鞍钢260 t转炉底吹工艺优化与实践

朱国强，王鹏，王鹏飞，齐志宇

（鞍钢股份有限公司炼钢总厂，辽宁鞍山114021）

鞍钢260 t转炉底吹工艺优化与实践

朱国强，王鹏，王鹏飞，齐志宇

（鞍钢股份有限公司炼钢总厂，辽宁鞍山114021）

针对鞍钢股份有限公司炼钢总厂四分厂260 t转炉终点碳氧积较高和底枪堵枪频繁的现象，提出了相应的控制措施，包括改造氧枪喷头的主要参数和枪位，调整底吹流量。采取上述措施后，转炉终点碳氧积控制在0.002 2左右，底吹效果较好。

转炉;底吹;碳氧积

自从1973年Dr.Eduard等提出转炉顶底复吹炼钢设想之后，世界各国普遍开始了转炉顶底复吹的研究工作。1977年，卢森堡阿尔贝德公司和德国钢铁研究院共同开发出顶吹氧、底吹惰性气体的复合吹炼技术，复吹转炉逐渐开始大规模工业化应用［1］。其后的发展证明，复合吹炼技术克服了顶吹氧流对熔池搅拌能力不足的缺点，可使炉内反应接近平衡，铁损失减少［2］；同时又保留了顶吹法容易控制造渣过程的优点，不但能够保证钢水质量、为连铸提供可浇钢水，同时达到降低成本的目的［3-4］。

转炉顶底复合吹炼技术能够促进化渣、充分搅拌熔池、提高渣金反应速度，尤其是吹炼低碳钢种时有降碳速度快、终点炉渣中Σ（FeO）低、避免熔池过度氧化的优点，因此已经广泛应用在现代转炉冶炼工艺中［5］。鞍钢股份有限公司炼钢总厂四分厂现有三座260 t顶底复吹转炉，在目前的技术和装备条件下，转炉终点碳氧积波动范围在0.002 1～0.003 2，控制水平不稳定，影响了复吹转炉的冶炼效果和生产成本控制。因此，必须分析影响碳氧积波动的关键因素，采取相应措施，把碳氧积控制在较理想的范围内，从而提升转炉冶炼指标。

1 转炉主要工艺参数及设备特点

1.1 转炉主要工艺参数

鞍钢股份有限公司炼钢总厂四分厂的260 t

顶底复吹转炉的主要工艺参数见表1。

表1 转炉主要工艺参数

1.2 转炉设备特点

每座转炉设计有l0支底枪位置。系统由一根总管分出10路支管底枪均匀排列在转炉0.6D位置上。转炉底部透气元件的布局如图1所示。底吹气体采用氮氩切换方式，根据钢种实现自动切换，前期供给氮气，后期供给氩气，并且可通过调节阀开度来调节底吹压力和流量。

图1 转炉底部透气元件的布局

2 影响碳氧积和底枪堵枪的原因分析

2.1 护炉技术的影响

转炉应用溅渣护炉技术后，转炉底吹透气元件易被溅渣层覆盖，造成堵塞。供入的底吹气体无法穿透渣层进入熔池发挥搅拌作用，影响了复吹冶金效果。四分厂冶炼钢种中，以汽车板和SAE1005为代表的冷轧钢种所占比例较大，约40%。该钢种终点氧化性较强，为了护炉的需要，渣中MgO质量分数往往达到或超过饱和值（平均值为9.1%）。出钢后随着炉膛温度的降低，有MgO晶体析出，炉渣黏度也同时增加，溅渣时部分熔渣集中留在炉底，与炉底镁碳砖结合，在底吹供气制度没有改变的情况下，当炉底上涨速度超过钢水对炉底的侵蚀速度时，炉底上涨不可避免，导致底吹搅拌差，钢水的碳氧积逐步升高。

2.2 氧枪参数的影响

在其它条件不变的前提下，氧枪枪位控制和喷头参数也影响着碳氧积。吹炼枪位过高对熔池的搅拌会减弱，从而减弱了钢水中碳的扩散，使钢水中过剩氧增加，加剧了炉渣的氧化性并不断向钢水中扩散。四分厂多生产低碳低磷钢种，氧枪设计时，偏向于软吹脱磷型，而且吹炼枪位控制相对较高（实际生产中规定为190～320 cm）。另外，终点拉碳枪位时间过短，终点熔渣氧化性强，是影响碳氧积波动的另一主要原因。

