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转炉炼钢工艺3-11


120t转炉、210t转炉 炼钢工艺简介

120转炉产品结构
1. 目前主要品种由: 1.1 厚规格(1#、4#连铸机) 船板系列、锅炉容器系列、模具钢 (45#)系列、 桥梁钢(Q345qE/Q370qE等)、管线钢 (X52/X60)、 工程机械用钢、高强度钢、耐腐蚀钢等 1.2 薄板坯(2#3#连铸机) SPHC、SPHE、08Al等冷轧板

210转炉产品结构
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现状
船板系列、锅炉容器系列、模具钢 (45#)系 列、桥梁钢(Q345qE/Q370qE等)、管线钢 (X52/X60)、工程机械用钢、高强度钢、耐腐蚀 钢等

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今后发展方向

高级别管线钢系列(如X80)、高强度系列(如 JB700、JB800等)、高级别管线钢(EH36、 EH32等 )

转炉生产工艺流程图
合格废钢、铁块 合格铁水 散状料 顶渣 铁合金 废钢斗 铁水罐

炉顶料仓

炉顶料仓

合金料仓

下料系统
氧枪吹O2 溅渣吹N2 顶底复吹转炉 底吹N2/Ar

下料系统
下料系统

旋转溜槽 烟气净化煤气 渣罐 钢包

炉渣间

精炼站

1、 转炉炉衬
转炉炉衬由上到下分为炉 帽、炉身、熔池和炉底。 炉身结构由三部分组成, 外层紧贴炉壳部分为永久 层镁砖,内层为镁碳砖工 作层,永久层和工作层之 间为镁砂填充层。 炉帽和熔池结构由两部分 组成,外层紧贴炉壳部分 镁砂填充层,内层为镁碳 砖工作层。 炉底上部为镁碳砖工作层, 下部为镁砖永久层,与钢 壳接触部分用镁砂填实。 炉底和炉身镁碳砖填充一 层电熔镁砂。

1.1 转炉本体主要工艺参数对照
主要工艺参数
炉体总高H 炉身外径D

120t转炉
9125mm 6950mm

210t转炉
10380mm 7960mm

炉口外径
炉口内径

φ 4377.3mm
φ 3000 mm

Φ4630mm
φ3300 mm

炉膛内高
炉身内径 公称容量 有效容积 炉容比V/T

8035mm
φ 6810mm 120t 124m3 1.0 m3/t(0.785)

9500mm
φ7800mm 210t 211m3 1.0 m3/t(0.879)

熔池直径
熔池深度 出钢口内径 出钢口与水平的夹角

4910mm
1376mm 155mm 10°

6000mm
1800mm(装入量210t) 180mm 10°

1.2 120t、210t转炉炉型对照
项目 炉衬 熔池 厚度 炉身 120t转炉 800mm 800mm 210t转炉 1000mm 900mm

炉帽
炉底 炉衬总重

700mm
1030mm 442t

700mm
1100mm 600 209t

炉壳总重 (不包括支撑及 144t 托圈)

1.3 转炉出钢口对照
120转炉
出钢口内径 出钢口外径 壁厚 出钢时间 155 270 57.5 6~4.0min

210转炉
180/170 270/280 45/55 7~4.5min

使用寿命

180炉左右

80~90炉

2、 转炉底吹
底吹透气元件数
透气砖形式 透气元件长度 120 210 8个(独立供气) Ⅲ型针管式透气砖 800mm 960 0.02~0.076 1.5MPa

最大供气流量 Nm3/h 720 供气强度 Nm3/t· min 供气压力 0.02~0.09 1.5MPa

国内大型转炉底吹系统对照
炉型 底吹砖 布置 数量 熔池直径 (mm) 6000 4910 5996 底吹砖所在圆周直径 内层 济钢210 双层 济钢120 涟钢210 双层 双层 4+4 4+4 4+8 1973 1790 2313 外层 3900 3375 3298 相对熔池比例 内层 0.329 0.365 0.386 外层 0.650 0.687 0.55

重钢180
迁钢210

双层
双层

6+6
4+8

5830
5778.4

1951.2 2
1380

3709.02
2198

0.335
0.238

0.636
0.38

攀钢200
鞍钢260

双层
双层

4+6
10 6080

1956.6 8
2744

3707.81
0.451

0.38

马钢300t转炉(16块底吹砖)熔池 混匀消耗试验情况
方案 与熔池直径比 内环 外环 混匀时间(s) 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12

1
2 3 4

2055
2055 2615 2294

0.31
0.31 0.398 0.346

2615
3235 3235 2942

0.39
0.488 0.488 0.445

49
82 49 66

40
87 52 63

35
40 40 49

38
48 42 49

36
32 41 49

5
6

2618
2294

0.39 6
0.346

2942
2618

0.445
0.396

48
72

53
53

49
51

48
58

32
54

马钢300t转炉水模实验数据分析
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在各设定底吹流量阶段方案一熔池混匀时 间最短、底吹透气效果最好,但考虑到顶、 底吹和副枪位置及炉底砌筑等因素,底吹 供气元件布置选择了第五套方案 对比各流量混匀时间可以看出,底吹供气 强度在0.08Nm3/t.min时熔池混匀时间最 短

