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本文结合本钢板材公司炼钢厂(以下简称本钢),公称容量120吨转炉(出钢量150吨)、炉容比0.67 m<3>/t、供氧强度3.7m<3>/t.min的冶炼条件,通过氧枪冷态测试、底吹水模试验和大量工业生产实验等方法,研究了转炉高效供氧、优化复吹、平稳吹炼、快速成渣、终点控制和炉渣处理等工艺技术,实现了转炉高效冶炼。主要研究成果如下:
提高转炉吹炼效率的主要手段是加大转炉的供氧强度;在150t复吹转炉高效供氧的条件下,五孔氧枪喷头射流速度衰减缓慢;冲击面积大;射流偏移减小,吹炼效果明显好于四孔氧枪;优化后的2<#>五孔喷头氧枪解决了钢渣飞溅问题。分析表明,良好的熔渣状态有利于吸附飞溅的钢渣。
通过转炉复吹系统优化设计,采用底部4支透气元件,0.45D布置型式、流量自动独立控制技术、新型二套件护砖型式:严格控制炉底上涨在50~100mm之间,底吹供气元件全炉役可见;最高炉龄达15820炉,复吹比100%。
采用底吹气体强搅拌(供气强度为0.03~0.12Nm<3>/t.min),有利于高效供氧条件下转炉初期快速成渣,使钢渣反应更趋近平衡,保证了转炉吹炼过程的平稳性,使转炉吹炼过程的喷溅降低50%,粘枪机率降低67%。
采用优化复吹转炉高效吹炼技术后,在炉容比0.67Nm<3>/t条件下,与改造前相比,供氧强度达到3.7 Nm<3>/t.min,提高了61%;冶炼周期达到36min,平均缩短24min;其中吹炼时间缩短7分钟,占缩短时间30%;在不新增生产设备的前提下,三台150吨转炉钢产量目前540万吨/年,生产能力提高210万吨/年。
生产实践表明,通过采用高效供氧、底吹强搅拌工艺,使转炉终点成份、温度的稳定性提高,复吹转炉终点钢水中碳氧积达到0.0023,比顶吹转炉碳氧积0.0031,降低了0.0008;平均钢水氧含量降低100 ppm(碳含量0.03~0.12%),复吹转炉渣中氧化铁降低4.23%,平均达到12.75%,钢水终点中残锰提高0.01%,控制终渣(FeO)大于14%可以冶炼[P]≤0.010%的低磷钢。
结合副枪和在线炉气分析技术,研究开发复吹转炉终点控制工艺,使终点成分集中度和碳温双命中率大大提高:一次出钢率可达到74.2%,终点操作时间缩短47%。
采用高效供氧工艺,日产炉数由65炉提高到108炉,产能提高1.66倍,降耗2kg标准煤/口屯钢;采用优化复吹工艺,氮气消耗降低5.54Nm<’3>/t,供氧时间缩短了0.43min,耗氧量降低了116.1Nm<’3>/炉,降耗3.04kg标准煤/吨钢。转炉工序能耗达到-0.66 kg标准煤/t,使炼钢厂实现“负能炼钢”,与改造前相比,降低102.9%。
研发的转轮式钢渣水淬处理方法,钢渣处理效率每分钟高达8吨、安全可靠;钢渣水淬率可达90%以上;钢渣分离度好,金属提取率可达98%以上;工艺布置紧凑,主体设备结构简单,占地面积小(100m2);钢渣粒化液压倾翻渣罐速度可调,粒化周期可控范围大,时间在5~15分钟内;水淬后的钢渣粒度均匀,小于5 mm的比例达95%以上。
研究与生产实践表明,通过复吹转炉高效冶炼工艺研究、高效转轮式炉渣水淬处理方法开发,显著提高了转炉生产效率和钢渣处理效率。它将是钢铁企业发展的必然趋势,也将给我国冶金企业带来显著的经济效益与社会效益。