田國(guó)，高磊，李長(zhǎng)江，李彬，王英

（新疆昆玉鋼鐵有限公司）

1 前言

隨著轉(zhuǎn)爐技術(shù)的不斷突破，轉(zhuǎn)爐高效性逐步提升。轉(zhuǎn)爐實(shí)現(xiàn)快速、高效生產(chǎn)，冶煉過(guò)程中的供氧吹煉工藝是其最重要的一環(huán)。降低轉(zhuǎn)爐吹煉氧氣消耗是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐達(dá)標(biāo)工序能耗的關(guān)鍵項(xiàng)次，而作為供氧設(shè)備的氧槍噴頭在整個(gè)吹煉過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用，文章介紹了新疆昆玉鋼鐵60t轉(zhuǎn)爐通過(guò)優(yōu)化改進(jìn)氧槍噴頭設(shè)備參數(shù)及工藝技術(shù)調(diào)整，降低了氧耗，促進(jìn)了轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)成本的進(jìn)一步降低。

2 問(wèn)題的提出

新疆昆玉鋼鐵有限公司制氧機(jī)制氧能力基本穩(wěn)定在7500～8000m3/h，煉鋼廠(chǎng)60t轉(zhuǎn)爐通過(guò)對(duì)冶煉周期及生產(chǎn)各要素的優(yōu)化攻關(guān)，產(chǎn)能釋放后，每小時(shí)產(chǎn)鋼量達(dá)到150t。按照工藝優(yōu)化前50m3/t的冶煉氧氣消耗核算，每小時(shí)用氧量達(dá)到7500m3/h，加之連鑄系統(tǒng)鋼坯切割等其它用氧點(diǎn)消耗，制氧機(jī)制氧能力只能滿(mǎn)足煉鋼系統(tǒng)氧氣消耗，無(wú)法供給煉鐵高爐富氧操作，氧氣消耗不夠用只能使用液氧氣化等手段彌補(bǔ)高爐富氧用氧，不利于生產(chǎn)組織協(xié)調(diào)及成本優(yōu)化。

為此，綜合平衡公司能源消耗，結(jié)合各個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)際生產(chǎn)負(fù)載，將優(yōu)化降低轉(zhuǎn)爐吹煉氧氣消耗進(jìn)一步平衡氧氣消耗，確定為重點(diǎn)控制目標(biāo)。通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)爐吹煉工藝、優(yōu)化氧槍噴頭結(jié)構(gòu)、渣化制度的優(yōu)化及縮短吹煉周期做優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行參數(shù)等一系列實(shí)踐措施，最終降低了氧氣消耗，促進(jìn)各用氧系統(tǒng)產(chǎn)能最大、最優(yōu)化，同時(shí)公司產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步提升。

3 轉(zhuǎn)爐吹煉氧耗系統(tǒng)工藝優(yōu)化實(shí)踐

3.1 轉(zhuǎn)爐氧槍噴頭設(shè)備參數(shù)優(yōu)化

轉(zhuǎn)爐氧槍選型主要根據(jù)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)能力的大小、原料條件和爐氣凈化設(shè)備的能力來(lái)決定其管徑大小。氧槍噴頭的設(shè)計(jì)兼顧到轉(zhuǎn)爐的爐膛高度、直徑大小、熔池深度等參數(shù)及氧氣供應(yīng)情況、前后工序的銜接等因素來(lái)確定其孔數(shù)、噴頭出口的馬赫數(shù)、氧流股直徑和供氧強(qiáng)度。

結(jié)合實(shí)際情況，煉鋼廠(chǎng)60t轉(zhuǎn)爐在工藝設(shè)計(jì)初，選擇氧槍尺寸總長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為16.82m，直徑219mm。

氧槍噴頭是供氧系統(tǒng)的核心部位，其設(shè)備參數(shù)設(shè)計(jì)是氧槍使用的關(guān)鍵。為此，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、試驗(yàn)摸索，積累了大量的使用試驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出了進(jìn)一步優(yōu)化氧槍噴頭的思路。氧槍噴頭的優(yōu)化調(diào)整必須預(yù)先確定轉(zhuǎn)爐的裝入量，兼顧考慮合適的爐容比，還需保持合適的熔池深度。此外，為獲得平穩(wěn)快速的冶煉反應(yīng)，必須保持氧氣射流對(duì)金屬熔池具有一定的沖擊深度和攪拌強(qiáng)度。鑒于轉(zhuǎn)爐快節(jié)奏、高強(qiáng)度的生產(chǎn)特點(diǎn)，結(jié)合60t轉(zhuǎn)爐的實(shí)際生產(chǎn)產(chǎn)能，參數(shù)的調(diào)整選取了／=0.55的設(shè)計(jì)參數(shù)。