济钢210转炉内环供气砖设计优化
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内环透气砖分布在工作面0.328D的圆周上, 位置基本合理。但内环供气砖过于集中会 与氧枪的顶吹作用相冲,在中心形成无规 则的紊流,影响钢水环流。 另外,供气砖周围侵蚀速度快,在每块供 气砖周围形成凹坑,供气砖密集分布,凹 坑互相连接会导致炉底工作层过度侵蚀, 造成炉底厚度不可控,监控和维护难度大。

济钢210转炉外环供气砖设计优化
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外环供气砖的位置在工作面0.65D的圆周上分布,距转炉 三角区太近,只有360mm。正常情况下,三角区基本是 钢水搅拌的盲区,钢水流动最不剧烈,钢水对耐材的冲刷 和侵蚀最轻。但随着炉龄增加,很容易在底吹砖上部形成 过厚或致密的渣层,阻碍底吹气体进入钢水。在这种状态 下,底吹气体会以炉底工作层和渣层之间的缝隙为通道, 从三角区进入钢水,成为搅拌最剧烈的地方,增加三角区 炉衬砖部位的侵蚀速度。极易出现以下情况: 三角区侵蚀过快,增加了漏钢的可能性。 改变了底吹供气模式,冶金效果差,同时增加了炉底维护 难度。

济钢210转炉底吹供气元件调整
目前济钢炼钢厂转炉底吹供气元件均为毛细 管式底吹透气砖,存在供气过程中底吹流量调整 幅度小,供气元件易堵塞的缺点。双环缝式底吹 供气元件,即保留了毛细管式供气元件的气体流 接触面较为光滑的金属管内壁的优点,减少阻力, 避免气流对耐火材料的冲刷,而且在较低气源压 力下供气元件不易堵塞,供气强度调整幅度大 (调整范围在0.03m3/t.min~0.2m3/t.min), 炉役全过程供气状态稳定

济钢210转炉底吹砖数量调整
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增加透气砖数量更能够确保理论的供气强 度。另外,转炉冶炼过程中不可避免的出 现切换失灵,底吹气体压力突然降低或归 零,导致一块或多块供气砖渗钢而堵塞, 影响熔池搅拌效果。 建议将外层底吹砖数量调整为12块,但考 虑到转炉炉壳底部打孔的施工难度和施工 周期要求。目前初步确定只调整外层底吹 砖直径,调整后底吹砖分布如图所示:

炼钢厂210t转炉底吹调整方案
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调整外层砖 在工作面直 径为 3120mm圆 周上(相对 熔池直径 0.52mm), 在原外层底 吹砖位置向 炉底中心点 平移 390mm。

3、氧枪喷头参数
氧枪外径 最大供氧强度 氧枪总长度 喷头形式:
喉口 出口 马赫数 中心夹角α 半锥角 120转炉 ?273mm 3.7Nm3/t· min 20000mm 四孔拉瓦尔型水 冷喷头 φ43mm φ55.8 mm 2.0 13° 3.5° 210转炉 ?355mm 4.5Nm3/t· min 20828mm 五孔拉瓦尔型水 冷锻打喷头 φ44.5mm φ59 mm 2.05 16° 3.5°

调整前后氧枪喷头参数对照
项目 调整前 φ44.5mm φ59 mm 喉口直径 45.5mm 出口直径 59.6mm

马赫数
半锥角

2.02
3.5°

2.05
3.5° 16° 16°

供气强度 2.8—3.5Nm3/t.min 2.8—3.5Nm3/t.min
中心夹角 14.5 °

调整后氧枪喷头使用效果
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提高了转炉熔池溅渣护炉效果 稳定了转炉熔池液位的影响 渣中全铁浓度基本稳定在在15%~20%之 间,平均为18.2%,渣中全铁浓度明显降 低 转炉操作稳定性提高 缓解了炉口、炉帽粘钢现象

4、 炼钢原料
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炼钢原料可分为金属料和非金属料两大类, 金属料主要是指铁水(生铁)、废钢和铁 合金;非金属料主要指造渣料、氧化剂、 冷却剂和增碳剂。 原材料的质量不单是指化学成分和物理性 质应该符合技术要求,而且连续供应的原 材料的化学成分和物理性质应该保持稳定。

1、金属料
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铁水 铁水是氧气顶吹转炉的主要金属料,一般占装入 量的70—100%。铁水的物理热和化学热是氧气 顶吹转炉的唯一热源。铁水的温度和化学成分是 否合适和稳定,对于简化和稳定转炉操作并获得 良好的技术经济指标十分重要。 入炉铁水成分要求:[P]≤0.15%, [S]≤0.040%; 铁水[Si]≤1.00%或[Si]+[Mn]≤1.50%。 铁水温度≥1230℃;

