馮永磊

（河鋼集團(tuán)宣鋼公司，河北 宣化 075100）

河鋼集團(tuán)宣鋼公司（全文簡稱宣鋼）二鋼軋廠有150 t轉(zhuǎn)爐兩座，供氧系統(tǒng)氧槍尺寸為Φ299 mm，兩座轉(zhuǎn)爐的日產(chǎn)可達(dá)到12 000 t。但與其他相同設(shè)備裝備的作業(yè)區(qū)相比，宣鋼作業(yè)區(qū)現(xiàn)有的氧槍供氧能力偏低，氧槍吹煉時間長，嚴(yán)重制約了產(chǎn)能的進(jìn)一步提升。作業(yè)區(qū)討論研究后通過對氧槍相關(guān)設(shè)備與參數(shù)的優(yōu)化改造，充分釋放兩座150 t轉(zhuǎn)爐的產(chǎn)能，縮短氧槍吹煉時間，提高供氧能力，加快生產(chǎn)節(jié)奏，切實做好提產(chǎn)增效的各項工作。

1 氧槍改造必要性與可行性

限制產(chǎn)能提升的首要因素就是供氧工藝參數(shù)，供氧工藝參數(shù)是否正常直接取決與氧槍結(jié)構(gòu)。目前宣鋼二鋼軋廠現(xiàn)用氧槍為Φ299 mm氧槍，且該氧槍中心氧管管徑為180 mm，為非標(biāo)準(zhǔn)氧槍。經(jīng)查閱轉(zhuǎn)爐噸位與氧槍配套說明，200 t轉(zhuǎn)爐對應(yīng)氧槍應(yīng)為Φ325 mm氧槍，說明目前使用氧槍偏小。

另經(jīng)現(xiàn)場目前大流量氧槍噴頭的試用，在氧槍未做改型的情況下，實驗大流量噴頭，存在氧槍噴頭端部吃損嚴(yán)重的情況，經(jīng)槍位優(yōu)化調(diào)整后，端部吃損有所改善，但是擴(kuò)張段出口處擴(kuò)徑加劇，說明目前氧槍采用大流量奔頭吹煉與生產(chǎn)實際契合度不高。

另外目前在線更換氧槍換槍時間為120 min，改造后實現(xiàn)快換30 min完成換槍操作，大大降低職工換槍勞動強度，有效排除換槍期間單槍操作存在生產(chǎn)、安全隱患。

經(jīng)與氧槍廠家協(xié)商溝通，就Φ325 mm氧槍改造的可行性進(jìn)行論證，并出具改造可行性說明，論證結(jié)果可行。

經(jīng)核算，氧氣閥門室原有設(shè)計管道（Φ325 mm×8）能力滿足改造后氧氣、氮氣流通要求；汽化系統(tǒng)中熱力系統(tǒng)及設(shè)備能力按200 t鋼量設(shè)計，滿足要求；氧槍卷揚系統(tǒng)，包括卷揚電機(jī)、減速機(jī)、鋼絲繩滿足要求，刮渣器及氧槍口尺寸滿足改造要求，氧槍口水套取消上下端環(huán)管，改為內(nèi)外套管的形式，改造簡單，容易實現(xiàn)；氧槍系統(tǒng)所用金屬軟管尺寸相應(yīng)做出修改，容易實現(xiàn)；快換改造橫移小車滿足要求，在橫移小車下端加裝操作平臺空間滿足，可實現(xiàn)；氧槍升降小車需做出相應(yīng)改造，天水已出具詳細(xì)改造方案，且已完成多個鋼鐵公司的改造任務(wù)，容易實現(xiàn)。

2 改造優(yōu)化過程

2.1 安裝結(jié)構(gòu)改造

供氧系統(tǒng)氧槍部件從Φ299mm升級為Φ325mm，安裝結(jié)構(gòu)由法蘭螺栓螺母連接形式改為氧槍密封套密封座快速插接形式，氧槍中心定位采用導(dǎo)向翼圓及定位球面座定位。

2.2 改造前后氧槍各管件規(guī)格尺寸

外層管：Φ325 mm×11 mm（原尺寸Φ299 mm×11 mm）。

中層管：Φ273 mm×7 mm（原尺寸Φ245 mm×7 mm）。

內(nèi)層管：Φ219 mm×6 mm（原尺寸Φ180 mm×6 mm）。

改造后，氧槍管件尺寸規(guī)格增大，改進(jìn)后槍身重量由3 600 kg增大到4 250 kg，槍身儲水量由760 kg增大到650 kg，槍身總增重約為760 kg。

2.3 金屬軟管升級

參照武鋼四煉鋼和重鋼200 t轉(zhuǎn)爐，氧氣金屬軟管為Φ200 mm，對接鋼管直徑為Φ219 mm，連接法蘭盤外徑Φ360 mm，螺栓孔徑Φ26 mm,孔距直徑Φ310 mm，連接螺栓數(shù)量12個。進(jìn)出水金屬軟管為Φ175 mm，對接鋼管直徑為Φ180 mm，連接法蘭盤外徑Φ330mm，螺栓孔徑Φ20mm，孔距直徑Φ280mm，連接螺栓數(shù)量12個。

2.4 氮封塞內(nèi)徑尺寸調(diào)整

由孔徑尺寸Φ316 mm調(diào)整為Φ342 mm。由于氮封座最小徑為Φ578 mm，單面間距118 mm，調(diào)整為650 mm。

2.5 重新設(shè)計氧槍噴頭參數(shù)