圖1 參數(shù)優(yōu)化后氧槍噴頭尺寸示意圖

噴孔傾角的確定。針對(duì)當(dāng)前使用的4孔噴頭，優(yōu)化調(diào)整了噴孔軸線(xiàn)與噴頭軸線(xiàn)之間的傾角。為避免從噴頭射出的各股射流在到達(dá)熔池表面前相交，傾角選取了較大值11.5°。從而保證了氧氣射流的穿透能力、熔池的沖擊面積及射流沖擊區(qū)的相互分開(kāi)。相關(guān)的設(shè)備參數(shù)優(yōu)化調(diào)整詳見(jiàn)表1，圖1。

表1 轉(zhuǎn)爐氧槍噴頭設(shè)計(jì)參數(shù)調(diào)整對(duì)比表

氧槍槍頭設(shè)計(jì)參數(shù)調(diào)整后進(jìn)行試驗(yàn)生產(chǎn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析見(jiàn)表2。由表2可知對(duì)比轉(zhuǎn)爐來(lái)渣時(shí)間前移30s，相應(yīng)吹煉時(shí)間縮短0.9min，氧氣消耗降低約2 m3/t，取得了明顯效果。綜合對(duì)比情況來(lái)看，噴頭優(yōu)化后綜合使用效果較好。

表2 試樣爐次數(shù)據(jù)對(duì)比

氧槍噴頭調(diào)整后，轉(zhuǎn)爐純吹煉時(shí)間由原13.3min/爐縮短為12.4min/爐，平均縮短約1min，提高了轉(zhuǎn)爐冶煉節(jié)奏，轉(zhuǎn)爐產(chǎn)能得到有效提升。

從實(shí)際使用情況看,新氧槍噴頭參數(shù)調(diào)整后，由于喉口直徑大，加上沖擊面積增大，促使轉(zhuǎn)爐前期來(lái)渣時(shí)間提前約30s，前期低溫泡沫渣現(xiàn)象減輕，促進(jìn)了前期化渣和脫磷脫硫效果，吹煉過(guò)程平穩(wěn)，減少了噴濺、返干現(xiàn)象。

3.2 轉(zhuǎn)爐吹煉工藝參數(shù)優(yōu)化

轉(zhuǎn)爐冶煉的整個(gè)過(guò)程都是伴隨著氧氣吹煉發(fā)生固廢的融化、渣化、吸附凈化、氧化及物質(zhì)的相化轉(zhuǎn)變。

確定了合適的供氧工藝制度后，轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程中需要不斷調(diào)節(jié)氧槍槍位及氧氣流量。通過(guò)調(diào)節(jié)氧槍槍位來(lái)控制吹氧脫碳，要求脫碳反應(yīng)均勻地進(jìn)行，合理地控制槍位能夠保證碳氧反應(yīng)的順利進(jìn)行?？刂撇粌H要考慮到各冶煉時(shí)期脫碳反應(yīng)的特點(diǎn)，而且也要考慮到各時(shí)期的化渣、脫硫脫磷的需要和當(dāng)時(shí)爐況等因素。

實(shí)際操作運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)不斷優(yōu)化轉(zhuǎn)爐氧槍槍位距離金屬-鋼渣液面的高度來(lái)實(shí)現(xiàn)合理的吹煉工藝操控，經(jīng)試驗(yàn)摸索優(yōu)化了轉(zhuǎn)爐吹煉槍位及流量，要求轉(zhuǎn)爐開(kāi)吹流量控制區(qū)間15000～15500m3/h，槍位距離液面850mm；過(guò)程流量不低于12500m3/h，槍位在1000～1500mm；終點(diǎn)拉碳流量不低于14500m3/h，槍位在850mm以?xún)?nèi)。

通過(guò)上述參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整，基本達(dá)到了吹煉過(guò)程碳氧反應(yīng)平穩(wěn)、周期縮短、氧氣消耗可控的目標(biāo)。氧槍流量及槍位調(diào)整前后前后對(duì)比見(jiàn)圖2、圖3，吹煉工藝調(diào)整前后對(duì)比見(jiàn)表3。

圖2 氧槍流量調(diào)整前后對(duì)比

圖3 氧槍槍位調(diào)整前后對(duì)比

表3 吹煉工藝調(diào)整前后試驗(yàn)爐次數(shù)據(jù)對(duì)比

4 結(jié)束語(yǔ)

復(fù)吹轉(zhuǎn)爐吹煉周期決定著轉(zhuǎn)爐的高效性，昆玉鋼鐵煉鋼廠(chǎng)60t轉(zhuǎn)爐通過(guò)對(duì)氧槍系統(tǒng)配置參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整、轉(zhuǎn)爐吹煉工藝探索試驗(yàn)、供氧強(qiáng)度的優(yōu)化，逐步實(shí)現(xiàn)了氧氣消耗＜46m3/t的消耗目標(biāo)，有效降低了煉鋼工序能耗，降低了生產(chǎn)成本。