铁水温度
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铁水入炉温度保持1230—1350℃,并保 持相对稳定,有利于迅速造渣,易于操作, C-O反应平稳,避免喷溅。

铁水成分 1、 [Si] 硅是氧气顶吹转炉炼钢中的主要发热元素。铁水中 含硅量每增加0.1%,废钢比可以增大1.3-1.5%。 如果铁水含硅过低,则铁水所含化学热过少,开吹 后不能迅速过渡到碳氧化期,中期容易发生猛烈喷 溅,同时废钢比低;另外,铁水含硅量过低时,石 灰溶解困难,而且渣量少,这不仅不利于P和S的去 除,且在渣量过少时,不足于覆盖钢液,金属飞溅 严重,收得率低。 铁水含硅量过高时,初期渣子的碱度很低,对炉衬 的侵蚀严重。初期渣中SiO2含量高会使渣中FeO、 MnO含量相对的降低,这样在石灰块的表面容易生 成2CaO· SiO2(熔点2130℃),使石灰的溶解困 难,不利于前期脱磷。 铁水含硅量过高还会增大石灰消耗量,而且渣量大, 喷溅严重,收得率低。

铁水成分
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[Mn] 锰在铁水中是一个有益的元素,也是一个发热元素, 每氧化掉1%的锰是氧化掉1%硅放热量的1/4。因 锰矿资源相对较少,许多工厂不具体规定铁水中的 锰含量,但是铁水中锰含量高时能显著的增快成渣 的速度,减少萤石用量,利于脱除P、S,减少粘枪, 延长炉子的寿命,使金属Mn的收得率提高,减少了 锰铁的使用量。 当铁水[Mn]>0.40、转炉底吹效果差,终点余锰 含量变化不大,同时终渣MnO含量增加,导致转炉 钢铁料消耗指标高、熔池溅渣效果差。

铁水成分
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[P] 磷是一个强发热元素,但它在钢中是有害元素。高炉 冶炼中无法脱磷,故只能要求铁水中的磷含量稳定。 氧气顶底复吹转炉的脱磷效果可以达到90%以上, 故如铁水含磷低于0.110%,吹炼含磷合格的钢(成 品[P]<0.020%)并无困难。但如果铁水中含磷高于 0.110%,则应采用双渣法或采取其它措施。 目前我厂铁水磷含量3200高炉0.07~0.10%、 1750及350高炉铁水磷含量在0.09%以上,最高达 0.15%。铁水[P]>0.12%,冶炼成品[P]<0.020% 的钢种时,一般需采用双渣脱磷工艺。 210t转炉作业区受单线生产组织模式和LT除尘工艺 的限制,要求铁水[P]含量更低

铁水成分
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[S] 硫是钢中有害元素。氧气顶吹转炉中采用单渣法, 脱硫效果最高只可达到40%,采用双渣法或双渣 留渣法可以达到60%,但石灰消耗量大,生产率 低。 目前我厂铁水[S]含量极不稳定,一般在 0.020~0.090%左右,而且铁水[S]高伴随着 [Si]低、温度低,KR铁水预处理效果差甚至无法 正常处理,冶炼低[S]钢或厚规格钢种的合格率低, 炼钢厂被迫要求生产部调整生产计划。

铁水成分
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[As] As是一种非常容易偏析的元素,它会导致钢材的 塑性变差和钢板表面的微裂纹。这种情况会带来 连铸或轧制过程钢材的内部和表面质量问题,最 终会危害产品的质量和性能。 奥钢联从一个方坯连铸机工程项目发现在 As+Sn=0.1% 时,方坯完全失去了塑性,导致 了严重的裂纹甚至在矫直过程中方坯出现了漏钢。 As还是一种高度有毒的元素,会导致潜在的环境 污染和人体健康问题。高As含量的钢在国际贸易 中会受到抵制,由于认为这会对人体健康造成危 害。

废钢
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铁锈。 锈的主要成分是Fe(OH)2,在炉内分 解后会增加钢中的氢含量。 无泥砂和油污。 前者会增大渣量,后者会增加钢 中的氢含量。 不含各种有色金属。 有色金属中Cu、Sn会降低 成品钢的机械性能;Pb的熔点低而比重大,且不 溶于钢中,能够损坏炉底,甚至造成漏钢事故。 不含有爆炸物或封闭的容器。 硫和磷的含量低。

合金料
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合金块度过大,易造成料仓口或电振卡料。 块度小或粉化,合金收得率高,影响正常炼钢生 产节奏、增加炼钢成本 AlMnFe、SiMnAl等合金存放时间长易粉化 合金成分波动大(高碳锰铁、硅锰铁、金属锰 等),造成冶炼成分废。现场应按成分严格的分 类保管,避免混杂。 合金必须干燥,防止出钢加合金时,钢包大翻或 爆炸。

