轉(zhuǎn)爐煉鋼低過熱控制工藝生產(chǎn)實(shí)踐

譚學(xué)樣

（山鋼股份萊蕪分公司 煉鋼廠，山東 萊蕪271104）

1 前言

山鋼股份萊蕪分公司煉鋼廠老區(qū)現(xiàn)有3座50 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，1座60 t頂吹轉(zhuǎn)爐，2座50 t LF精煉爐，1座60 t LF精煉爐，1臺(tái)帶鋼坯連鑄機(jī)，2臺(tái)小方坯連鑄機(jī)，1臺(tái)矩形坯連鑄機(jī)，轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)流程長(zhǎng)，能耗損失大。萊鋼煉鋼廠通過對(duì)各工序控制環(huán)節(jié)熱能流失情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)診斷和分析，找出熱能流失點(diǎn)，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況對(duì)生產(chǎn)組織進(jìn)行優(yōu)化，開發(fā)轉(zhuǎn)爐全流程低熱損控制技術(shù)，有效降低各生產(chǎn)工序熱能流失，實(shí)現(xiàn)全流程、低能耗、綠色環(huán)保冶煉。

2 低過熱控制工藝

轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝流程：噴鎂脫硫→頂（復(fù)）吹轉(zhuǎn)爐→爐渣固化→LF（吹氬）→保溫出站→連鑄鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)→中間包。

2.1 生產(chǎn)組織優(yōu)化

2.1.1 建立煉鋼全流程工序溫控時(shí)刻表

煉鋼一連鑄生產(chǎn)過程調(diào)度經(jīng)常被總結(jié)為等待時(shí)間受限、后階段生產(chǎn)連續(xù)的混合流水車間調(diào)度問題［1］。通過開發(fā)全流程溫控時(shí)刻表，實(shí)現(xiàn)各工序溫控情況可視化。生產(chǎn)組織人員可全面了解各工序溫控及生產(chǎn)銜接情況，根據(jù)溫控及各工序時(shí)差優(yōu)化各工序生產(chǎn)組織，及時(shí)調(diào)整各工序溫度控制值，實(shí)現(xiàn)各工序溫度精準(zhǔn)控制，杜絕因溫度控制精度低導(dǎo)致的熱能流失現(xiàn)象出現(xiàn)。

2.1.2 開發(fā)各工序溫度精準(zhǔn)控制模型

開發(fā)全流程溫控即時(shí)調(diào)整程序，實(shí)現(xiàn)各工序溫度控制最佳化，連鑄工序根據(jù)生產(chǎn)鋼種溫度要求、鑄坯規(guī)格及生產(chǎn)周期等因素確定要鋼溫度，向精煉工序傳達(dá)。精煉工序根據(jù)要鋼溫度、鋼包情況、精煉與連鑄時(shí)差，確定鋼水到站溫度向轉(zhuǎn)爐工序傳遞。轉(zhuǎn)爐工序根據(jù)出鋼口狀態(tài)、合金情況及精煉時(shí)差，確定出鋼溫度最佳值，并根據(jù)出鋼最佳值進(jìn)行終點(diǎn)控制，實(shí)現(xiàn)全程溫降最小化。

全流程溫控值計(jì)算公式：

連鑄要鋼溫度=鋼種液相線+規(guī)格鑄坯溫降系數(shù)+澆鑄周期影響值；

精煉進(jìn)站溫度=要鋼溫度+鋼包溫降系數(shù)×15+與連鑄時(shí)差×1；

轉(zhuǎn)爐出鋼溫度=精煉進(jìn)站溫度+出鋼口溫降系數(shù)+合金量×1.5+鋼包溫降系數(shù)×20+與精煉工序時(shí)差×1.1。

2.2 全流程低熱損控制技術(shù)

2.2.1 轉(zhuǎn)爐工序出鋼爐渣固化保溫工藝

通過優(yōu)化轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)槍位控制和延長(zhǎng)低槍位時(shí)間，提高轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水均勻性，減少出鋼過程中爐內(nèi)鋼水沸騰導(dǎo)致的熱量損失。熱量傳輸原理認(rèn)為：溫度越高，鋼水向外散熱的驅(qū)動(dòng)力越大，溫降也越大［2］。出鋼前進(jìn)行爐渣稠化，降低終渣透氣性，增大出鋼時(shí)鋼-渣間溫度梯度，減少出鋼熱量流失等措施，使出鋼溫降得到明顯降低。

