120t转炉底吹工艺优化

120t转炉底吹工艺优化

[ 作者：李庆胜，胡志刚，赵彦 | 时间：2008-2-29 | 点击次数： ]

（邯郸钢铁集团公司， 河北 邯郸056015）

摘要：由于邯钢120t转炉底吹系统寿命较低，底吹效果不理想等问题，制约了供冷轧用低碳钢的生产，通过工艺优化，改善了底吹效果，保证了复吹与炉龄同步，优化了低碳钢的生产工艺，取得较好的经济效益。 关键词：转炉；底吹；工艺优化

中图分类号：TF715 文献标识码：B 文章编号：1006-5008(2008)01-0040-02

PROCESS OPTIMIZATION OF 120 t BOTTOM BLOWN CONVERTER

LI Qingsheng，HU Zhigang，Zhao Yanhua，Sun Yuhu (Handan Iron and Steel Company, Handan, Hebei, 056015)

ABSTRACT: Against the problems of system's life too short and blown effect not so good, the bottom blown system of 120 t converter of Han Steel is optimized in its process, its complex blown and furnace working life can be kept in step with each other, the production process of low-carbon steel optimized, better economic profit got.

KEY WORDS: converter; bottom blown; process optimization

邯钢第三炼钢厂120t转炉是从法国引进的二手设备，自1997年投产以来一直采用LBE复吹转炉炼钢工艺。由于底吹供气设备的局限性，底吹冶金效果不明显，存在以下问题：底吹透气砖为毛细管结构，流量小，只能达到0.017M3/（min.t），属于弱搅拌，氩气管道直径小，使用过程中容易堵塞等；采用该底吹系统，在转炉冶炼初期就容易出现炉底下降的现象。因此，转炉底吹效果一般，寿命很低，一般只能达到3000炉，占整个炉役的1/3，转炉终渣FeO较高，碳氧离子积较高，导致钢铁料和脱氧合金用量很高；特别是在转炉中后期冶炼低碳钢非常困难。近年来，随着邯钢品种结构的优化，特别是2005年130万t冷轧薄板项目的投产，对低碳钢生产比例和钢水质量的要求大大提高，为了满足冷轧产品的需求，进行了转炉底吹工艺优化，使低碳钢生产比例提高到40%以上，并做到了复吹与炉龄同步。

1 120t转炉底吹工艺优化

120t转炉的主要参数为：120 t转炉的主要技术参数为：转炉的公称容量100 t，平均出钢量120 t，炉容比0.71 m3/t，熔池直径4.38 m，熔池深度1.53 m；顶枪喷孔数4个，出口直径0.047 6 m，喉口直径0.037 m，喷孔倾角13°，喷头马赫数1.98；7支毛细管式底枪均匀分布在直径约1 400 mm的圆周上（炉底直径3 016 mm）。

低碳冷轧钢的生产工艺流程为：转炉——LF精炼——CSP连铸连扎——冷轧。

2005年以前，第三炼钢厂每年的低碳钢产量为30万t左右，只占总产量的7%~8%；2005年冷轧厂投产后，需要第三炼钢厂为冷轧厂提供坯料，低碳钢年产量将达到180万t左右，低碳钢的比例占第三炼钢厂年产量的40%以上。由于原有底吹系统的CO积在0.0028以上，寿命只有3000-5000炉左右，因此转炉批量生产低碳钢存在很大的困难。主要表现在：转炉终点拉低碳难度大，炉衬烧损严重；终点钢水氧化性增强，恶化钢水质量，且钢铁料消耗和合金消耗增加。炉衬不好维护，炉底下降严重，炉底下降后补炉进一步加速了底吹效果的下降。 针对转炉使用的毛细管式底吹元件在生产过程中易堵塞，寿命短，复吹效果不理想的问题，首先对转炉底吹用砖进行了改进，采用环缝式底吹供气元件替代毛细管元件；同时对底吹供气管道进行了阻损测量，为了减少阻损，将15米长的内径f10mm胶管改用f12mm的胶管代替，并通过调整减压阀，将底吹氮气压力到1.4MPa以上。依据上述的设计方案制定了底吹供气强度，见表1所示。此外，还制定了一系列的底吹维护制度和操作要点。

表1 120t转炉底吹供气制度

供气 终点C 前期供N2强度 后期供Ar强度/[m3/(t.min)] 模式 A B C 含量/% <0.10 0.10-0.25 >0.25 /[m3/(t.min)] 0.03 0.03 0.03 0.08 0.06 0.04 低碳镇静钢 中碳镇静钢 高、中碳钢 生产钢种 2 底吹优化效果分析

(1) 底吹供气强度明显提高。从表2可以看出，底吹优化后，底吹供气强度由0.01-0.02 m3/（t.min）提高到了0.03～0.08 m3/（t.min）。