非金属料——石灰
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石灰的气孔率和体积密度对石灰的溶解速度有很 大的影响,将气孔率大和体积密度小的石灰加入 炉内,炉内的炉渣会迅速的沿着石灰的空隙和裂 缝向内部渗透,这会使熔渣和石灰间的接触面积 显著的增大,从而使熔渣和石灰之间的传热和传 质过程加快,石灰的溶解也就加快。 石灰的结晶状态对其溶解度有很大关系。石灰的 煅烧时间长和煅烧温度高,晶粒充分长大,晶界 面积减小,晶格缺陷充分消除,结果使晶粒之间 的联系力增强,使石灰变为“不活泼”而难以溶 解在渣中。 石灰各:石灰石的分解温度为880—910℃,分 解反应如下:CaCO3 =CaO+CO2↑

非金属料——萤石
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萤石是炼钢中普遍采用的熔剂,其主要成分为 CaF2。它不仅本身的熔点很低(纯CaF2的熔点 为1400℃,随杂质含量的增高而降低,可降低到 930℃),还能与CaO或2CaO· SiO2外壳结合并 降低其熔点,而且作用迅速,因而能够加速石灰 的溶解,迅速提高碱性熔渣的流动性。 对萤石化学成分的要求是: CaF2≥85%,SiO2≤4%,CaO≤5%,S<0.2%。 萤石用量过多时,会损坏炉衬,引起严重的泡沫 渣,导致转炉大喷。

非金属料——轻烧镁球
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轻烧镁球的活性度(烧结温度) 粉化 MgO+H2O=Mg(OH)2 Mg(OH)2+CO2=MgCO3+H2O

冷却剂
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铁矿石、球团矿、烧结矿作冷却剂,主要利用氧 化铁降低炉内温度,提高炉渣(FeO)含量,改善 炉渣流动性,而且可降低铁损、提高金属收得率, 有时也用石灰石作冷却剂。

废钢 铁块 石灰 铁矿石 1.0 0.6 1.0
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石灰石 氧化铁皮 3.0~4.0

3.0~4.0 3.0

铁矿石 冷却效果好,但As、S含量高。 目前大多数钢厂采用生产过程产生的除尘灰或转 炉渣造球后,替代部分矿石做炼钢用冷却剂,即 降低了生产成本又减少了炼钢生产对环境的污染

5、 转炉二级模型
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PWS模型 OWS模型

转炉自动化冶炼工艺控制系统图

? PWS工艺目标计算
? 工艺目标计算 计算转炉终点的目标温度和目标C含量。 ? 数据输入: (1) 目标钢包温度 (2) 出钢后的目标钢水成分 (3) 目标钢水重量 (4) 目标碱度 (5) 相关的出钢操作,包括模型没计算的合金料,脱氧剂的加入方式、 选用特殊合金等 (6) 预先设定的合金加入量 (7) 铁水成分(估计值) (8) 不同平衡的模型标准值和修正项 (9) 相关的吹炼操作,包括底吹模式或效果、除渣操作等 ? 数据输出 ? 出钢前的目标温度 ? 出钢前的目标C含量 ? 出钢前的目标钢水重量 ? 合金添加剂的估计量

PWS工艺计算

装料计算 计算铁水、废钢的加入量 1、 数据输入 ? 铁水成分 ? 铁水温度 ? 终点的目标温度和目标碳含量 ? 目标钢水重量 ? 吹炼信息,包括操作控制方法、底吹信息、除渣操作、氧枪喷头类型 等 ? 目标碱度 ? 不同平衡的模型标准值和修正项 ? 渣中目标MgO和熔剂含量 2. 数据输出 ? 铁水装入量 ? 废钢装入量 ? 造渣料的估计加入量 ? 出钢前预计的钢水成分

PWS工艺计算

吹炼计算 计算转炉造渣料的加入量和吹氧量 1、数据输入 ? 铁水的成分、温度、重量 ? 废钢的重量及配比 ? 目标终点温度和碳含量 ? 目标碱度 ? 不同平衡的模型标准值和修正项 ? 炉渣中目标MgO和熔剂含量 ? 吹炼信息,包括操作控制方法、底吹信息、除渣操作、氧枪喷头类型 等 2、数据输出 *吹氧量 *造渣料的加入量 *终点预期的钢水重量 *出钢前预期的钢水成分 *出钢前预期的炉渣成分 *副枪测量时机 *氧枪高度

PWS工艺计算

动态控制计算 计算中间测量后的再吹氧量和冷却剂加入量 1、数据输入 ? 测量的钢水温度 ? 中间测量点的碳含量 ? 中间测量方法 ? 钢水成分(取样分析结果) ? 吹炼计算的结果 ? 主吹氧段的吹氧量 ? 主吹氧段的造渣料加入量 2、数据输出 ? 再吹氧量 ? 冷却剂加入量 ? 氧枪高度

