八鋼120t轉爐氧槍高效吹煉工藝實踐

張 浩

(新疆八一鋼鐵股份有限公司煉鋼廠)

前言

在煉鋼生產中，在工況條件不變的前提下，煉鋼轉爐提升產能的最有效手段是縮短冶煉周期。轉爐冶煉周期分為：裝入、供氧、鎮靜、出鋼、濺渣、排渣六個步序，其中供氧時間占冶煉周期的40%～45%。通過提高轉爐供氧強度大致可以按比例地縮短轉爐煉鋼的供氧時間，從而達到縮短冶煉周期的目的。

為提高產能120t轉爐產能，八鋼第二煉鋼廠對標國內先進鋼鐵廠指標，為提高冶煉過程中供氧強度，對120t轉爐273氧槍噴頭進行了優化，制定了高供氧強度下的吹煉制度。對比高供氧強度吹煉時的造渣及脫磷反應等，實踐表明，供氧強度提高后，吹氧時間縮短，冶煉綜合指標均有明顯改善。

1 氧槍噴頭參數優化及操作制度

1.1 氧槍噴頭參數優化

120t轉爐原273氧槍噴頭設計流量低，吹氧時間長，不能滿足縮短吹煉時間的要求。通過研究比較，優化設計時放大了噴頭喉口直徑、提高供氧流量、適當降低馬赫數，以適應縮短吹氧時間的要求。

具體參數見表1、圖1所示。

表1 轉爐氧槍參數優化前后對比

圖1 優化后氧槍噴頭剖面圖

1.2 氧氣射流對熔池的沖擊深度

在噴頭孔數目不變的前提下，氧氣流量增加將使氧氣射流對熔池的沖擊深度增加。采用弗林公式[1]計算八鋼120t轉爐熔池沖擊深度,通過計算得出高供氧強度吹煉可增加穿透深度約6%(圖2)。

圖2 沖擊深度與槍位的關系

1.3 制定供氧制度

為充分發揮高效氧槍的作用，根據高供氧強度噴頭的射流特點，石灰質量和所冶煉鋼種制定供氧和造渣制度，制定操作原則。

圖3是八鋼二煉鋼120t轉爐的槍位曲線和加料時機。氧槍開氧后1分鐘左右高槍位將頭批約80%的總渣料加入后，氧槍下至開吹點，氧氣開吹流量27500m3/h。碳火起來后，氧槍比開吹槍位高出200mm，氧氣流量降至26000m3/h，操作過程根據化渣情況小批量多批次加入剩下的渣料，氧槍高度在1600～1750mm浮動。約在7分鐘開始加入球團礦，補充渣中TFe含量。吹煉至10分鐘后氧氣流量提高至27500m3/h，增加熔池攪拌力。終點槍位壓至1100mm持續30～60秒拉碳提槍，整個吹煉周期約12分10秒，槍位較原氧槍高200mm。

圖3 120t轉爐槍位曲線及加料時機

2 氧槍噴頭優化后的冶金效果

2.1 吹煉過程氧化反應速度加快

熔池的氧化反應速度和供氧量成正比關系。新氧槍噴頭同時在八鋼二煉鋼三座120t轉爐(1、2、3號)進行試驗，共計使用201爐。從吹氧時間對比：優化后氧槍噴頭吹煉實際平均768.7秒，優化前噴頭平均吹煉時間825.5秒，吹煉時間縮短56.8秒。

試驗結果表明：吹煉過程中優化后氧槍噴頭的氧化反應速度明顯加快，見圖4。

圖4 氧槍噴頭優化前后全鋼種吹煉時間對比

2.2 氧氣消耗降低

氧槍噴頭優化前后冶煉低碳鋼、普鋼氧氣消耗情況對比見圖5。

圖5 噴頭優化前后氧氣消耗量對比

從圖5數據對比來看，使用新噴頭冶煉低碳鋼爐次的氧氣消耗要比原噴頭低1m3/t，普鋼氧氣消耗基本持平。

2.3 終渣TFe情況比較

采用優化后的氧槍噴頭冶煉不同鋼種，共取27爐渣樣和氧槍優化前個爐渣樣成分進行比較，見表2。

從表2中數據對比可以看出，冶煉不同鋼種使用新噴頭爐次終點渣樣TFe含量較原噴頭低。冶煉低碳鋼終渣TFe降低2.5%，普鋼終渣TFe降低1.7%，品種鋼終渣TFe降低0.9%。

表2 氧槍優化前后冶煉不同鋼種爐渣樣成分對比

觀察現場使用情況，新噴頭濺渣起顆粒快，低碳鋼也不需要進行調渣，濺渣時間可控制在2～3分鐘。原噴頭低碳鋼不調渣，起顆粒慢，濺渣實際時間長，平均在3.5～4.5分鐘。

3 結論

八鋼二煉鋼120t轉爐使用優化后的氧槍噴頭實踐表明：

(1)新噴頭提高供氧強度后可顯著降低吹煉時間，降低約50～60秒，同時沖擊深度提高6%。

(2)新噴頭氧氣消耗量在普鋼上與原噴頭持平，在冶煉低碳鋼上有1m3/t的氧耗降幅。

(3)從分鋼種終點爐渣全鐵分析，新氧槍噴頭終點渣全鐵降低2%～3%。同時濺渣起顆粒速度快，濺渣時間短，低碳鋼也不需要調渣。

(4)從操作槍位對比，新氧槍噴頭操作槍位整體比原噴頭高200mm，氧槍冶煉過程高度控制在1600～1750mm，拉碳槍位控制在1100mm。

(5)從現場使用觀察看，新噴頭未出現打火困難問題，氧氣流量前期、后期控制在27500m3/h，中期碳氧反應期控制在26000m3/h滿足冶煉要求。