鋼包在線吹氬改造

豆天普,孫前進,冒建忠

(馬鋼第二鋼軋總廠煉鋼分廠,安徽馬鞍山243000)

鋼包在線吹氬改造

豆天普,孫前進,冒建忠

(馬鋼第二鋼軋總廠煉鋼分廠,安徽馬鞍山243000)

為了滿足日益加快的生產節奏和提高鋼水質量的需求,分析馬鋼第二鋼軋總廠鋼包在線吹氬現存問題,并對在線吹氬設備進行改造。通過改造充分發揮在線吹氬系統功能,節約吹氬時間,提高鋼水質量。

轉爐;鋼包精煉;在線吹氬

1 引言

馬鋼第二鋼軋總廠現有4座40t頂底復吹轉爐,與之相匹配的4座鋼包底吹氬精煉站。隨著工藝水平的提升和生產節奏的加快,產品質量要求的提高,要求爐外精煉效果要好,時間要短。鋼包底吹氬具有工藝簡單、攪拌力強,對成分、溫度均勻效果好等特點,被廣泛應用在小轉爐煉鋼。而在線吹氬是利用出鋼和鋼水運輸過程不間斷進行鋼包底部吹氬精煉,充分利用出鋼及鋼水運輸時間對鋼水進行均勻(成分、溫度)、除雜(氣體、雜質),特別是在出鋼前期加入合金時冶金效果明顯。馬鋼第二鋼軋總廠經過改進,已經使用在線吹氬。但是,由于設備、工藝、安全等因素的影響,在線吹氬設備不能充分被利用。結合我廠實際情況對原有在線吹氬系統進行改造,實現不間斷、全程在線吹氬,提高在線吹氬設備效能,延長鋼水精煉時間,提高鋼水質量。

2 在線吹氬現狀調查

我廠現有在線吹氬采用壓力調節控制模式,由于鋼包在使用過程中,底部透氣磚不可避免存在結瘤現象,導致不同爐次鋼包底吹氬所需壓力不同,且我廠建廠設計原因導致出鋼后鋼水要反向通過轉爐、爐臺、操作是下方運輸,在運輸過程無法監控。出于生產安全的考慮,只能在出鋼過程前30s內人工在線吹氬,出鋼中、后期和鋼水運送過程停止吹氬,進入精煉站后在肉眼監控下繼續吹氬,主要精煉任務在站內完成。在生產緊張的情況下,站內精煉效果常受到干擾而影響鋼水質量。

2.1 轉爐、精煉站布置情況

馬鋼第二鋼軋總廠轉爐區自1959年建廠以來,生產布置基本沒有大的變動。由于建廠早,設計存在缺陷,精煉站和轉爐分別位于操作臺的兩側,造成鋼水運輸路程長且監控困難的情況。由于無法監控,在線吹氬在鋼水運輸過程中為防止鋼水大翻和飛濺造成生產事故從而導致在線吹氬不能正常運行,轉爐、精煉站布置如圖1。

圖1 轉爐、精煉站布置圖

2.2 現行生產工藝現狀

我廠平均出鋼量在33.5t,出鋼時間在2.5min～4min之間,在出鋼過程中采用手拋鋁鐵的方式脫氧、機械加入合金進行成分微調。由于小轉爐出鋼時間短,合金加入集中的特點,如果后續精煉效果不好,易造成成分偏差,影響鋼水質量。我廠吹氬精煉采用壓力控制模式,包括在線吹氬和站內吹氬。在線吹氬只限于出鋼開始到出鋼至2/3時間段內,在線工作壓力控制在1 200k Pa,實際在線時間由爐前根據生產需要靈活控制,由于溫度和回P的原因,在線時間往往只有30s左右。站內吹氬,我廠采用PLC控制,人工肉眼判斷確定吹氬強度,吹氬亮點控制在200mm～400mm之間,吹氬時間根據鋼種控制,普碳鋼≥3min,低合金鋼≥4min,微合金鋼種≥5min,補加合金后保證吹氬時間不小于2min,由于在線吹氬效能不高且效果不能保證,主要精煉任務在站內吹氬。精煉工藝如圖2。