PWS工艺计算
钢包合金化计算 计算钢包合金剂的加入量 1、数据输入 ? 前几步计算的结果 ? 终点钢水成分 ? 终点钢水温度 ? 终点测量方法 ? 出钢后的目标钢水成分 ? 预设的合金加入量 ? 钢包状况信息 ? 出钢操作的信息,包括脱氧方式、使用特殊合金材料、合金的加入方 式 2、数据输出 ? 合金剂的重量 ? 需要加的冷却剂量

PWS工艺计算
模型反馈计算 计算不同平衡的修正项和模型标准值 1、数据输入 ? 先前各步计算的所有输入和计算结果 ? 出钢过程中合金的加入量 ? 出钢后的钢包温度 2、数据输出 ? 更新后的氧平衡、热平衡修正项的值(包括主吹氧段和再 吹氧段) ? 更新后的模型标准值

转炉二级OWS控制模型

6、 副枪技术
副枪的测量功能及使用技术要求 ? 冶炼过程TSC测量:熔池温度、钢水结晶温度、 钢水碳含量。 ? 转炉终点TSO测量:转炉终点温度,终点碳、氧 含量,钢水中氧电势,熔池液位。 ? 在转炉控制室工作站上显示结果和质量代码。 ? 在采用副枪测量时,供氧量占总量的85%~ 90%。 ? 副枪工作时氧流量为正常吹炼的40%左右。 ? 副枪自动测量时按计算机二级设定时刻测量。

6.1 副枪使用流程图

6.2 副枪的功能 ? 在测量前自动选择探头并连接到副枪探头夹持器上; ? 降低探头进入转炉所需高度; ? 从钢水中取样,并用多功能副枪探头测量钢水温度; ? 测量熔池液位; ? 测量终点氧含量(或碳含量); ? 将传感器信号传递给信号处理器,再经过PLC传递 给过程计算机; ? 在转炉控制室工作站上显示结果和质量代码; ? 从副枪上取下探头更换新的探头。

6.3 探头类型
TSC (temperature sample carbon): inblow TSO (temperature sample oxygen) : endblow TS (temperature sample) T temperature And measuring bath level 从其他厂家应用来看,测液位与TS探头基本不用, TSC探头用量最大,TSO探头只有钢种对氧有要求时才 使用。TSC探头工作时先测出钢水温度,再根据试样结晶 温度推算[C],试样取下后,风动送样至化验室。

7、 CAS站功能

?均匀钢水成分和温度。 ?协调转炉与连铸生产节奏。 ?去除钢水中夹杂、净化钢水。 ?调整钢水成分。 ?夹杂物变性处理。

8、 炼钢工艺制度 8.1 装料制度
装料制度对转炉的经济技术指标有重要影响。一般有 定量装入、定深装入、分阶段定量装入三种。定量装入是 在整个炉役期间,保持每炉的金属料装入量不变。适合在 大型转炉中采用;定深装入是在整个炉役期间,随着炉子 容积的不断扩大,逐渐增大装入量,保持熔池的深度不变。 此法枪位操作稳定,但由于出钢量变化频繁,生产组织存 在一定困难;分阶段定深装入是将整个炉子按照炉子容积 的扩大程度,划分为若干阶段,每阶段实行定量装入。此 法兼有前两种方法的有点,为各厂所普遍采用。

转炉出钢量的确定
目标出钢量=金属料装入总量×金属收得率 ? 金属收得率:0.89~0.92。 影响金属收得率的因素: ? 铁水[Si]、[Mn]含量和温度; ? 铁水比; ? 矿石加入量; ? 冶炼钢种:停吹[C]、温度、铁合金加入量; ? 渣量、喷溅情况等。
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8.2 造渣制度 转炉炉渣的主要作用: 1 .通过调整熔渣成分来氧化或还原钢液并去除钢液中的有害元素 如S、P、O等。 2.覆盖钢液,减少散热和防止吸收H、N等气体。 3.吸收钢液中的非金属夹杂。 4.防止炉衬过分侵蚀。 由此可以看出,炉渣在转炉冶炼过程中起着非常重要的作用。选择 适当的炉渣组成并控制其性质和数量才能获得良好的经济技术指标。 转炉炼钢过程根据铁水中硅、磷的含量和成品钢对磷、硫的要求选 择适当的造渣方法。

双渣法操作
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铁水[Si]≥0.90%、[Si]+[Mn]≥1.50%及转炉 实际脱P、S效果,采用双渣法操作。 前期渣碱度按2.0左右控制,在前期渣料加入量不 大于总渣量的60%;提枪时机控制在吹炼3min 左右,保证铁水中[Si]未完全氧化,再次下枪吹 炼时间间隔5min,严格执行“泄爆控制模块”, 防止二次吹炼时LT泄爆。 终渣碱度:R=2.8~3.5(依据转炉实际脱P、S 情况及钢种冶炼技术要求确定)。

