转炉缩短冶炼周期工艺实践

2021-06-28张兴洲鲍绪海

中国金属通报 2021年8期

李彬，张兴洲，鲍绪海

（山东石横特钢集团有限公司，山东肥城 271612）

转炉炼钢是钢铁企业生产的主要工序，炼钢工序的高效化对钢铁企业结构和流程有决定性的影响，关系到钢铁企业整体生产效率、物料能源消耗和企业经济效益。炼钢工序的高效化，最直接体现是缩短冶炼周期，主要包括加料时间、吹炼时间、测温取样时间、出钢时间、溅渣时间和辅助时间。

1 提高加料水平，缩短加料时间

1.1 加废钢操作

1.1.1 主摇控制原则

溅渣护炉后期，主摇将炉前挡火门提前打开到位，溅渣完毕后迅速将转炉停至加料位置，裙板与平台持平就可，加料时听从副摇指挥。

1.1.2 天车工控制原则

天车工提前将加料天车停至加料位置，废钢料斗停至靠近炉口位置，溅渣完毕前倒炉准备加料时，天车工根据废钢料斗内废钢量提前起南钩，落北钩，将料斗口落至炉口上，转炉带动料斗落至加料位置，加完料后及时撤出炉口，不用等废钢料斗放平后再撤出炉口，若料斗后头剩较少废钢时（2t以内）时，天车工可直接将废钢料斗吊走，无需再加，避免时间浪费。为了避免料斗尾部出现卡料现象，需在后头增加斜板，并且对料斗前部挡板恢复，防止料斗划入炉口内造成卡料或损坏废钢料斗。

1.1.3 副摇控制原则

加料时能够判断料斗内废钢是否加净，加完料迅速指挥料斗撤出，副摇负责天车工及主摇操作的协调指挥。

1.2 加铁水操作

1.2.1 主摇控制原则

加完废钢后迅速起炉至加铁位置，等待加铁。

1.2.2 天车工控制原则

加废钢时，加铁天车提前将铁水罐吊起停至加料天车东侧安全距离内（1m即可），待加料天车即将加完废钢时，加铁天车提前将小钩下到一定高度，并挂小钩，严禁提前较早挂钩等待，在保证安全情况下，实行大小车联动进入加铁区域，迅速靠近炉口，听从副摇指挥完成加铁操作。

1.2.3 副摇控制原则

副摇指挥主摇机天车工控制加铁速度，保证不洒铁，且不会出现环保污染事故。

1.3 炉口控制原则

控制好炉口形状，减少转炉喷溅溢渣现象，当炉口缩小时及时组织人员清理。利用出钢时间用氧气烧炉口粘钢，这样可以减少清理炉口的次数和时间。炉口有个好的形状，可有效减少卡炉口现象。

1.4 废钢产出比例控制原则

把好废钢质量关，对于不合格品不予收购，控制好厚度和尺寸，并针对废钢的实际情况，及时调整废钢比和布料结构，减少卡炉口现象。

1.5 铁水存量控制原则

优化铁水罐嘴与日常维护，提高加铁速度，铁水多时实行不空干净铁水罐内的残余铁水策略，可提高加铁速度。

2 优化供氧制度，缩短吹炼时间

氧枪的供氧压力的大小是由喷头的出口马赫数确定的，氧气的压力能转化成动能，得到超音速的氧气流股。生产实践证明，采用过高的设计氧压，不但喷溅，而且炉衬侵蚀严重，而采用过低的设计氧压，氧气出口速度过低，熔池得不到良好的搅拌。为此需要加大冶炼初期的供氧强度，尽快提升钢液的温度满足脱碳所需，有效地缩短冶炼时间。射流的综合特性决定着冶炼的平稳性，而射流的综合特性又与孔倾角密切相关，在很大程度上为倾角所支配。倾角小，各射流穿透能力增大，而冲击熔池的面积减小，倾角大，射流的穿透能力减小，冲击熔池的面积增大，有可能冲刷炉壁。因此根据转炉吨位和炉型进行综合考虑后对使用氧枪参数进行优化，提高供氧强度，氧枪枪头喉口由33.1mm增加至34.1mm，夹角改为11.5通过摸索合适的枪位控制，在保证抽火不受影响的前提下，供氧时间保持在11.5min以内，缩短冶炼周期30秒左右。

3 优化转炉溅渣护炉工艺，缩短溅渣时间

随着冶炼周期的缩短，出钢温度会降低，通过合理控制转炉留渣量及溅渣枪位，提高溅渣效果。严格执行终渣改质工艺，溅渣前加入适量焦丁，降低终渣氧化性，提高溅渣效果，缩短溅渣时间至2.5min以内。

（1）优化溅渣枪位及流量，降低溅渣时间。经过一段时间的摸索实践，合理的炉渣量是保证溅渣效果的前提，采用低-高-中溅渣模式。

（2）提高转炉终点碳合格率（[C]≥0.08%），降低炉渣中FeO含量，降低钢水氧化性，保证终渣质量，提高溅渣效果，缩短溅渣时间。

（3）对转炉后期枪位进行要求，且拉碳时间不低于20秒，保证后期炉渣做粘，提高溅渣质量的同时缩短溅渣时间。

（4）保证出钢出净，出钢不净会造成溅渣层内夹钢，冶炼条件下破坏成渣层，加快渣层的侵蚀，影响溅渣质量，延长溅渣时间。

4 缩短出钢时间

4.1 优化出钢口尺寸，缩短出钢时间

炼钢厂主要围绕优化出钢口尺寸、提高出钢口寿命，减少出钢时间开展工作。炼钢厂在保证一定的出钢时间的同时，研究缩短新换出钢口的出钢时间，为此一炼钢逐步由原φ170扩大为φ175，大大缩短的出钢口前期出钢时间，缩短了冶炼周期。