圖2 精煉工藝圖

2.3 在線吹氬設備現況

我廠在線吹氬是在以前站內精煉的基礎上改造而來。通過卷筒實現吹氬管路的可伸縮性,進而實現鋼包在線移動吹氬。在正常情況下,站內精煉也使用在線吹氬管路,在線管路故障時,啟用頂吹管路進行精煉。在線吹氬操作由吹氬工和爐前出鋼工配合完成,出鋼前吹氬工將在線氬氣壓力調至1 300kPa,并將開關權限送至爐后出鋼房。出鋼過程中由爐前出鋼工控制在線吹氬的開始、停止。因此,出鋼工只能控制氬氣開關而不能控制吹氬強度,在線過程因吹氬工看不到出鋼情況,故而不能調節吹氬強度,導致在線吹氬在出鋼中、后期和運輸過程不能正常工作。在線吹氬工程如圖3。

3 制約在線全程吹氬因素

3.1 鋼包底吹氬所需壓力不確定

吹入鋼包的氬氣靠動能推動鋼水形成循環流動,其動力就是一系列分散氣泡產生的膨脹功。氬氣所受壓力等于鋼包底部靜壓力,氬氣壓力只有大于鋼包底部靜壓力時,氬氣氣泡才能進入鋼水,隨著氣泡的上升,氣泡所受的外壓力逐漸減小,氣泡逐漸膨脹變大,氣泡內壓力變小,形成負壓,不斷從鋼液中吸收氣體、雜質,從而起到“氣洗”作用。鋼包底部靜壓力:

圖3 在線吹氬工程示意圖

由公式(1)可以計算出鋼包底部靜壓力P0,即破頂壓力,但在實際生產中,由于鋼包透氣磚結瘤導致鋼包吹氬壓力大于P0,隨著出鋼及鋼包的晃動,透氣磚結瘤部分溶解,造成吹氬壓力變小,導致鋼包透氣性的不確定。為防止鋼包突然吹通造成鋼水大翻及二次氧化,影響生產安全和鋼水質量,所以在線吹氬不能全程吹氬。

3.2 在線管路的泄露

鋼包與氣源的連接管道易漏氣。更換鋼包過程中快換接頭存在磨損,使用時間長了易漏氣,并且由于操作不規范,進場造成快換接頭被拉壞但不能及時發現。鋼包在運輸過程中軟管磨損嚴重,也易造成漏氣。由于沒有定期檢查和更換制度,管路泄露問題不能及時發現,致使連接管道漏氣透氣磚的壓力達不到工作壓力,吹不動鋼水,影響在線吹氬效果。

3.3 在線吹氬過程無法監控

我廠對于吹氬效果好壞采用人工肉眼觀察鋼水裸露亮點大小判斷,由于建廠設計不合理,使鋼水出鋼后反向運送到吹氬站,整個鋼水運輸過程都在爐臺下方通道,運輸距離偏長,無法肉眼觀察,鋼包吹氬情況不能及時了解,鋼水運輸過程無法實現在線吹氬。

3.4 出鋼過程回P嚴重

由于出鋼前堵口操作不規范及擋渣塞質量問題導致出鋼前期卷渣,再加上在線吹氬氣量過大時,加劇卷渣的情況,造成嚴重的回P現象,在生產中爐前操作者不愿意進行在線吹氬,造成在線吹氬實際效能低下。

4 在線吹氬改造

4.1 實施鋼包透氣性檢查

鑒于鋼包在使用過程中透氣性變化的現狀,利用氬氣氣流壓力和流量的關系,建立鋼包透氣性檢查系統,通過鋼包透氣性檢查發現透氣性差的鋼包,及時進行更換,保證鋼包的透氣性。通過鋼包透氣性檢查還可以及時發現在線管路泄露,及時處理,避免工作壓力吹不通鋼包。鋼包透氣性檢查標準見表1。