8.3 供氧制度
软吹:指转炉吹炼时采用低氧压或高枪位,氧射流抵达熔池液面的流速较 小,氧射流对熔池的冲击深度较小,冲击面积较大,对熔池的搅拌作用较弱, 熔池内的各种化学反应速度相对平缓。 硬吹:指转炉吹炼时采用高氧压或低枪位,氧射流抵达熔池液面的流速较 大,具有很大的动能,氧射流对熔池的冲击深度较大,冲击面积较小,对熔 池的搅拌作用较强,熔池内的各种化学反应迅速进行。

供氧要求
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总管氧压低于1.0Mpa不得吹炼,工作氧压低于 0.7Mpa不得吹炼; 氧气流量控制在:650~800Nm3/min,纯吹氧 时间17~19min; 采用SDM自动控制时计算机二级模型根据铁水条 件传送相应的前期供氧流量控制模式,操作人员 可根据具体情况进行调整。 210t转炉冶炼前期采用高枪位、低流量操作,冶 炼过程中注意烟气中CO浓度进行供氧强度调整, 严格控制转炉泄爆。 终点拉碳必须提前60秒降低枪位操作,以均匀钢 水成分、温度和降低炉渣氧化性。

8.4 温度制度
转炉炼钢的温度制度是指吹炼过程的温度控制和终点温度控制。 吹炼任何钢种,对其出钢温度都有一定的要求。如果出钢温度过低, 可能出现粘钢、甚至回炉事故;如果温度过高,不但会增加钢中的气体 和非金属夹杂物的含量,影响钢的质量,还会增加铁的损耗,降低炉衬 寿命,甚至可能造成漏炉事故。因此,终点温度控制是炼钢操作的关键 环节,而过程温度控制是终点温度控制的基础。 转炉炼钢的热量来源主要是铁水带入炉内的物理热和各种元素氧化释 放的化学热。除了能满足出钢温度的要求外,热量还有富余。主要的发 热元素有C、Si、P,由于铁水中的Si容易波动,因此要正确控制温度就 必须注意铁水Si含量的变化。 为了中和富余的热量,转炉要加入一定量的冷却剂,通常使用的冷却 剂有废钢、铁矿、氧化铁皮等。他们可以单独使用,也可以相互搭配使 用。影响熔池温度的因素主要有:铁水Si含量、铁水装入量、铁水温度、 终点碳含量、相邻炉次的间隔时间、空炉时间等,在转炉吹炼过程中可 以根据对炉况的判断来调整温度。

转炉终点温度确定
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终点温度=液相线温度+过热度+校正温度 中包过热度:15~30℃ 钢水浇铸过程参考温降28~40℃ 异常情况对过程温度的影响 钢包状况未烘烤、修补包出钢温度提高 10~25℃ 新换出钢口第一炉出钢温度提高10℃ 每倒炉一次温度下降10℃

8.5 终点控制
转炉冶炼终点要达到下述要求: 1)钢中的碳含量达到所炼钢种的控制范围。 2)钢中P、S含量低于所炼钢种的要求。 3)钢水温度满足精炼、浇铸要求。 终点碳的控制方法有三种:拉碳法、增碳法和高拉补吹法。终点判断的方 法有:

1)人工判断方法:对碳的人工判断方法有看火焰、看钢花、取钢样和结晶 定碳等方法,对终点温度判断采用热电偶测温、火焰判断、取样判断、通过 氧枪冷却水温差判断、根据炉膛温度情况判断。
2)吹炼过程自动控制:通过采用静态控制和动态控制技术实现计算机控制 炼钢。同经验炼钢相比具有一定有点,可以较精确地计算吹炼参数,可以实 现无倒炉出钢,可以提高终点命中率。

8.6 脱氧与合金化 氧在钢中是一种有害元素,为了保证钢材质量符合要求, 必须对钢水进行合理的脱氧,并根据钢种规格要求进行合 金化。 常用的脱氧元素有Mn、Si、Al、Ca等,一般是用这些元 素组成的合金作为脱氧剂,如SiFe、MnFe、SiMnFe、SiCa、 SiAlBa等合金,同时Si、Mn、Al、V、Ti等元素的合金也 是主要用来进行钢水合金化的,以达到相应钢种的化学成 分要求。各种元素的脱氧能力不同,脱氧产物的析出能力 也不同,应根据具体钢种和工艺情况选择确定合理的合金 加入顺序。

影响合金元素收得率的因素
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终点含碳量、合金加入量、出钢口大小、 钢水氧化性、合金块度、脱氧方法、出钢 下渣量、底吹效果等因素 出钢1/5~1/3时开始加入,出钢3/4时加 完;合金加到钢流冲击区,防止合金结块, 成分偏差。

