转 炉 长 寿 复 吹 冶 炼 工 艺 技 术 - 图文

转 炉 长 寿 复 吹 冶 炼 工 艺 技 术

转炉长寿复吹冶炼工艺技术

钢铁研究总院工艺所是我国最早开发、推广复吹转炉炼钢工艺技术的企业。在70-80年代，钢铁研究总院工艺所就率先在国内首钢、唐钢等钢厂推广了复吹转炉炼钢工艺技术。

上世纪末90年代，转炉溅渣护炉技术在我国大面积推广应用，转炉炉龄大幅度提高。在我国出现了复吹转炉底吹供气元件寿命低，不能与转炉炉龄同步、复吹效益不能得到充分发挥的问题。钢铁研究总院工艺所针对这一问题，作了大量开发研究工作。目前已成功地开发出“长寿复吹转炉冶炼工艺技术”，形成了多项专利技术。现已在包钢、本钢、首钢、莱钢、武钢二炼钢和济钢等数十家大、中、小型钢铁企业得到应用，并取得了显著的效果。采用“长寿复吹转炉冶炼技术”后，底吹供气元件寿命做到了与转炉高炉龄基本同步，使复吹的冶金效果在全炉役得到发挥。“长寿复吹转炉冶炼技术”的开发成功，使我国复吹转炉炼钢工艺技术一举走在了世界的前列。该项技术现已在国内多次获得了国家、行业的科学技术进步奖。

1 复吹转吹炼工艺技术基本原理

复吹转炉炼钢工艺技术是氧气转炉诞生五十年来，所出现的两次重大的技术进步之一，基本原理是在顶吹氧气炼钢同时底吹辅助性搅拌气体： l 钢水终点氧含量降低： 0.01-0.03% l 低碳钢水终点氧含量降低： 100PPm; l 吨钢效益为2-6元/t；

l 金属收得率提高： 0.5~1.5%； l 石灰消耗降低：3~10kg/t；

l 复吹工艺具有成渣速度快和吹炼平稳的双重优点； l 复吹工艺具有降低消耗，具有广泛的钢种冶炼适应性； l 氧气消耗减少： 4~6Nm3/t；

l 是否采用复吹炼钢工艺，已成为现代转炉的标志之一。

2 转炉长寿复吹的技术发展

复吹转炉采用溅渣技术后，炉龄大幅度提高（超过万炉）。 炉龄提高后，底吹供气元件一次性寿命不能同步提高，造成复吹比大幅度降低。 如何提高底吹供气元件寿命，已成为炼钢工业国际性难题。

3 转炉长寿复吹的技术发展

转炉采用溅渣技术后，随着炉龄提高到一定水平时，转炉底吹供气元件被蚀损掉或出现堵塞，导致丧失底吹供气功能，而成为顶吹转炉炼钢。 国际炼钢界对此问题，采取了以下不同的技术措施。

4 长寿复吹转炉的技术发展

复吹转炉炼钢工艺核心技术是底吹供气与供气元件。二十余年来冶金工作者为保持底吹供气元件寿命与炉衬同步，进行了不懈的努力:

? 改变底吹供气元件结构：弥散式—狭缝式—毛细管式—环缝管式

? 生长蘑菇头保护技术：利用高速气体的冷却作用，液体金属在供气元件表面生长出蘑菇头，以此来保护供气元件。

? 改进生产工艺：如降低出钢温度，采用渣补或火焰喷补技术。

溅渣护炉技术在复吹转炉上应用以后，钢铁研究总院工艺所与武钢等企业合作，经过技术攻关与理论实践，形成了多项专利技术，终于解决了底吹供气元件一次性寿命与炉龄不能同步的问题。提高了底吹供气元件一次性寿命，我国冶金者攻克了冶金界一个世界性难题。 5 复吹技术在铁水预处理的应用

长寿复吹技术在转炉领域得到了广泛的应用，在转炉脱磷冶炼工艺中，正是采用了两个复吹转炉联合作业，一座复吹转炉作为铁水预处理脱磷炉，另一座复吹转炉作为脱碳精炼炉。经过预处理炉处理过的低磷、低硅半钢，兑入脱碳炉精炼成为优质钢水。同时脱碳精炼炉的炉渣，可以处理后返回预处理脱磷炉中，作为化渣助熔剂使用.

