轉爐復吹工藝優化研究*

盧純剛

(江蘇沙鋼集團淮鋼特鋼股份有限公司， 江蘇 淮安　223002)

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轉爐復吹工藝優化研究*

盧純剛

(江蘇沙鋼集團淮鋼特鋼股份有限公司， 江蘇 淮安223002)

介紹了轉爐復吹的生產工藝技術特點及優化方案，對鋼水脫磷、脫硫等有害物去除的效果，以及對鋼水終點成分和溫度控制的影響。

轉爐復吹； 脫磷； 終點成分和溫度

引言

轉爐煉鋼頂底復合吹煉工藝是吸取了頂吹與底吹氧氣轉爐煉鋼法的各自優勢而發展起來的，克服了氧氣頂吹轉爐和氧氣底吹轉爐工藝上的缺點，其設備相對簡單，易于自動控制，冶金效果和經濟效果明顯，因此在各鋼鐵企業得到了廣泛的應用。

江蘇沙鋼集團淮鋼特鋼股份有限公司(以下簡稱“淮鋼”)的兩臺100 t轉爐均采用頂底復吹工藝，頂吹O2，底部吹入惰性氣體Ar/N2。最初吹氬是壓力和流量固定的模式，手動操作(往往在底吹投用時間不長就被堵塞，成為單一的頂吹模式)，對轉爐不同吹煉時期適應性不太好，爐內沸騰現象經常發生，不安全，也影響生產節奏，轉爐冶煉周期長達41～43 min。另外，Ar浪費多，生產成本增加。

2012年7月份，淮鋼對兩臺轉爐底吹系統進行改造，新換Ar/N2供氣、控制、切換系統，與轉爐氧槍控制系統相連，在轉爐吹煉前期、中期、后期及時調整Ar流量。轉爐出鋼或生產對氮含量要求不高的鋼種，自動切換成底吹N2模式，降低生產成本。底吹系統改造后，淮鋼摸索出頂底復吹最佳工藝參數，對復吹工藝進行優化，現在轉爐主要生產優特鋼，冶煉周期35～37 min，生產線節奏非常穩定，尤其是轉爐出鋼終點溫度、成分控制較好，也沒有爐內沸騰現象，增加經濟效益、優化操作工藝。

1　復吹工藝技術要點

(1)嚴格控制加料順序。采用先廢鋼、再鐵水的裝料順序，防止透氣磚堵塞。吹氧點火成功后加入造渣材料石灰等，提高初期渣堿度，加強前期脫磷。

(2)在冶煉前、中期壓低氧槍槍位，快速化渣、成渣，加快前期脫磷速度。

(3)采用分鋼種底吹供氣模式，增加后攪拌。根據不同碳含量和不同冶煉時間而設計的底吹供氣強度，如表1所示，以3種典型鋼種所設計的轉爐頂底復吹工藝操作模式，如圖1所示。

表1　不同鋼種的底吹供氣強度

注：后攪拌時間約為1 min。

2　轉爐復吹工藝優化后的冶金效果

2.1終點碳氧積

圖2為爐齡在4000爐時復吹工藝優化前后，1620 ℃時熔池碳氧離子積的關系。由圖可見，復吹工藝優化后終點鋼水碳氧積低于優化前，這樣可以減少低碳鋼冶煉時鋼水的過氧化問題。

根據經驗，在1640 ℃下，鋼水終點碳氧積的理想值為0.0021，目前淮鋼優化復吹工藝后，終點碳氧積已明顯改善，但還有一定的差距，原因是由于底吹元件數偏少(淮鋼底吹元件數為4個)，鋼渣接觸面積受到限制。

圖1　轉爐頂底復吹工藝操作模式

圖2　不同條件下熔池[C][O]濃度與平衡值的關系

2.2對脫磷能力的影響

圖3為渣鋼間磷分配比與爐渣堿度的關系。采用復合吹煉優化工藝后，鋼水中磷的含量波動在0.008%～0.015%之間，平均終點鋼水磷含量為0.012%。在爐渣堿度控制在2.8～3.8的范圍內時，比改造優化前平均終點鋼水磷含量降低約0.003%。經統計，優化復吹工藝后，平均噸鋼節約石灰6～8 kg/t。復吹工藝優化前后脫磷效率的對比如圖4所示。

圖3　堿度與磷分配系數之間的關系圖

圖4　脫磷效率對比

2.3對脫硫能力的影響

圖5為渣鋼間硫分配比與爐渣堿度的關系。堿度在3.5～4.5時，渣鋼間硫的分配系數波動在3～10的范圍內，平均脫硫率27.6%，提高約3%。圖6為復吹工藝優化前后脫硫效率對比。

圖5　復吹轉爐堿度與硫分配比的關系

圖6　脫硫效率比較

2.4對終點鋼水殘錳量的影響

優化復吹工藝后，強化了轉爐末期熔池的攪拌力度，使鋼渣間的反應更加接近平衡，有效地降低了鋼水和終渣的氧化性，有利于提高終點鋼水殘錳含量。復吹工藝優化前，終點殘錳含量在終點w(C)≥0.06%時，w(Mn)的波動范圍在0.09%～0.23%之間，平均為0.16%；當w(C)≤0.06%時，w(Mn)的波動范圍在0.02%～0.08%之間，平均為0.04%；復吹工藝優化后，終點殘錳含量有明顯提高，當終點w(C)≥0.06%時，w(Mn)的波動范圍在0.11%～0.28%內，平均為0.20%；當w(C)≤0.06%時，w(Mn)的波動范圍在0.04%～0.11%內，平均為0.07%。圖7為采用兩種工藝時，終點鋼水w(C)與w(Mn)之間的關系對比。

圖7　終點碳與錳含量之間的關系

3　復吹工藝優化后對轉爐冶煉其它方面的影響

3.1供氧制度

復吹工藝優化后，鋼渣界面反應面積增大，渣中氧化鐵含量低，吹煉后期易造成爐渣返干，容易粘槍。在實際操作中，氧槍槍位應適當提高100～150 mm。

3.2造渣制度

轉爐熔池攪拌好，初期渣形成快，易化透，對轉爐吹煉前期脫磷有利，降低石灰消耗量。

3.3終點控制

復吹工藝優化后，在氧槍停吹后，底部繼續吹入氬氣攪拌，故鋼中的碳和鋼水溫度都在下降，減少鋼水回磷。另一方面熔池溫度比較均勻，終點出鋼溫度易于控制，鋼水成分均勻。

3.4縮短轉爐冶煉周期

轉爐復吹工藝優化后，冶煉周期由41～43 min縮短到35～37 min，利于生產線各工序節奏匹配。

4　結　論

淮鋼通過對兩臺轉爐復吹系統進行工藝技術優化，在有害雜質P,S去除，鋼水終點溫度、成分均勻性，縮短冶煉時間，降低石灰消耗，減少爐內鋼水沸騰事故等方面，取得了明顯效果。

2015-12-24

盧純剛(1973—)，男，高級工程師。電話：13852494329

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