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我国转炉溅渣护炉技术现状 |
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转炉溅渣护炉技术与复吹炼钢技术，并列为现代炼钢工艺的两项重大新技术。我国冶金工作者借鉴国外转炉溅渣护炉的技术思想，迅速开发了适合于中国国情的各种转炉溅渣护炉技术，广泛推广采用，并获得巨大的经济效益。我国采用转炉溅渣护炉技术的8年里，炉龄发生了质的飞跃，与采用溅渣技术前相比，我国转炉龄提高了5-10倍，转炉炉龄已不是制约转炉生产能力发展的瓶颈。目前我国转炉平均炉龄已接近万炉，最高炉龄已达2．67万炉(武钢)，同时我国在小型转炉、半钢冶炼转炉及复吹转炉领域的溅渣护炉技术，走在世界前列，形成具有中国特色的专利技术。
我国转炉溅渣护炉技术现状及特点
1 我国转炉溅渣护炉技术现状
溅渣前我国中小转炉炉龄仅为1000-2000炉，中型转炉炉龄仅为3000-4000炉。转炉炉龄低已成为制约我国转炉发挥能力、降低成本的“瓶颈”。8年来我国结合国情开发下列溅渣护炉技术：
(1) 具有增压、调峰及防泄漏功能的氮气供应、检测及检测控制设备；
(2) 适用高TFe、高温炉渣的调质、改质材料；
(3) 适用高TFe、高温炉渣的调质、改质工艺；
(4) 溅渣氮气喷吹工艺及溅渣氧枪的维护技术；
(5) 结合溅渣技术的优采用，降低炼钢终点温度及提高终点碳含量的工艺优化。
2 半钢冶炼转炉溅渣护炉技术
(1) 半钢冶炼的特点
转炉半钢冶炼工艺在我国攀钢、承钢等钢厂采用。经提钒后的铁水(半钢)具有以下特点：
-铁水含碳低，一般小于3．5％，造成炼钢热量不足；
-铁水Si为痕迹，炼钢化渣困难；
-上述原因造成半钢冶炼炉渣碱度高，为了将降低炉渣的粘度和熔点，采用高FeO化渣工艺，加剧对炉衬侵蚀。
(2) 半钢冶炼溅渣技术措施针对半钢冶炼的炉渣特点，开发如下溅渣工艺：
-选用合适的调渣剂，合理控制炉渣成分半钢冶炼碱度高达5-7，造渣时加入一定量的Si02，以控制过程渣碱度。攀钢半钢炼钢在吹炼前期分别加入MgO及CaO，使MgO含量达到饱和，又加速化渣。选用轻烧白云石做为调渣剂，在提高渣中CaO的同时，提高渣中MgO。同时选用富锰矿作为化渣剂，降低渣中TFe。
(-根据渣的TFe含量，合理控制终渣MgO对于高中碳钢终点C较高，TFe较低(8-14％)出钢温度仅为1610-1640’C，终渣MgO含量控制在7-9％，就能达到终渣调质的目的。对于低碳钢，渣中TFe含量为15-23％。出钢温度高达1640-1710’C，需将MgO含量控制在9-12％，才能将渣做粘。
-优化冶炼工艺，降低钢中TFe半钢炼钢由于缺少热量，经常采用后吹来提高钢水温度，终点渣过氧化现象十分严重，TFe高达25-30％。采取如下措施降低终渣TFe：
①减少倒炉次数，减少倒炉的热损失。将传统的“高拉补吹”工艺改为力争“一次拉碳”成功。相同终点[C]含量，渣中的TFe降低2-3％。
②控制过程的炉渣碱度，避免长时间高枪位，渣中的TFe可在上述的基础上再降低2-3％。
(3) 半钢冶炼溅渣效果
通过工艺优化，攀钢半钢冶炼的炉龄迅速由溅渣前的2000炉提高到7000炉。采用激光测厚仪测量的结果表明，炉衬可在相当于长的一段时间内，保持了“零”侵蚀。在相同半钢冶炼工艺条件下的承德炼钢厂采用提钒的半钢炼钢，炉龄也龄迅速由溅渣前的1000炉提高到6000炉。
3 小型顶吹转炉溅渣护炉技术
(1) 小型顶吹转炉的技术特点
我国有大批公称容量30吨以下的小型转炉，其最大出钢量达45吨。小型转炉在我国已达200座以上，在我国的炼钢生产能力中占较大的比重。这类转炉具有如下特点：