表2 底吹系统优化前后工艺参数对比

项目 方法 透气砖类型 透气砖数量 底吹气源 底吹供气压力 底吹供气强度 专用吹堵气源 (N2/Ar)Mpa Nm3/(t.min) 块 单位 优化前 LBE 多细管式 7 N2，Ar 0.8/2.0 0.01～0.03 无 优化后 LCB 双环缝式 7 N2，Ar，压缩空气 1.4/2.0 0.03～0.08 有 底吹控制模式 手动/自动 手动/自动 (2) 底吹寿命做到了与炉龄同步。优化前，采用毛细管式供气元件，底吹寿命一般在3000~5000炉左右，炉龄一般在8000炉左右，复吹率只有40%~60%。优化后，采用了双环缝式底吹供气元件，采用了渣-金属蘑菇头生成、控制技术，能够有效的保护底吹供气元件，在炉龄达到11102炉时，使底吹寿命实现了和炉龄同步，复吹率达到了100%。

(3) 终点碳氧积明显降低。表3为优化前后冶金效果对比，通过对优化前后转炉不同炉役期的定氧结果，可以看出优化前5000炉以后，底吹效果已经不明显。优化后全炉役碳氧积平均为0.0026。

表3 底吹系统优化前后全炉役碳氧积对比

底吹寿命/炉 优化前碳氧积 优化后碳氧积 <5000 0.0028 0.0025 5000~8000 0.0032 0.0026 >8000 0.0032 0.0027 图1为转炉冶炼终点钢水碳含量与活度氧之间关系。从图中可以看出出钢中氧含量距1650℃平衡线很接近。说明冶炼终点钢水碳氧反应比较接近平衡，熔池动力学条件较好。通过对优化前后底吹搅拌能进行了计算，优化后的底吹搅拌能由1188W/t提高到4431W/t，提高了将近4倍。

图1 转炉冶炼终点钢水碳含量与活度氧之间关系

(4) 转炉终点钢水余锰变化。优化后在终点碳含量相同的情况下，终点余锰提高0.02%，P、S含量有所降低。见表4。

表4 优化前后转炉终点钢水统计结果 %

优化前 优化前105炉平均值 优化后 优化后328炉平均值 C 0.04~0.06 0.054 0.04~0.06 0.052 Si Mn P S 0.0047~0.15 0.037~0.134 0.0024~0.034 0.015~0.087 0.01 0.07 0.0166 0.043 0.003~0.012 0.075~0.126 0.0048~0.029 0.0085~0.042 0.0069 0.09 0.0138 0.0287 (5) 底吹优化前后终渣FeO含量变化。从表5中可以看出，在转炉终点碳为0.03~0.05%之间时，终渣FeO含量降低了 3.2%。

表5优化前后转炉终点炉渣成分统计结果

优化前 CaO SiO2 FeO MgO MnO R 41.8~48.6 10.6~20.5 10.3~28.5 5.9~10.7 0.7~2.0 2.1~4.0 16.2 17.4 7.9 1.5 2.9 优化前146炉平均值 43.9 优化后 43.45~50.33 11.91~17.33 8.97~18.2 7.27~9.9 1.6~2.36 2.7~3.7 14.6 14.2 8.42 1.7 3.25 优化后232炉平均值 47.2 (6) 底吹优化前后合金收得率变化。优化后低碳钢终点钢水氧化性降低，铝锭平均消耗由2Kg/降低到1.75Kg/t。

(7) 底吹优化后炉底和炉衬维护量减小。由于底吹优化后降低了终点钢水和终渣氧化性，以及强气量搅拌的冷却能较高，炉底和炉衬维护明显改观。优化前转炉的炉底下降较严重，一般在-500mm ~-100mm之间，优化后炉底基本维持在+100~+200之间。2006年低碳钢产量由2005年的89万t提高到154万t，炉衬寿命不仅没有降低，还由上个炉役的8073提高到11102炉。而且护炉成本大幅度降低，优化前1000炉开始补炉，至5000炉平均30炉补1 t料；优化后炉龄5000炉之前未补炉。补炉料的消耗量从2.64kg/t降低到0.63kg/t。 (8) 冷轧低碳钢生产比例大幅提高。第三炼钢厂低碳冷轧钢生产的比例从7~8％提高到稳定在40％以上，完全满足冷轧生产需求。

(9) 钢水碳含量控制水平稳定。底吹系统改造后，第三炼钢厂低碳钢冶炼命中率不断提高，碳含量基本可做到小于0.06%，图2为统计的生产数据，低碳钢SPHD的碳含量可完全控制

在0.06%以内。

图2 低碳钢SPHD的碳含量控制效果

3 结 论

通过对120t转炉进行底吹工艺优化，提高了底吹效果，优化了低碳钢的生产工艺，取得较好的冶金效果：底吹寿命实现了与炉龄同步，低碳钢冶炼转炉终点碳氧积由0.0028降到0.0026；冶炼终点余锰提高了0.02%，终渣FeO降低了3.2%；铝锭消耗降低了0.25kg/t，这些指标的改善保证了低碳钢的顺利生产，使低碳钢比例由7%~8%提高到40%以上，年可增创经济效益2700多万元。

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