转炉双联炼钢工艺具有如下技术特点：

（1）采用了两个复吹转炉联合作业，一座转炉作为铁水预处理脱磷炉，一座转炉作为脱碳精炼炉。

（2）在脱磷炉里完成了脱磷、部份脱硅及少量脱硫任务，实现了转炉铁水三脱

预处理。

（3）精炼炉的任务可以大幅度减轻，将炼钢负荷简化为脱碳、升温，从而可以大幅度地提高供氧强度，实现高效转炉炼钢（包括自动化吹炼技术的采用）。 （4）大幅度地提高了转炉生产率，由于采用双联法，两个炉子联合作业后，冶炼周期大幅度地缩短，依然能达到两炉子2吹2的吹炼水平。

（5）由于实现了铁水全量预处理，可以在成本大幅度增加的情况，提高了钢水纯净度

6 钢铁研究总院大力推广长寿复吹工艺

钢铁研究总院工艺所经过二十余年的不解努力，长寿复吹转炉炼钢工艺技术推广工作获得了很大的成功：

l 全国已有50个企业采用了我院的长寿复吹技术； l 从3-300吨200座转炉，包括全部炉型； l 现有4种基本型号500余支底吹供气元件在工作； l 转炉类型从铁合金熔炼转炉到普通转炉。

l 企业类型：国有大型企业（武钢等）、地方骨干企业（济钢）、股份制企业（津

西钢厂）、民营企业（荣程钢厂）。

7 长寿复吹转炉技术基本特点

?采用双环缝式底吹供气元件（钢铁研究总院专利产品）， ?底吹供气元件寿命与溅渣护炉后的转炉炉龄基本同步； ?转炉底部布置根据炉容大小，布置多个底吹供气元件；

?底吹供气支管路与供气元件数量相同，每路供气管路气量单独控制调节； ?包括PLC基础级、上位机及其复吹供气模型软件的转炉复吹自动化系统； ?建有采用工厂普通采用空气源的吹堵空气系统。 8 推广长寿复吹技术中产生的创新点

?采用具有独立知识产权的环缝式底吹供气元件；

?底吹供气强度可在较大范围内调整，以满足不同钢种的冶炼工艺需要； ?底吹供气阀架设备的集成化、立体化、模块化；

?完善的底吹控制自动化系统，形成了友好的人机控制画面； ?支管旁通供应底吹基本气量技术，以保证供气系统的绝对安全； ?远程控制吹堵技术在实践中应用。

9 长寿复吹转炉工艺成套技术钢铁研究总院工艺服务项目 ? 向需求方提供工艺设计； ? 向需求方提供全部工程设计； ? 复吹工程全部设备供货； ? 全部工程施工指导服务；

? 提供厂内技术培训及操作规程； ? 提供全部控制软件编程； ? 复吹工程施工及开炉指导； ? 开炉后的复吹工艺技术服务。

10 冶金工艺所推广长寿复吹工艺技术业绩

11 钢铁研究总院冶金工艺所推广长寿复吹工艺技术业绩 l 授权实用新型专利2项； l 获得国家发明专利授权2项

12长寿复吹转炉炼钢设备的特点 底吹气源的供应:

国内多数钢厂氮气和氩气气源供应量较紧张，压力不稳定。为此在复吹转炉的底吹供气系统上设置了独立的增压站和储气罐，保证底吹气源的压力和流量的稳定。实现在炼钢厂区内对复吹用气进行增压、调峰，保证复吹供气不受厂区总管网压力波动的影响。 底枪布置及底枪支数:

我国早期复吹普遍采用单个或2个底吹供气元件，经常发生烧顶枪、喷溅及倒炉喷渣等问题。为克服上述问题，开发多点供气技术：根据炉容及工艺的区别选择2-8支底吹底吹供气元件。多路底吹供气系统均设有单独的流量、压力调节阀及检测系统。可保证每支底吹供气元件供气均衡并保持稳定。多路供气具有以下优点：

（1）底吹能量分散，利于减少喷溅；

（2）消除了倒炉时的经常发生的涌渣和炉口喷溅等现象，提高了安全性； （3）当个别底吹喷嘴堵塞时，其余底吹喷嘴自动提高供气量，保证工艺对底吹供气强度的要求；

（4）多支底吹供气元件布置炉内圆周上，使炉内搅拌更加均匀。 13长寿复吹转炉炼钢设备的特点

吹堵设备

在长寿复吹技术中，采用厂内动力空气气源，可随时向复吹系统提供高压无油空气。 在底吹供气元件发生堵塞现象时用于吹堵，为底吹供气元件的维护提供辅助手段。目前这一技术已获得了国家专利授权。 14 长寿复吹转炉炼钢设备的特点

底部供气元件

为解决喷嘴易堵塞问题，钢研总院研制开发了环缝管式底吹喷嘴并获得了国家专利授权。环缝管式底吹喷嘴与传统集束管式供气元件相比，在使用中有如下优点： ?维护简单、不易堵塞，寿命长已做到大于15000炉，与炉龄同步；