9、 转炉炉衬的侵蚀与维护
在吹炼一炉钢的全过程中,前期、中期和后期的炉衬侵蚀 速度是不一样的。炉衬的损坏的原因大体有:高温热流 的作用、急冷急热的作用、机械破坏、化学侵蚀等。这 几方面的原因是相互联系的,例如机械冲刷冲去了炉衬 表面的低熔点物,因而加速了炉渣对炉衬的化学侵蚀。 又如高温作用,既加速了化学侵蚀,又使炉衬减弱了它 在高温下承受外力的能力。而炉内温度的骤变作用使炉 衬产生裂纹,从而加速了衬砖的侵蚀和剥落。 另外炉衬各部位所受到的侵蚀作用也不完全一样,在炉帽 部位,温度急冷急热作用较显著。在渣线部位,化学侵 蚀使造成损坏的主要因素。而对倒渣面,机械破坏的作

用非常明显。

提高炉衬寿命的措施: 1)改善炉衬材质,采用综合砌炉工艺 镁碳砖具有耐火度高、抗渣性好、导热性好等优点,在转炉中普遍使用。由于炉衬 各部位侵蚀程度不一样,砌炉时应对易侵蚀部位采取强化措施,使炉衬侵蚀均衡, 提高炉龄。 2)系统炼钢工艺 首先要采用精料方针,实现少渣操作,缩短冶炼周期,减轻高氧化铁炉渣对炉衬的 侵蚀。在工艺操作上优化造渣工艺,尽快形成碱度大于1.5的初期渣,提高冶炼一次 拉碳率和终点碳含量,在保证炉渣流动性的前提下提高熔渣中 MgO含量,降低FeO含 量。加强生产管理,系统优化生产组织,降低出钢温度。 3)炉衬修补 根据炉衬侵蚀情况,采用贴砖或喷补的方法,对侵蚀严重的部位进行修补。 4)造粘渣挂炉 造渣料中配用白云石或镁块,使渣中 MgO 含量达到饱和,并遵循“初期渣早化,过 程渣化透,终点渣做粘,出钢挂上”的造渣原则。使粘稠的炉渣能够附挂在炉衬表 面,形成熔渣保护层。 5)推广、完善溅渣护炉技术 溅渣护炉技术的出现大幅度提高了转炉炉衬的寿命,它的基本原理是利用MgO含量达 到饱和或过饱和的炼钢终点渣,通过氧枪喷出高压氮气,将渣子溅起到炉衬上,在 炉衬表面形成一层高熔点的溅渣层,并与炉衬烧结附着。这个溅渣层具有较好的耐 蚀性,从而有效保护炉衬,减缓了炉衬的损坏程度。

九、炼钢工艺事故控制
9.1 C 成分出格原因 造成钢水C成分不合格的主要原因有以下几方面: (1)、终点C判断不合适或熔池搅拌效果差,出钢钢水成 分不均匀 ( 2 )、合金碳含量或增碳剂回收率不稳定,导致增碳估 计不准; (3)、增碳剂加入控制不当(高碳钢生产过程中); (4)、钢包钢水成分不均匀或成分检验波动大 (5)、补炉第一炉补炉料脱落或烟道积渣脱落 (6)、精炼电极增C; (7)、覆盖剂增C。

9.2 合金成分出格原因
统计造成钢水硅锰及微合金成分出格的主要原因: (1)装入量变化或过程喷溅严重造成出钢量变化后未及时调整合金 加入量。 (2)入炉原料(铁水、废钢)成分波动造成的钢水终点余锰、钒波 动,目前我厂铁水钒含量较高(0.030%以上)。 (3)出钢口、炉口下渣,硅、铝等易氧化合金氧化。 (4)合金加入方法(加入顺序、加入点控制)不对或钢包底吹搅拌 效果差,锰铁等重质合金沉淀于钢包死角未熔化,后续处理过程 钢水锰含量超标。 (5)操作人员上错或称错合金。 (6)合金工对合金收得率估计或合金加入量计算失误等。 (7)冶炼回炉钢时,终点余锰、铬、钒等元素含量高 (8)合金加料系统故障,上一炉次合金未加完。

9.3 P成分出格原因
造成钢水磷成分出格的主要原因: (1)装入铁水含硅高、带渣过多,石灰等造渣料质量差造成炉渣碱 度低脱磷效率低。 (2)终点钢水温度过高,冶炼后期回P。 (3)出钢下渣。 (4)合金含P量高。 (5)采用鱼雷罐进铁时,铁水成分波动大、铁水成分化验或传送不 及时,导致终渣碱度低、终点磷含量高 (6)转炉高位料仓卡料,石灰等造渣料加入量不够,终渣碱度低 1、强化吹炼化渣操作,在炼钢工艺控制过程中,炉渣脱磷是主要任 务之一,在吹炼过程中,脱磷任务的完成主要集中在前期。因此, 控制好前期来渣时间,使其迅速造成具有一定碱度、流动性、氧 化性良好的炉渣,控制、避免中期“返干”产生回磷,使终点钢 中磷含量达到所炼钢种的要求,是避免磷高的主要措施。 2、时应尽量避免出钢过程下渣回磷,使用适量的净化剂亦能有效的 防止回磷。 3、发现冶炼过程升温、脱碳不正常时,应等成分出钢。