2.3 底吹模型的影响

根据道尔顿分压定律，在复吹转炉中由于底吹气体形成的气泡降低了气相中的PCO,且底吹气泡对于CO气体而言是无数个小真空室，因此气泡形成越多就越有利于碳氧积的降低。在底吹透气元件畅通的前提下，底吹气体强度的大小不仅影响着对熔池的搅拌能力，而且还影响着气相中的PCO，因而通过调整底吹气体模型来优化底吹供气强度是控制碳氧积的重要手段之一。

3 控制措施

3.1 氧枪改造

针对原有氧枪喷头吹氧时对终点碳氧积的影响，四分厂根据铁水条件、废钢结构、造渣制度等重新设计了一种新型五孔氧枪并投入使用。此种氧枪在生产中氧枪枪位波动幅度小，恒枪时间长，返干现象增加不明显，而且不再出现由于炉渣返干采用氧枪吊吹的现象。转炉也几乎不出现大喷现象，使操作趋于简单。通过跟踪摸索过程和拉碳枪位控制，总结出了动态枪位控制模型，很好地解决了由于软吹造成转炉炉底上涨堵塞底枪的问题，使终点碳氧积达到了较低水平。改造前后氧枪喷头的主要参数和枪位对比见表2。

3.2 底吹模型优化

3.2.1 原有底吹模型存在问题

四分厂原来的底吹模型分为3种类型。IF钢模型：开吹时底吹气体直接切换成氩气，流量为12 m3/min，过程测试和关氧抬枪后流量为：7 m3/min；LF钢种模型：开吹时底吹气体吹入氮气，吹氧5 min切换成氩气，流量与IF钢模型相同；双联钢模型：开吹时底吹气体吹入氮气，吹氧6.5 min切换成氩气，流量与上两种模型相同。

3.2.2 底吹模型的调整

根据实际生产中要求降低铁水单耗，提高废

钢比，考虑温度及氧化铁对前期造渣的影响，吹炼前期采用低枪位，建议采用230～240 cm强底吹搅拌的复合吹炼模式，利于前期快速升温，促进硅锰氧化，快速形成初期渣。吹炼中期，由于硅锰氧化结束，进入快速脱碳期，形成大量CO气体，FeO降低，操作不当容易引起炉渣“返干”，采取适当高枪位（不能高于280 cm）、弱底吹搅拌的复合吹炼模式，利于熔池的均匀升温和防止爆发性喷溅发生。吹炼后期，采用低枪位和强底吹搅拌的复合吹炼模式，利于碳氧反应趋于平衡，防止炉渣氧化铁增加，减少吹损。过程测试采取弱底吹模式，防止测试炉内反应剧烈影响测试结果。关氧抬枪后，采取强搅拌的后搅模式，搅拌3 min后出钢。优化前后的底吹模型见表3。

表2 氧枪喷头改造前后的主要参数和枪位对比

表3 优化前后的底吹模型

由表3可以看出，底吹模型优化前在整个吹炼过程中，底吹流量基本没有变化和调整，只有过程测试时，将底吹流量调小，而且从成本考虑，部分钢种氮氩切换过早。底吹模型优化后，转炉在兑铁、加废钢、等待时间将底吹流量调小，避免不必要的浪费。转炉吹炼期间根据吹炼前期、中期、后期的炉渣特点实行底吹流量动态调整。

通过底吹流量动态调整并根据出钢炉渣粘稠度采取动态溅渣的方式，避免了由于转炉液位和熔池耐材的明显波动以及底吹流量大造成炉底侵蚀严重。若底枪效果不好，碳氧积发生明显波动时，加大底吹流量可以防止发生底枪堵的现象。另外，杜绝出钢剩钢现象的发生，防止溅渣时透气砖处结冷钢将底枪堵死。

4 应用效果

2015年5月份开始采取上述措施，图2为转炉终点测试碳、氧的散点图。由图2看出，转炉终点测试氧值为0.06%左右，终点碳降低0.005%～ 0.010%，利于汽车钢生产。