2.2.2 精煉工序全程智能底吹氬工藝

鋼包底吹氬氣的過程可使鋼液成分和溫度均勻化，但不合理的底吹模式及底吹參數(shù)會(huì)導(dǎo)致鋼液溫降過大［3］。原吹氬工藝存在精煉站等待時(shí)間長(zhǎng)、溫降大、成分均勻性差的問題。通過理論研究和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，開發(fā)全程智能底吹氬工藝，工藝要點(diǎn)如下：將吹氬起始時(shí)間由精煉到站調(diào)整到轉(zhuǎn)爐出鋼階段，使精煉吹氬工序工藝時(shí)間由原10 min減少到8 min以下。由于出鋼過程中吹氬，鋼包底部氬氣流在出鋼鋼流沖擊和轉(zhuǎn)爐出鋼前期碳質(zhì)脫氧產(chǎn)生的CO攪拌等多力作用下，鋼包攪拌由對(duì)流攪拌變?yōu)槲闪鲾嚢瑁瑢?duì)鋼水均勻能力增強(qiáng)，全程吹氬工藝將前期底吹氬流量適當(dāng)降低，如表1所示。在保證鋼水成分均勻的基礎(chǔ)上，降低吹氬工序熱量損失。由于精煉工序等待時(shí)間縮短和吹氬過程底吹氬氣量減少，精煉工序溫降得到了有效降低。

表1 吹氬模型流量 NL/min

2.2.3 連鑄全程加蓋保溫工藝

針對(duì)原工藝精煉出站，鋼包在盛鋼水和空包吊運(yùn)過程中，通過鋼包口向外部大量散熱，開發(fā)精煉、連鑄全程保溫工藝。進(jìn)一步降低鋼水溫降，特別是減少低溫鋼給生產(chǎn)順行和產(chǎn)品質(zhì)量帶來的影響，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)順行。工藝要點(diǎn)：待鋼水出站，鋼包車停穩(wěn)后，開動(dòng)電葫蘆，操作吊葫蘆自鋼包道軌南側(cè)起吊包蓋，原地提升至距鋼包包沿上方30 cm懸停，向北平移至鋼包上方；懸停后，點(diǎn)動(dòng)降落鋼包包蓋下落至鋼包包沿，包蓋放置后平穩(wěn)，無明顯晃動(dòng)，不偏離鋼包包沿圓心；帶包蓋鋼包運(yùn)行到連鑄機(jī)進(jìn)行澆注，待澆注完畢后返回水口崗位再摘掉包蓋。

2.2.4 連鑄工序全保護(hù)澆注工藝

通過設(shè)計(jì)喇叭大包長(zhǎng)水口實(shí)現(xiàn)掛大包長(zhǎng)水口插入中間包液面以下開澆，采用大包長(zhǎng)水口碗封閉和氬封保護(hù)澆注。在杜絕二次氧化的前提下，減少大包至中包鋼水溫降。通過在中間包采用中包包蓋密封，在中間包沖擊區(qū)增加可移動(dòng)式蓋板，中間包沖擊區(qū)、烘烤孔、塞棒處鋪設(shè)吹氬管路進(jìn)行吹氬保護(hù)等措施，避免外部空氣侵入中包，降低二次氧化機(jī)率的同時(shí)減少中包鋼水熱量損失。以上工藝實(shí)施使連鑄溫降大幅降低，為連鑄低過熱度澆注奠定基礎(chǔ)。

3 結(jié)語

全流程精準(zhǔn)溫控和低熱損控制技術(shù)實(shí)施，各工序溫度控制實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化、科學(xué)化和減少過程熱損失，實(shí)現(xiàn)全流程低能耗生產(chǎn)。通過理論研究和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，冶煉過程溫降25℃，減少鋼包熱量損失3%，工序能耗降低0.8 kJ/t鋼。煉鋼車間石灰等原輔料消耗大幅降低，實(shí)現(xiàn)高效低能耗冶煉。