转炉高效炼钢技术创新

孟凡超

孟凡超

裕华钢铁有限公司河北省武安市056300

摘要：现代转炉炼钢技术越来越智能化、低成本化、高效化。转炉冶炼效率不断提高，生产周期逐渐缩短，成本控制、能源消耗等逐步降低，智能化程度逐年提高。随着一键式炼钢、自动出钢等关键技术的开发以及机械手臂、智能机器人的应用，现代化炼钢正步入快速发展通道。

关键词：转炉；高效炼钢技术；创新

引言

在当下，国内的炼钢厂纷纷致力于升级配套设备、积极研究应用节能降耗技术，借助先进的、科学的转炉炼钢技术实现稳定的低成本高效率钢铁生产，并且转炉炼钢技术处于不断发展和更新的状态，前景广阔，促使钢铁生产走上真正意义上的环保节能道路。

1溅渣护炉自动化技术

转炉溅渣护炉技术是对转炉副枪终点测试过程中氧电势测试曲线数据的进一步分析研究，提出利用炉渣氧电势数据得出冶炼终点炉渣中的FeO含量，并通过调整其含量控制溅渣层的分熔特性，达到降低溅渣层分熔量、提高溅渣层对炉衬保护作用的目的。在溅渣护炉中，利用溅渣层的分熔特性来预测溅渣层的护炉效果，比熔化性温度能更完整、准确地评价溅渣层的寿命。实验证明，炉渣碱度为2．5～4．5时对分熔特性无明显影响；炉渣中MgO处于过饱和状态后，渣层也无明显的分熔现象。因此溅渣护炉时，炉渣中Mg含量为10%±1%时即可满足所有的冶炼工况要求。同时，渣中FeO含量对溅渣层分熔特性也具有重要影响。当w（FeO）＜15%时，溅渣层不会发生明显的分熔现象；当w（FeO）≥15%时，溅渣层分熔量随FeO含量的升高而急剧增加，这说明只要实时准确地测定出渣中FeO的含量，并加以调整控制，就可使溅渣凝结在炉衬上形成致密、耐侵蚀的溅渣层从而达到保护炉衬的目的。转炉吹炼到终点停止供氧，下副枪使用TSO探头进行测温、取样、定氧、定碳。副枪从设定最低点到离开炉渣液面的上升过程中可设定运行速度为20cm/s，以保证测定数据的精确。选取炉渣氧电势测定曲线中比较平稳的一段数据，根据下列回归公式计算此时炉渣中的FeO含量：

W=32．919×ln（E）－162．59

式中，E———炉渣氧电势，mV，取值范围为140～350mV；

W———炉渣中FeO含量，%。

副枪氧电势测定曲线中，炉渣氧电势数据区域的确定非常关键。TSO探头对钢水的温度、氧含量进行测量后，上升经过钢渣界面时，会显示一个氧电势数据值，此时即是炉渣氧电势数据区域的起点；然后探头继续上升，在经过炉渣与空气界面时，会显示一个测温数据值，对应到副枪氧电势测定曲线上即为炉渣氧电势数据区域的终点。

FeO的含量严重影响炉渣的黏度，考虑到炉渣既要容易溅起又要具备挂渣能力，因此溅渣护炉的炉渣组分中FeO含量的最佳控制范围为10%～15%。可使用表1所示的炉渣改性剂进行FeO含量的调控。

表1炉渣改性剂成分wt%

炉渣量可使用如下经验公式计算得到：

G={（2．14×［Si］+1．29×（［Mn］－［Mn残］）+0．5%）×m铁水+m石灰×97%+m轻烧×93%+m冷却剂×35%}&pide;（1－（FeO）

式中，G———炉渣量，kg；

［Si］———铁水中的Si含量，%；

［Mn］———铁水中的Mn含量，%；

［Mn残］———铁水终点残留Mn含量，%；

m铁水、m石灰、m轻烧、m冷却剂———铁水、石灰、轻烧和冷却剂的用量，kg。

因此需要一次性调入炉渣的改性剂质量为：

J=12×［G×（W－15%）&pide;144］&pide;10%

式中，J———改性剂质量，kg。

整个吹炼过程要求控制平稳，避免喷溅而造成炉渣损失。出钢结束后直接进行溅渣操作，因此，在溅渣开始时需一次调入计算好的炉渣改性剂。为保证溅渣护炉效果，采用低－高－低的枪位模式。以溅渣时间5～6min为例，溅渣开始时枪位为1．0m，待时间完成30%～40%时枪位升为1．5m，最后再降为0．8～1．0m。溅渣后根据炉内剩余渣量情况适量倒出部分炉渣，保证留渣量为5～15kg/t，以便下一炉吹炼时继续使用。