9.4 S成分出格原因
造成钢水硫出格的主要原因:

(1)铁水、废钢、造渣料等原料质量波动,硫含量增加。
(2 )吹炼过程中熔渣的流动性差、碱度低或渣量太少、后期钢水 温度低造成转炉脱硫率低引起的钢水S高。

钢水S高主要受原料S含量波动造成,对高S铁水、冶炼高级别钢 种或探伤板时必须经过铁水预处理。 当入炉S含量超出钢种规程要求时,转炉采取高温放钢和增加顶 渣加入量的方式提高钢包脱S率。 对于走CAS路线直接上机的钢种发现S超标时,应组织上LF炉进行 脱S处理,避免产生低温回炉事故。

9.5 高低温钢事故
1)现场测温设备故障或测温不准确。 2)铁水废钢配比不当或铁水温度、硅含量低,导致终点 温度低。

3)出钢时间长、出钢温降大。
4 ) CAS 、 LF 钢水成分传送不及时,处理后期补加合金导 致钢水低温。

5)钢包烘烤不好,包低、包壁结冷钢包温降大。
6)出钢后等待时间过长,温降大造成的钢水低温。

预防措施: 1)根据铸机情况及钢种,准确确定出钢温度及钢包况。 2)坚持出钢前确认钢包包况,系统考虑温降情况,正确 判断各工艺温降。 3)以铸机为中心,采取积极措施保证合适的到铸机站温

度。
4)对特殊情况进行预案预控,以准确控制温度。

9.6 造成氧枪粘钢、漏水、回火事故的主要原因为:
1)吹炼过程炉渣未化好、化透,流动性差,金属喷溅严重造成的氧枪 粘钢、化枪和粘烟道。 2)吹炼过程枪位过低、氧压过大,造成钢水。 3)长期吊枪操作或矿石一次性加入量过大,导致熔池温度波动大、熔 池反应剧烈,喷溅严重。 4)氧枪喷头设计不合理或炉容比过小。 5)氧枪冷却水压力流量过低造成的化枪。 6)吹炼过程氧压低造成的回火事故,导致氧枪喷头熔化。 7)氧枪管路内有异物或磨损严重损坏造成的回火事故。 8)冶炼过程中,烟道、氧枪漏水或烟罩大块积渣落入炉内。

预防措施: 1)控制渣中(FeO)%适中,使用适当的枪位及矿 石加入量。 2)一旦发生喷溅,适当缓枪或降低氧压,减缓反 应,然后再降枪。 3)开吹枪位不能过低,避免接触点燃废钢化枪。 4)保证合理的喷头参数、供氧参数、炉容比。 5)冶炼过程发现火焰异常时,应立即提枪停止冶 炼,防止重大冶炼事故发生。

10、 转炉炼钢的主要技术经济指标
1.转炉炼钢金属料消耗 2.转炉钢铁料消耗 3.转炉日历利用系数 4.转炉日历作业率 5转炉吹损率 6.成本控制

转炉炼钢的主要技术经济指标

1.转炉炼钢金属料消耗 是指每炼一吨钢需要消耗多少千克金属料 入炉金属料量(kg) 金属料消耗(kg/t)= —————————— 合格钢产量(t)

金属料包括钢铁料量(即生铁及铁水、废钢), 其它原料含铁量(如铁矿石,铁皮等)和合金料量。

转炉炼钢的主要技术经济指标

2.转炉钢铁料消耗

是指每炼一吨钢转炉需要消耗多少千克钢铁料
入炉钢铁量(kg) 钢铁料消耗(kg/t)= —————————— 合格钢产量(t) 钢铁料=生铁量+废钢量+铁水量。

转炉炼钢的主要技术经济指标

3.转炉日历利用系数

是指转炉在日历工作时间内,每公称吨容积每 日所生产的合格钢产量。
合格钢产量(t) 转炉日历利用系数(t/公称吨.日)= ——————————— 转炉公称吨×日历日数

转炉炼钢的主要技术经济指标
4.转炉日历作业率
是指转炉炼钢作业时间,占日历工作时间 的百分比,它说明转炉设备的利用情况
炼钢作业时间(h) 转炉日历作业率(%)=——————————— % 炉座数*日历时间(h)

转炉炼钢的主要技术经济指标

5转炉吹损率

是指转炉在炼钢过程中,喷溅和烧损的金属量 占入炉金属料量的百分比。
入炉金属料量(t)—出钢量(t) 转炉吹损率%=—————————————————% 入炉金属料量(t)

转炉炼钢的主要技术经济指标 6.成本控制 炼钢成本主要包括以下几个方面: (1)材料费(铁水、废钢、生铁、合金料、造渣料、耐材 等费用); (2)动力费用(水、电、风、气等费用); (3)工资费用; (4)福利费用; (5)制造费用(固定费用、变动费用); (6)其它费用。
(1)+(2)+(3)+(4)+(5)+(6)(元)

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吨钢成本(元/吨)=———————————————————— 钢产量(吨)

谢谢!


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