4.2 提高出钢口寿命，缩短出钢时间

提高出钢口寿命，减少更换出钢口频率，利于缩短出钢口前期出钢时间，为此炼钢厂积极提高出钢口寿命，主要措施：①优化生产流程，制定分钢种出钢温度控制要求，提高转炉直摆出钢率，降低转炉出钢温度。为降低出钢温度，通过铁水硅含量、温度、装入量，及氧枪枪位、造渣料加入量、炉口火焰等，准确控制出钢温度范围在1640～1670℃，降低高温钢水对出钢口的侵蚀；②通过对过程温度、炉口形状、枪位、氧压、炉渣情况的控制，减少点吹炉次，降低钢水氧化性，提高终点指标水平，终点碳控制0.08%以上，降低钢水氧化性，减少出钢口侵蚀，提高出钢口寿命；③优化挡渣工艺，使用挡渣锥，减少下渣炉次，降低高氧化性炉渣对出钢口的侵蚀；④优化溅渣枪位，保证出钢口周围溅渣层密实良好，提高耐侵蚀度；⑤推行低氧化性炼钢，保证转炉冶炼前期脱磷的效果的情况下，降低炉渣氧化性，提高溅渣质量同时，降低出钢口侵蚀速度；

4.3 优化套补出钢口工艺，保证套补出钢口质量。

4.3.1 套补时间选择

出钢口后期，内口形成较大的喇叭口，容易卡球或出钢时间较短时进行套补。

图1

4.3.2 套补注意事项

①套补用的钢管必须放正，防止因套补后出钢口歪或偏，造成挂渣不良。②套补时切勿将周围垫的过高，造成出钢不净。用专用加大面料工具加料，并用钩子将大面料填平，填均匀，③套补时立即用氧气管烧结，要让大面料熔化后流到钢管与炉衬的缝后再吹氧。烧结时间10分钟左右，以不冒烟为主。④烧结时不用氧气管对准套补用钢管，防止将钢管烧坏后，大面料下流，造出钢口堵塞，并不利于形成规则的出钢口。

4.3.3 操作规程

①先用钩子将套出钢口用钢管挑到出钢口正上方，竖直放入出钢口内（放稳不要歪）。②用专用工具将大面料均匀加到钢管和炉衬周围的逢里，并用钩子钩实，注意不要碰到钢管。③大面料加到比炉衬稍凹为止，静止2分钟后用吹氧管对准周围的大面料吹氧烧结，时间10分钟左右（不大量冒烟）。

5 缩短测温取样等辅助时间

（1）测温枪及取样器准备到位，转炉倒炉炉子到位后立即进行测温取样作业，提前加强对取样器测温枪的检查，先取样后测温。同时提高操作能力，避免二次测温及二次取样。送样人员动作迅速，减少等样时间。

（2）加强上下工序之间的配合，杜绝转炉出现“四不等”，即不等钢包、不等铁水、不等天车、不等渣车。各岗位操作人员积极进取不怠工不偷懒，相互配合，减少一切不必要的停机时间。

6 配合转炉缩短冶炼周期，实现炉后高效连铸生产

我公司一炼钢车间为36h干式料中间包，为定径快换水口，原先上水口孔径为Φ20mm，下水口最大直径为20mm，但随着生产节奏的加快，Φ20mm的上下水口已不能满足高拉速需要，最大拉速限制在3.0m/min。车间经过研究调整，将上水口孔径改为Φ22mm，同时增加了Φ21mm和Φ21.5mm的下水口，最高拉速已可提高至3.5m/min。

对原先的连铸二冷冷却系统进行优化。零段全水冷却喷淋集管增加了一排冷却喷嘴，由原来的16个冷却喷嘴增加到了24个冷却喷嘴。一段全水冷却增加了一排冷却喷嘴，由44个冷却喷嘴增加到了48个冷却喷嘴。二段气雾冷却改为全水冷却；三段气雾冷却保持不变，更换了喷座型号。

因车间原有管道设计问题，二冷水压力最大为1.2Mpa，但拉速提高后，压力降到0.9Mpa,影响冷却效果。针对水压问题，在二冷水管道安装了两台增压泵，对零段和一段冷却水进行增压处理。增压后，零段和一段冷却水压力达到1.4Mpa，保证了二冷水的喷雾效果。为降低钢坯中间裂纹，对二冷配水曲线进行优化。在编制水表时，可以将热力学边界条件的变化考虑在内。考虑比水量与拉速的关系，制定二次方程配水曲线Q=a*V2+b*V+c。

根据上重矿设计参数，结合车间实际二冷分配比例零段：Ⅰ段：Ⅱ段：Ⅲ段=35%：37%：18%：10%，同时考虑不同钢种特性及不同拉速下钢坯冷却需求量，进行调整配水系数，逐步优化试验，结合低倍试验情况进行完善，制定出弱冷配水曲线。