-铁水及副原料一般质量较差，铁水Si在0．4-0．9％之间较大范围内波动，石灰的CaO有效较低一般小于70％；
-生产率高、冶炼周期短，班产炉数高，生产时间低；
-铁水普遍不进行预处理，转炉冶炼脱硫、脱磷负荷大；
-无精炼设施，为适应连铸的节奏要求，出院钢温度一般偏高1690-1700℃；
-由于溅渣频率高，N2普遍不足，一般仅维持在0．6-0．8MPa。由于上述原因，出现了溅渣时间短、N2气压力不足、炉渣温度高及渣中TFe高等种种不利于溅渣护炉的因素。
(2)小型顶吹转炉溅渣护炉的技术措施我国炼钢工作者结合上述国情，开发出了适用于小型转炉的转炉溅渣护炉技术，主要技术要点如下：
-优化氧枪结构，由三孔枪改为四孔枪，提高出口马赫数，提高喷吹氮气的溅渣效率；
-除采用常规轻烧白云石等调渣剂外，普遍采用含碳炉渣改质剂(碳含量一般在15-40％)，降低终渣的氧化铁及温度；
-优化供氧制度，降低过程枪位，减少渣中TFe；
-优化炼钢工艺，控制过程温度及终点温度，如涟源20吨转炉出钢温度已由溅渣前的1710℃降低到1700‘C以下；
-加强管理，减少辅助及空炉时间，减少炉内泡钢时间，保证足够的溅渣频率及溅渣时间；
-采用优质材料做转炉绝热层，减少炉壳变形，(如采用低绝热系数的多晶纤维板)；
-采用静态控制模型指导炼钢过程的加料及供氧操作。
(3) 小型转炉溅渣效果通过上述转炉溅渣护炉技术及相关技术的开发，我国的小型转炉的炉龄普遍已达10000炉，北台、莱芜等钢厂炉龄已超过25000炉。
4 复吹转炉转炉溅渣护炉技术
(1) 复吹转炉转炉溅渣护炉的技术特点
目前，我国复吹炼钢比已达到30％以上。转炉采用溅渣护炉以后，炉龄大幅度提高后，造成了复吹转炉底吹供气元件寿命不能同步提高，使复吹比大幅度降低。使大部分炉役期内复吹转炉丧失了复吹功能。国外一些国家采用转炉溅渣护炉技术后，牺牲了复吹工艺(如美国)；或牺牲溅渣技术，只保留复吹工艺(如日本、欧洲等国家)，经济损失较大。我国冶金工作者通过多年的努力，已成功地解决了保持复吹转炉底吹供气元件寿命与转炉炉龄同步，这一国际炼钢生产中的重大难题。
(2) 复吹转炉转炉溅渣护炉的技术措施
复吹转炉转炉溅渣护炉其主要技术措施如下：
-利用溅渣，炉役初期快速生成炉渣一金属蘑菇头技术；
-炉渣一金属蘑菇头生长控制技术，保证炉渣一金属蘑菇头具有良好的透气结构、供气面积和生长高度及抗氧化、耐高温性能；
-底吹供气流量的调节控制技术，保证炉渣一金属蘑菇头具备足够的流量调节范围，并能在线调整气流量；
-复吹工艺优化技术，保证炉渣一金属蘑菇头供气达到熔池最佳搅拌条件和冶金效果。
在实际操作中，注重与具体的冶炼工艺相结合：
-复吹转炉长寿技术，将溅渣护炉工艺与底吹供气元件维护技术相结合，可大幅度提高复吹转炉炉龄。针对炉渣中不同的FeO含量，注重对终渣MgO含量的调整；
-冶炼前期用石灰及轻烧白云石溅渣，控制过程渣MgO含量在6-8％的范围；
-冶炼后期采用高MgO炉渣操作工艺，根据具体情况进行炉渣改质；
-溅渣注重对炉形和炉底的控制，保持良好的炉膛内型形状；
-在包钢的80吨复吹转炉上，采用钢铁研究总院的专利产品，环缝式底吹供气元件。这种新型底吹供气元件在体现出了供气效果稳定、不易堵塞及易于维护等优点。目前这种供气元件已在济钢25吨小型转炉和本钢二炼钢120吨大型转炉上使用，均取得了良好的效果。
(3) 复吹转炉转炉溅渣护炉效果
采用上述技术后取得了如下成果：
-复吹转炉炉龄大幅度提高
采用复吹溅护炉技术后，武钢及包钢炉龄变化见下表。表武钢及包钢炉龄变化