图2转炉终点测试碳、氧的散点图

图3 为转炉终点碳氧积的对比情况。由图3可以看出，转炉终点碳氧积能稳定控制在0.002 2，比以前0.002 6低0.000 4。在底吹状况好

时终点碳氧积能够稳定在0.002 l的水平。

图3转炉终点碳氧积的对比情况

图4 为采取上述措施后2支底枪4 000炉时的炉底状况。由图4可以看出，炉龄达到4 000炉时底枪仍然可视，底吹效果较好，保证了碳氧积处于较低水平。

图4 2支底枪4 000炉时的炉底状况

表4为采取上述措施前后SAE1005钢种冶炼指标的对比情况。由表5可以看出，由于底吹供气强度的改变，操作更加平稳，喷溅减少，终点钢渣平衡，钢铁料消耗降低10 kg/t钢以上，脱氧剂消耗降低0.11 kg/t钢。

表4 SAE1005钢种转炉终点冶炼指标对比

5 结语

针对鞍钢股份有限公司炼钢总厂四分厂转炉冶炼时碳氧积波动大、底吹效果差的问题优化了氧枪喷头的主要参数和枪位，调整了底吹流量，结果转炉终点碳氧积从0.002 6左右降低到0.002 2左右，炉龄达到4 000炉时底枪仍然可视，SAE1005钢种转炉终点FeO含量从26.7%降低到21.4%，提高了金属收得率，钢铁料消耗降低10 kg/t钢，脱氧剂消耗降低1.1 kg/t钢。

［1］李永祥.梅钢转炉复吹工艺优化及预测模型研究［D］.沈阳:东北大学,2003:1-4.

［2］刘浏.复吹转炉强化冶炼工艺研究［J］.钢铁,2004,39（9）: 16-19.

［3］曾加庆,潘贻芳,王立平,等.对复吹转炉低成本、高效化生产洁净钢水理论与实践的再认识［J］.钢铁,2014,49（10）:1-6.

［4］刘浏,佟溥翘,崔淑贤，等.长寿复吹转炉工艺技术开发［J］.钢铁,2002,37(10):12-15.

［5］刘冬梅,吴伟,黄伟青,等.顶底复吹转炉冶炼终点钢水成分及温度回归预测分析［J］.材料与冶金学报,2004,3（1）:3-7.

（编辑 许营）

浦项或收购澳大利亚Arrium公司

据外媒报道，浦项正考虑收购澳大利亚Arrium公司，并考虑在其Whyalla钢铁联合厂应用Finex炼铁工艺。目前，相关谈判仍在进行中。

澳大利亚Arrium公司是一家生产铁矿石和钢铁的公司。由于经营困难，今年4月份该公司进入自愿托管破产程序，其负债超过了40亿澳元，当地政府一直寻求出售其长材厂和铁矿石资产。该公司在南澳大利亚有雇员1600人，另有1400名合同工。

早在2012年10月，浦项与来宝集团及数家韩国养老基金会联合出价10亿美元对Arrium公司展开收购。然而Arrium认为当时该收购要约是借铁矿石价格暴跌之际进行的低价收购，因此拒绝了该报价。而这次收购，浦项的考虑重点是可以借机向海外推广其Finex工艺，并能够利用Arrium的粉矿资源。

——摘自“诺咨询网”

Optimization and Practice of Bottom Blowing Process for 260 t Converter in Ansteel

Zhu Guoqiang，Wang Peng，Wang Pengfei，Qi Zhiyu
（General Steelmaking Plant of Angang Steel Co.,Ltd.,Anshan 114021,Liaoning，China）

For the problems of higher product of carbon content and oxygen content at the blowing end in converter and frequent blockings of oxygen lances at the bottom of 260 t converter in No.4 Branch of General Steelmaking Plant of Angang Steel Co.,Ltd.,the corresponding measures were proposed,which includes upgrading the main parameters of oxygen lance nozzles and the height of lance,adjusting flow of oxygen in blowing at the bottom.After these measures were taken,the product of carbon content and oxygen content at the blowing end in converter is controlled to be about 0.002 2 and the bottom blowing effect is good.

converter;blowing from converter bottom;product of carbon content and oxygen content

TF729

A

1006-4613（2016）06-0045-04

2016-03-24

朱国强，工程师，2007年毕业于辽宁科技大学冶金工程专业。E-mail：zhuguoqiang1314@163.com