太钢第二炼钢厂顶底复吹转炉工艺生产实践
发表日期：2007-3-14 阅读次数：328
摘要:太钢第二炼钢厂通过引进钢铁研究总院的“长寿复吹转炉炼钢工艺技术”，将2号、3号顶吹氧气转炉改造为顶底复吹转炉。
总结阐述了改造后复吹转炉终点碳氧积、脱磷、脱碳、造渣和吹炼等各项工艺的研究。
关键词:顶底复吹转炉工艺研究
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。
顶底复吹转炉终点碳氧关系见图1。
从图1中看出，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。
取样分析渣中FeO含量、碱度同磷分配比的关系，结果见图2、图3。
从图2，图3中看出，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。
终点温度同磷分配比的关系见图4。
1.2.3 底部供气强度对脱磷的影响
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。
由于第二炼钢厂转炉没有副枪，不能取过程渣样，只能取转炉终点渣样进行分析，见图5。
图5 渣中TFe、FeO含量与终点碳关系
从图5中看出，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
从图6中可知，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，转炉的装入量、冶炼时间、氧耗之间的关系见图7，图8。
从图7，图8中看出，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。
而从图9看出，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。
表1不同钢种使用的底吹模式。
表1 复吹工艺底吹供气强度
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)2005年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，从2005年6月份开始提高并稳定在75％以上。
(3)复吹转炉吨钢氩耗由2005年1月份的0.86Nm3/t，下半年下降为0.50Nm3/t。
(4)石灰消耗由2004年下半年的57.54kg/t降低为2005年的53.53kg/t。
(5)氧枪枪龄由2004年的55次提高到2005年的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％。