由于噴頭參數(shù)變化直接影響轉(zhuǎn)爐吹煉控制，所以本項目分三個階段調(diào)整實驗最后得出最優(yōu)方案。

第一階段，時間：2020年12月—2021年1月，噴頭參數(shù)調(diào)整見表1。槍位控制見圖1。

表1 階段一噴頭參數(shù)調(diào)整

圖1 改造前與階段一槍位控制圖

階段一效果見表2。

表2 階段一調(diào)整后的效果

從圖1與表2可以看出氧槍噴頭參數(shù)調(diào)整后，最明顯變化就是吹煉使用氧槍流量由之前35 600 m3/h提高至42 000 m3/h，吹煉槍位由之前的1.5 m，提高到1.8 m，終點槍位由1 m提高至1.2 m，可以看到吹煉時間較改造前縮短了71 s，但現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)改造后吹煉過程爐渣異常活躍，不易控制，噴濺爐次明顯增加，鋼鐵料消耗提高了0.59 kg/t，而且氧槍使用壽命大幅縮短，與預(yù)期效果存在較大差距。

第二階段，時間：2021年1月—2021年2月，噴頭參數(shù)調(diào)整見表3。槍位控制見圖2。

表3 階段二噴頭參數(shù)調(diào)整

圖2 階段一與階段二槍位控制圖

改造效果見表4。

表4 階段二噴頭參數(shù)調(diào)整后效果

從表4可以看出氧槍噴頭參數(shù)二次進(jìn)行調(diào)整，由于之前吹煉爐渣活躍不易控制，所以將流量由42000 m3/h調(diào)整至45 000 m3/h,并且氧槍噴孔數(shù)改為6個，進(jìn)一步加強熔池攪拌，槍位適當(dāng)提高至1.85 m，從效果來看吹煉時間相差不多，噴濺情況與鋼鐵料消耗情況與階段一相比變化不大，氧槍使用壽命也基本相同，所以加大使用流量并不能改善吹煉過程控制情況。此時情況與預(yù)期效果依然存在差距。

第三階段，時間：2021年2月—今，噴頭參數(shù)調(diào)整見下頁表5。槍位控制見圖3。改造效果見表6。

表6 階段三噴頭參數(shù)調(diào)整后效果

圖3 階段二與階段三槍位控制圖

從表5中可以看出本次調(diào)整主要是將中心傾角由原來13°調(diào)整為12.5°，喉口直徑調(diào)整為39.6mm，并且使用流量控制在42 000 m3/h氧槍噴頭參數(shù)經(jīng)過三次次調(diào)整后，吹煉時間進(jìn)較改造前明顯縮短，鋼鐵料消耗也較之前有所降低，氧槍使用壽命明顯提高，經(jīng)統(tǒng)計噴濺爐次也得到了控制。與預(yù)期效果接近。

表5 階段三噴頭參數(shù)調(diào)整

通過三個階段現(xiàn)場觀察與生產(chǎn)實際數(shù)據(jù)對比，第三階段使用的氧槍噴頭，可以達(dá)到了生產(chǎn)優(yōu)化目的。

3 經(jīng)濟(jì)效益計算

3.1 縮短單爐冶煉時間，提高產(chǎn)量

與改造前相比較改造后每爐鋼冶煉周期縮短1 056-941=115 s，以改造前每天單爐冶煉65爐鋼計算每天大約可多生產(chǎn)2爐鋼，以平均出鋼量200t計算，每年兩座轉(zhuǎn)爐可多冶煉：2×200×365×2=29.2萬t。

3.2 降低鋼鐵料消耗

改造后鋼鐵料消耗降低1045.62-1045.13=0.51kg/t，以每年鋼產(chǎn)量400萬t計算，可創(chuàng)效：400×0.51×3.2=652.8萬元。

3.3 節(jié)省能源消耗

底吹氬氣消耗節(jié)省費用，由于宣鋼目前品種鋼冶煉采取的是吹煉12 min切換氬氣，所以吹煉縮短的時間均為節(jié)省底吹氬氣時間，以現(xiàn)階段每年產(chǎn)量400萬t，品種鋼比例20%，8只底吹管，單只流量36m3/h，品種鋼單爐鋼產(chǎn)量195.4 t計算，（氬氣2元/m3，氮氣0.13元/m3）每年可節(jié)省氬氣費用：36×8÷3 600×115÷195.4×400×20%×（2-0.13）=7.04萬元。

氮封氣體消耗節(jié)省費用，宣鋼現(xiàn)階段吹煉期間氮封部位主要有氧槍口氮封、副槍口氮封、下料管氮封，氮封流量6 000 m3/h，單爐產(chǎn)鋼量207.4 t，（氮氣0.13元/m3）每年可節(jié)省氮氣費用：6 000÷3 600×115÷207.4×400×0.13=48.05萬元。

氧槍改造后能源介質(zhì)每年可節(jié)省費用：7.04+48.05=55.09萬元。

4 結(jié)語

通過氧槍設(shè)備改造，現(xiàn)在作業(yè)區(qū)每日生產(chǎn)爐數(shù)平均可達(dá)到70爐，最高單日產(chǎn)量達(dá)14 600 t，并且在鋼鐵料及能源介質(zhì)消耗等方面較改造之前取得了顯著進(jìn)步，達(dá)到改造預(yù)期效果。