了困难,图 1 为 2022 年每月平均的铁损耗。为实现稳产高产及转炉高炉龄下的安全运行,将炼钢厂 2 座转炉的冶炼铁耗降至 780 kg/t,此时转炉安全稳定运行,同时平均出钢温度达到1 630。该研究的创新点在于降低出钢温度,并提高一次命中的冶炼护炉。此项目在实施前转炉吨钢铁耗基本达到750 kg/t,转炉炉壳温度经常出现 350 的报警温度,整个炉膛熔池渣线及接缝处见砖,转炉液面经常在-200-100 mm 波动,转炉终点为 w(C)0.05%的过氧化钢,并且过氧化率达到 20%以上。本文通过采取冶炼护炉手段和溅渣护炉手
6、段,有效降低了炉衬侵蚀速度,同时通过提高转炉运行效率、减少补炉时间来增加钢产量和经济效益。收稿日期:2023-03-23第一作者简介:赵龙(1987),男,湖南湘潭人,毕业于湖南冶金技术学院冶金技术专业,本科,工程师。通信作者:康欣蕾(1999),女,江苏宿迁人,安徽工业大学冶金工程学院在读研究生。总第 212 期2023 年第 9 期山西冶金Shanxi MetallurgyTotal 212No.9,2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.09.042图 12022 年每月平均铁损耗880860840820800780760740时间862.26817.82789
7、.44792.92802.38832.42848.63854.61861.41821.92798.02803.96生产实践山西冶金E-mail:第 46 卷图 2一倒出钢率及平均出钢温度情况表 1出钢温度要求单位:2溅渣护炉关键原因分析研究人员8在工业生产初期对转炉冶炼工艺进行了系统性地研究,溅渣技术是目前能够提高转炉炼钢寿命最为关键的技术手段,其基本原理是利用氧化镁和炉渣反应形成高熔点的物质作为耐材层来保护炉衬。炉渣的碱度对于具有高熔点物质的产生有直接影响,同时 MgO 和 FeO 含量又影响着保护层的强度。通过优化渣料之间的配比关系来实现渣碱度、w(MgO)、w(FeO)的实时跟踪,并调整
8、轻烧镁球的用量,在转炉出钢以后,会出现很多终渣,而这些终渣又可以补充下一炉的冶炼,为了满足这一需求,主要通过调节渣的黏度以及氧化镁的含量来实现,这项技术不仅操作简便,且可以提高转炉炉龄和生产效率。对炉衬厚度进行监测的传统方式为由人工肉眼进行判断,这将会造成以下问题:人工肉眼误判会导致炉体漏钢;人工操作不当,过量投入补炉料,会导致炉衬一些地方过厚,并且影响后续操作。而此次实践通过激光测厚仪测量转炉炉衬厚度,比较溅渣的效果,并根据炉衬厚度的变化趋势调整渣碱度及 w(MgO),在不洗炉的前提下维持正常炉型,同时将液面控制为 120 t/-200 mm120 t/-600 mm。出钢温度直接关系到终渣
9、温度,需要把控好出钢温度,重点推进冶炼周期28 min/炉钢,同时优化直接开浇以及开浇第二炉的温度变化,确保出钢温度分别降低 5、10,全面深化钢水罐加盖,进一步降低出钢温度到 1 628 以下,具体出钢温度如表 1 所示。同时提出终点 w(C)0.10%等样点一倒出钢操作,规范出钢时长等基础工作,最终实现过氧化率15%、一倒出钢占比90%,图 2 为一倒出钢率及平均出钢温度情况。根据钢筋压块使用量大、易卡炉口的特点,多采用双槽废钢模式,以减少卡炉口和冲击前大面,从而减少前大面补炉次数,提升转炉作业率和钢产能。同时加强转炉炉口的特护工作,提高打炉口频率和规范打炉口频次,按 4 炉钢/次且 3
10、min/次的标准执行,同时做好拆炉机、打炉口操作的监护,在降低打炉口超时控速现象的同时确保转炉炉口寿命在 12 000 炉以上,达到一个炉役只换一次水冷炉口的要求。3炉况侵蚀原因分析及改善措施通过对产生炉况侵蚀的原因进行分析,针对转炉低铁耗冶炼,从冶炼护炉、溅渣护炉、日常补炉三方面入手,系统性地调整操作,做好护炉工作9,从而实现炉况的稳定运行,其中阳春新钢铁有限责任公司 2 号转炉在铁耗 750 kg/t 以内,实现了转炉长周期稳定运行,炉龄达 23 928 炉,未发生漏钢事故。根据生产实际情况,铁耗由 900 kg/t 降至目前的750 kg/t,终点 w(C)由 0.10%降低至目前 0.
11、04%,终渣w(FeO)由原来的 10%提高至目前的 18%左右,终渣氧化性大大增强,加剧了炉衬的化学侵蚀,起不到冶炼护炉的作用。受品种大纲及工艺路线(转炉钢包吹氩连铸)的影响,转炉终点温度偏高,为 1 650,高温侵蚀加剧,终渣情况如表 2 所示。若在吹炼时,未能把握住吹炼的时间与流量,这会造成转炉的炉衬遭受侵蚀,并且会降低转炉炉龄。侵蚀炉衬主要受强氧化性和高温影响,终渣氧化性增强通过降低出钢温度来弥补,加入适量的降温剂,从而保证炉内热平衡,实现较小的碳氧积差距,进而减少炉衬侵蚀。通过将出钢口内径由 170 mm 扩大到200 mm,平均出钢时间由 5 min 降低至 3 min。压缩钢水在
12、精炼站的吹氩时间,将吹氩时间由13 min 调整至 7 min,可降低温度损失 3/min,系统联动降低连铸上台温度,通过低温快拉,加快全系统的周转,降低热损失,在品种大纲及工艺路线(转炉钢种出钢温度HRB400E1 6201 6251 6301 640HPB300/XGL 系列1 6151 6201 6251 635HRB500E 系列1 6251 6301 6351 640Q235 系列1 6251 6301 6351 640确保对应出钢温降的出钢温度5 10 20 表 2终渣变化情况铁耗/(kg/t)终点 w(C)/%终点 w(FeO)/%9000.11118000.08147500.0
13、5182 9002 8002 7002 6002 5002 4002 300302826242220181614121089590858075706560551 6401 6381 6361 6341 6321 6301 6281 626过氧化率生产炉数平均出钢温度一倒出钢率112窑窑2023 年第 9 期表 3调渣后 FeO、MgO 变化值样号品名w(TFe)/%w(MgO)/%w(FeO)/%w(FeO)变化值/%w(MgO)变化值/%ZL2#20210739Q转炉渣(溅渣前)11.869.148.051.150.54ZL2#20210739Z转炉渣(溅渣后)11.119.686.9ZL1
14、#20110391Q1转炉渣(溅渣前)16.187.5213.360.430.06ZL1#20110391Z转炉渣(溅渣后)16.147.4612.93ZL1#20110392Q1转炉渣(溅渣前)16.497.2213.083.740.73ZL1#20110392Z转炉渣(溅渣后)15.97.959.34ZL1#20110395Q1转炉渣(溅渣前)13.887.3211.062.010.26ZL1#20110395Z转炉渣(溅渣后)13.587.589.05注:加入改质剂 200 kg 溅渣。钢包吹氩连铸)未改变的前提下,平均出钢温度由1 650 降至 1 620 左右,在多频次操作调节下,此
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