表1 鋼包透氣性檢查標準

4.2 加強在線管路的維護管理

針對在線管道在生產中經常出現漏氣的現象,一方面加強出鋼過程的規范操作,另一方面對易損壞零件(鋼包快換接頭及管路接頭)進行定期檢查、更換,防止漏氣。同時對在線管路進行定期清掃,防止管路堵塞。

4.3 調整吹氬模式

在現有設備、工藝的基礎上,采用雙模式分段控制,以最少的投入實現全程在線吹氬。在線吹氬壓力模式化,分為強吹和弱吹。出鋼前期和中期采用強吹模式,起到吹通、吹掃鋼包透氣氣道和提供足夠的攪拌力加速合金的熔化作用。出鋼后期和鋼水運輸過程采用弱吹,進一步使合金熔化,同時提前進行成分、溫度的均勻,去除鋼水中的夾雜。進站以后保持原有的操作方式,保證精煉效果。對在線吹氬的控制方式上進行改造,出鋼房控制臺在原有的開關氬氣的基礎上添加了模式選擇按鈕及強度調節按鈕,出鋼工可以根據肉眼觀察,根據鋼包狀況選擇在線吹氬模式,調節吹氬強度,實現在線全程、不間斷在線吹氬,提高在線吹氬效果。

強吹壓力:1 000kPa

弱吹壓力:根據公式(1),結合經驗,制定在150kPa

分段控制示意圖如圖4。

圖4 吹氬分段控制示意圖

4.4 加強出鋼前堵口管理,減少出鋼前沖渣

鑒于在線吹氬前期采用強吹模式,在強吹模式下,氬氣量偏大易造成卷渣造成回P?大的弊端。為了減少回P,必須減少前期下渣量。通過擋渣塞的改進和規范擋渣操作,提高擋渣成功率,減少前期下渣量,減少卷渣,降低出鋼回P。

5 結束語

通過對鋼包透氣性檢查,及時發現透氣性差鋼包和管路泄露問題,為在線吹氬提供相對穩定的保障,通過在線工藝的調整和模式化操作實現全程在線吹氬,通過加強出鋼前擋渣的管理,有效地降低了出鋼過程及出鋼后回P,解決了制約在線吹氬正常運行的回P因素。在線吹氬系統的改造,實現了全程不間斷在線吹氬,提高了脫氧合金化效果,使鋼包精煉前移,提高小平臺樣的代表性,為我廠穩碳降錳攻關提供了基礎條件,提升了吹氬效果,提高了鋼水質量。

[1] 韓永東.底吹氬氣系統的建模、分析與智能控制[J].河北冶金,2002.5.

[2] 李智勇.鋼包在線底吹氬自動控制系統的研究和應用[J].中國儀器儀表,2011(5).

[3] 段鵬飛.鋼包底吹氬理論及生產實踐[J].山西機械,2002(增刊).

[4] 何平.鋼包底吹氬理論及生產實踐[J].山西機械,2002(增刊).

Modification of Online Argon Blowing in Ladle

DOU Tian-pu,SUN Qian-jin,MAO Jian-zhong
(Steelmaking of the Second Steel-Rolling Plant in Masteel,Ma an-shan 243000,Anhui,China)

In order to meet the growing quality of steel and the production pace,the online argon blowing equipment is modified on the basis of analyzing the existing problems in online argon blowing equipment of the second steel rolling plant of Masteel.The modified argon blowing equipment can save time of argon blowing,and improve the quality of molten steel.

converter;ladle Refining;online argon blowing

TF769

B

1001-5108(2015)06-0022-04

豆天普,工程師,主要從事小轉爐煉鋼及鋼包精煉工作。