張 浩

(新疆八一鋼鐵股份有限公司煉鋼廠)

前言

在煉鋼生產(chǎn)中，在工況條件不變的前提下，煉鋼轉(zhuǎn)爐提升產(chǎn)能的最有效手段是縮短冶煉周期。轉(zhuǎn)爐冶煉周期分為：裝入、供氧、鎮(zhèn)靜、出鋼、濺渣、排渣六個(gè)步序，其中供氧時(shí)間占冶煉周期的40%～45%。通過(guò)提高轉(zhuǎn)爐供氧強(qiáng)度大致可以按比例地縮短轉(zhuǎn)爐煉鋼的供氧時(shí)間，從而達(dá)到縮短冶煉周期的目的。

為提高產(chǎn)能120t轉(zhuǎn)爐產(chǎn)能，八鋼第二煉鋼廠對(duì)標(biāo)國(guó)內(nèi)先進(jìn)鋼鐵廠指標(biāo)，為提高冶煉過(guò)程中供氧強(qiáng)度，對(duì)120t轉(zhuǎn)爐273氧槍噴頭進(jìn)行了優(yōu)化，制定了高供氧強(qiáng)度下的吹煉制度。對(duì)比高供氧強(qiáng)度吹煉時(shí)的造渣及脫磷反應(yīng)等，實(shí)踐表明，供氧強(qiáng)度提高后，吹氧時(shí)間縮短，冶煉綜合指標(biāo)均有明顯改善。

1 氧槍噴頭參數(shù)優(yōu)化及操作制度

1.1 氧槍噴頭參數(shù)優(yōu)化

120t轉(zhuǎn)爐原273氧槍噴頭設(shè)計(jì)流量低，吹氧時(shí)間長(zhǎng)，不能滿(mǎn)足縮短吹煉時(shí)間的要求。通過(guò)研究比較，優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)放大了噴頭喉口直徑、提高供氧流量、適當(dāng)降低馬赫數(shù)，以適應(yīng)縮短吹氧時(shí)間的要求。

具體參數(shù)見(jiàn)表1、圖1所示。

表1 轉(zhuǎn)爐氧槍參數(shù)優(yōu)化前后對(duì)比

圖1 優(yōu)化后氧槍噴頭剖面圖

1.2 氧氣射流對(duì)熔池的沖擊深度

在噴頭孔數(shù)目不變的前提下，氧氣流量增加將使氧氣射流對(duì)熔池的沖擊深度增加。采用弗林公式[1]計(jì)算八鋼120t轉(zhuǎn)爐熔池沖擊深度,通過(guò)計(jì)算得出高供氧強(qiáng)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(guān)系

1.3 制定供氧制度

為充分發(fā)揮高效氧槍的作用，根據(jù)高供氧強(qiáng)度噴頭的射流特點(diǎn)，石灰質(zhì)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(zhuǎn)爐的槍位曲線和加料時(shí)機(jī)。氧槍開(kāi)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(kāi)吹點(diǎn)，氧氣開(kāi)吹流量27500m3/h。碳火起來(lái)后，氧槍比開(kāi)吹槍位高出200mm，氧氣流量降至26000m3/h，操作過(guò)程根據(jù)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(dòng)。約在7分鐘開(kāi)始加入球團(tuán)礦，補(bǔ)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?cái)嚢枇?。終點(diǎn)槍位壓至1100mm持續(xù)30～60秒拉碳提槍?zhuān)麄€(gè)吹煉周期約12分10秒，槍位較原氧槍高200mm。

圖3 120t轉(zhuǎn)爐槍位曲線及加料時(shí)機(jī)

2 氧槍噴頭優(yōu)化后的冶金效果

2.1 吹煉過(guò)程氧化反應(yīng)速度加快

熔池的氧化反應(yīng)速度和供氧量成正比關(guān)系。新氧槍噴頭同時(shí)在八鋼二煉鋼三座120t轉(zhuǎn)爐(1、2、3號(hào))進(jìn)行試驗(yàn)，共計(jì)使用201爐。從吹氧時(shí)間對(duì)比：優(yōu)化后氧槍噴頭吹煉實(shí)際平均768.7秒，優(yōu)化前噴頭平均吹煉時(shí)間825.5秒，吹煉時(shí)間縮短56.8秒。

試驗(yàn)結(jié)果表明：吹煉過(guò)程中優(yōu)化后氧槍噴頭的氧化反應(yīng)速度明顯加快，見(jiàn)圖4。

圖4 氧槍噴頭優(yōu)化前后全鋼種吹煉時(shí)間對(duì)比

2.2 氧氣消耗降低

氧槍噴頭優(yōu)化前后冶煉低碳鋼、普鋼氧氣消耗情況對(duì)比見(jiàn)圖5。

圖5 噴頭優(yōu)化前后氧氣消耗量對(duì)比

從圖5數(shù)據(jù)對(duì)比來(lái)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(yōu)化后的氧槍噴頭冶煉不同鋼種，共取27爐渣樣和氧槍優(yōu)化前個(gè)爐渣樣成分進(jìn)行比較，見(jiàn)表2。

從表2中數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，冶煉不同鋼種使用新噴頭爐次終點(diǎn)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(yōu)化前后冶煉不同鋼種爐渣樣成分對(duì)比

觀察現(xiàn)場(chǎng)使用情況，新噴頭濺渣起顆?？?，低碳鋼也不需要進(jìn)行調(diào)渣，濺渣時(shí)間可控制在2～3分鐘。原噴頭低碳鋼不調(diào)渣，起顆粒慢，濺渣實(shí)際時(shí)間長(zhǎng)，平均在3.5～4.5分鐘。

3 結(jié)論

八鋼二煉鋼120t轉(zhuǎn)爐使用優(yōu)化后的氧槍噴頭實(shí)踐表明：

(1)新噴頭提高供氧強(qiáng)度后可顯著降低吹煉時(shí)間，降低約50～60秒，同時(shí)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(diǎn)爐渣全鐵分析，新氧槍噴頭終點(diǎn)渣全鐵降低2%～3%。同時(shí)濺渣起顆粒速度快，濺渣時(shí)間短，低碳鋼也不需要調(diào)渣。

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

(5)從現(xiàn)場(chǎng)使用觀察看，新噴頭未出現(xiàn)打火困難問(wèn)題，氧氣流量前期、后期控制在27500m3/h，中期碳氧反應(yīng)期控制在26000m3/h滿(mǎn)足冶煉要求。