?供气流量调节范围大，环缝管式底吹喷嘴在使用中气体流动阻力小，在较低压力下工作（0.3 MPa），不会堵塞；

?不易堵塞。由于气流集中，动能大，对炉渣的穿透力强，不 易发生堵塞； ?由于可在高压下工作,对钢种适应性强。由于供气强度可在较大的范围内进行调整，从而保证了冶炼高碳钢到低碳钢等各类钢种对底部供气强度的要求。 15 底吹供气元件的维护效果

16 底枪蘑菇头与底枪冷测通气量对比

钢铁研究总院工艺所在试验室中，对用过的残枪进行了水模试验，将与新枪进行了对比，其性能基本一致，说明环缝式底吹元件的长寿性能良好。

17 停炉时拆下的底部供气元件水模试验

18 长寿复吹工艺的技术路线

1）“长寿复吹转炉冶炼工艺技术”将适应溅渣护炉的要求，底吹供气元件寿命与转炉高炉龄基本同步；

（2）实现底吹供气元件的长寿，形成永久性蘑菇头保护底吹供气元件； （3）采取适当的维护措施，保证蘑菇头在全炉役内，具有良好的通气能力，能够控制与调节复吹的冶金效果。

（4）采用“长寿复吹转炉冶炼工艺技术”后，应能提高钢水的纯净度、缩短冶炼时间，获得一定的经济效益。

19 实用工艺方案举例120吨转炉长寿复吹工艺方案

在吹炼前期采用氮气作为主搅拌气源，在终点倒炉前5分钟切换为氩气搅拌（或根据氧步实现这一功能）。采用氩气搅拌钢水，为达到降低钢水终点氮含量的目的，吹氩气时间要求大于5分钟。供气强度选择在0.03-0.10Nm3/t.min的范围内。当底部供气强度超过0.10Nm3/t.min以后，提高底吹强度对熔池脱氮及均匀化已影响不大。底部供气模式前期变化不大，后期需根据终点碳含量的变化改变供气强度。终点碳越低，则底搅拌所需气量越大。对高、中、低三种碳含量，一般设有C、B、A三种供气模式可供选择。 20 实用工艺方案举例 工艺条件

转炉公称炉容：120吨

转炉最大装入量 ：130 吨 转炉最大出钢量：120 吨

21 底吹供气系统工程特点

u 采用环缝式底吹供气元件（专利号：ZL01201717.5），底吹供气元件寿命与转炉炉龄基本同步；

u 转炉底部布置底吹供气元件6个；

u 底吹供气管路为6路供气，每路采用独立控制系统，每支底吹供气元件的流量可单独自动化控制调节；

u 建有底枪空气吹堵模块，一旦发生底枪堵塞可用低压压缩空气复通； u 吹炼过程底吹供气采用模式控制方式，根据冶炼钢种要求选定控制模式后，由计算机全程闭环控制，无须人工干预；

u 采用包括PLC基础级、上位机及复吹供气模型软件的转炉复吹自动化系统。 22 考核指标

提供方提供“长寿复吹转炉工艺技术（LCB）”，应达到现今国内外先进水平。采用“长寿复吹转炉冶炼工艺技术（LCB）”后，可达到如下技术经济指标： （1）复吹转炉底吹供气元件一次性寿命与炉龄同步；

（2）冶炼低碳钢（终点碳含量在0.03-0.08%）；[C]·[O]≤0.0030； （3）底吹气体在吹炼过程中快速切换并可调。

转炉最大装入量 ：130 吨 转炉最大出钢量：120 吨

21 底吹供气系统工程特点

u 采用环缝式底吹供气元件（专利号：ZL01201717.5），底吹供气元件寿命与转炉炉龄基本同步；

u 转炉底部布置底吹供气元件6个；

u 底吹供气管路为6路供气，每路采用独立控制系统，每支底吹供气元件的流量可单独自动化控制调节；

u 建有底枪空气吹堵模块，一旦发生底枪堵塞可用低压压缩空气复通； u 吹炼过程底吹供气采用模式控制方式，根据冶炼钢种要求选定控制模式后，由计算机全程闭环控制，无须人工干预；

u 采用包括PLC基础级、上位机及复吹供气模型软件的转炉复吹自动化系统。 22 考核指标

提供方提供“长寿复吹转炉工艺技术（LCB）”，应达到现今国内外先进水平。采用“长寿复吹转炉冶炼工艺技术（LCB）”后，可达到如下技术经济指标： （1）复吹转炉底吹供气元件一次性寿命与炉龄同步；

（2）冶炼低碳钢（终点碳含量在0.03-0.08%）；[C]·[O]≤0.0030； （3）底吹气体在吹炼过程中快速切换并可调。

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