采用Lacam激光测厚仪对炉役后期（炉龄12915～13666炉）的炉衬数据进行对比分析，结果见图1。

图1不同炉龄的炉衬厚度

综上，基于副枪测量系统的溅渣护炉精确控制技术方案包括下述步骤：（1）出钢前副枪TSO探头测定炉渣氧电势E，根据回归公式计算此时炉渣中FeO含量；（2）计算炉渣量，再根据溅渣中FeO含量控制为10%～15%，计算需加入的炉渣改性剂量；（3）溅渣30～40s后加入炉渣改性剂，其成分为w（MgO）=50%、w（CaO）≤10%、w（SiO2）≤6%、w（C）≤10%。此技术利用测出的炉渣氧电势数据得出冶炼终点炉渣中的FeO含量，再加入改性剂调整其含量以控制溅渣层的分熔特性，从而减少溅渣层分熔量，提高对炉衬的保护作用。

2动态脱氧技术

2.1Al的脱氧能力

在炼钢生产中，最常用的脱氧元素是C、Mn、Si、Al等。Al是一种极强的脱氧元素，常用作终脱氧剂。若单独使用Al进行脱氧，当W［Al］＜1×10-4时，脱氧产物为液态的FeO·Al2O3；反之，脱氧产物为固态的Al2O3，很容易上浮。

2.2动态脱氧公式推导

目前，钢厂冶炼SPHC等低碳钢种时采用Al脱氧，使用脱氧剂为铝锰铁。根据终点氧含量与铝锰铁加入量关系，推导钢种脱氧剂加入公式如下：

Y=（0.1369X+310.53）×55%/WAl

其中：Y为铝锰铁加入量；X为终点氧含量；WAl为铝锰铁Al含量。

把公式（1）推广到其他钢种中，假设其他合金加入量一定的前提下，含铝脱氧剂加入量公式如下：

Y=（aX+b）×C

其中：Y为含铝脱氧剂加入量；X为终点氧含量；a为钢种系数；b为钢种常数；C为脱氧剂系数，C=测算脱氧剂Al含量/实际脱氧剂Al含量。

注：公式仅适用于测算转炉且公式与含Al脱氧剂成分及生产情况密切相关。

2.3.3脱氧剂自动控制程序开发

根据标准，制作动态脱氧自动控制程序与转炉副枪二级连接，副枪TSO测量完毕后，采集终点氧含量进行计算，计算结果反馈给一级进行合金称量，出钢时自动加入。

3钢包加盖技术

钢包内钢液温度的降低（即热损失）大致有从钢液表面散热、通过内衬从外壳散热和因内衬蓄热而产生的热损失3个方面。根据数据计算，它们在热损失中所占的比例分别为：钢渣面散热29%～32%，外壳散热24%～29%，内衬蓄热47%～40%。由此看出，钢包加盖后若不考虑钢渣面向大气中散热，则这部分热量中的一部分首先要被包盖吸收，一直到包盖与钢液面上部的空间达到热平衡，才能起到保温作用。达到热平衡的时间越短，保温效果越好。

结语

进入新世纪以来，产能过剩致使钢材价格下降，落后钢铁厂在残酷竞争中被淘汰，且钢铁生产受环境、资源等因素制约，只有致力于应用转炉脱磷炼钢技术、煤气干法除尘技术、转炉少渣炼钢技术、高效挡渣技术等，同时持续完善洁净钢生产体系，革新吹炼终点的动态控制技术，坚持不断发展节能和环保技术，才能降低生产成本、提高产品质量，提高市场竞争实力，适应时代发展。

参考文献：

［1］程翠花，范兰涛，甄常亮，等．唐钢烧结矿SiO2适宜区间的分析与控制［J］．冶金信息导刊，2017，（54）：14～16．

［2］武轶，李小静，余正伟．低硅烧结矿的冶金性能及其优化配用研究［J］．安徽冶金科技职业学院学报，2018，28（01）：19～22．

［3］陈子罗，张建良，张亚鹏，等．烧结矿适宜的SiO2质量分数和碱度［J］．钢铁，2016，51（12）：8～14．