 武钢采用复吹转炉溅渣工艺后，仍然保留复吹转炉的冶金特点，有利于新品种开发。两年内，二炼钢先后开发出新一代取向硅钢、电视显像管系列用钢、集装箱用耐腐蚀板等31个新钢种，占全部冶炼钢种的10％。
包钢炼钢厂全部改造成复吹转炉后，全部炉役均达到了100％复吹比。目前最高转炉炉役炉龄已达到15000炉以上，复吹比为100％，平均复吹炉龄超过了万炉。
包钢炼钢厂开发成功长寿复吹转炉冶炼技术以后，两年多来复吹转炉开发了冶炼高质量石油套管用钢、硬线钢、重轨钢、冷锻钢、锻造坯等144个钢种，取得了明显的经济效益及社会效益。
-长寿复吹转炉的冶金效果
通常，采用转炉吹炼终点时熔池内[％c][％O]浓度积作为衡量复吹冶金效果的主要标准，评价渣-钢反应是否接近平衡。
武钢二炼钢600℃时，[％C]·[％O]平衡的浓度积为0．0023。对于顶吹转炉终点[％q．(％O)=0．0032；武钢二炼钢原90吨复吹转炉终点[％C]．[％O]=0．0030；
采用溅渣工艺后实现长寿复吹转炉，终点[％q·[％O]积可达到0．0025％。钢渣反应进一步接近平衡。
随炉龄的延长，炉衬和炉底炉渣一金属蘑菇头变化趋于平稳，终点钢水氧含量波动在500～550X10-6间。随炉龄延长，终点钢水氧有下降趋势。
包钢采用长寿复吹护炉工艺后，虽然炉龄超过了10000炉，但底吹供气元件受表面生成的蘑菇头的保护，尚未严重烧蚀，供气强度和供气模式仍保持不变。熔池内C-O反应也和开炉初期基本相同。根据生产实际数据统计，在原顶吹炼钢工艺中，当终点碳0．0l-0．04％、0．05-0．16％、>0．20％的范围内，终点[％C][％O] 分别为0．0020、0．0031、0．0050。采用复吹工艺后，在上述的终点碳范围内,[％]·[％O]分别为0．0013、0．0027-0．0028、0．0048。复吹工艺与顶吹工艺相比，在不同终点碳范围内均有所降低。
同时由于包钢炼钢厂在炉役全期，实行了严格的底吹供气元件的维护工艺，避免了炉底的上涨。底吹供气元件在全炉役期保持了良好的通气状态，始终保持了良好的复吹效果。图4给出了在500-9000炉龄期，钢水终点的氧含量变化。
经过回归处理数据统计结果显示，在全炉役期内钢水的终点氧含量始终保持了均均衡的趋势。在炉役的后期，仍然保持了较好的复吹冶金效果。
我国在溅渣护炉方面存在的问题
我国开展溅渣护炉技术以来，取得了举世属目的成绩。在半钢冶炼、小型转炉炼钢及复吹转炉告待领域的溅渣护炉技术已走在世界的前列。但应看到仍存在很多不足：
(1)部份企业溅渣气源不足，其主要原因储气罐设计不够合理，起不到应有的调峰作用；
(2)对溅渣护炉的意义不足，不能保证足够的溅渣频率及时间；
(3)炉渣的调质及改质工艺需要进一步优化，根据炉渣成份的变化，及时间调整调渣工艺；
(4)为配合溅渣护炉技术的采用，冶炼造渣及供氧制度等冶炼工艺进一步优化。
我国溅渣护炉技术的发展方向
(1)利用炼钢厂改造有机会，及溅渣供氮设备及时进行必要的改造；
(2)炉渣的调质及改质工艺需要进一步优化，根据炉渣成份的变化，及时间调整调渣工艺。进一步降低价格较高的调渣剂及改质剂的使用。
(3)结合溅渣工艺的采用，优化冶炼工艺。有条件的企业工作的重点应为逐步采用静态指导模型炼钢型逐步采用动态模型炼钢。
(4)开发溅渣护炉自动化技术，实现在得到溅渣信号时，自动根据炉渣状况，采用能够自动控制溅时间及枪位的控制模型自动溅渣。这方面武钢三炼钢已做了有益的尝试。(end)
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(3/30/2007) |
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