唐鋼一鋼軋廠現(xiàn)有3座150 t頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐，3座LF鋼包精煉站，2座雙工位RH精煉站和2臺雙流板坯連鑄機（分別為1700連鑄和1810連鑄）[1]，設計年產(chǎn)能為450萬t，目前主要產(chǎn)品為低碳冷軋料、中碳結構鋼、耐候鋼、焊絲鋼等，產(chǎn)品產(chǎn)量占到總產(chǎn)量的70%以上。

2019年開始，為響應公司提產(chǎn)增效的號召，一鋼軋廠基于目前的生產(chǎn)條件充分發(fā)掘設備、工藝潛力，進行了縮短轉(zhuǎn)爐冶煉周期的相關研究。

1.   現(xiàn)狀

轉(zhuǎn)爐冶煉周期統(tǒng)計方法為本爐次吹煉開始時間到下一爐次吹煉開始時間，統(tǒng)計鋼種包括SS400、SPHC系列鋼種，數(shù)據(jù)采自2019年1月—4月，對比鐵耗760~1000 kg/t（每隔30 kg/t列為一組）的轉(zhuǎn)爐冶煉周期如圖1所示，從統(tǒng)計結果可知，鐵耗在850~970 kg/t時轉(zhuǎn)爐冶煉周期處于較低水平，鐵耗在910~940 kg/t時的轉(zhuǎn)爐冶煉周期33.8 min在各對比組中周期最短。

以鐵耗910~940 kg/t下轉(zhuǎn)爐冶煉周期為研究對象，對轉(zhuǎn)爐冶煉操作細化分解為吹煉過程、拉碳過程、出鋼過程等共計10個步驟，列出轉(zhuǎn)爐冶煉各步驟所占時間的pareto圖如圖2所示。

從圖2可以發(fā)現(xiàn)，影響轉(zhuǎn)爐冶煉周期的主要包括吹煉過程、出鋼過程、拉碳過程和濺渣過程，所占比例高達83.6%，降低這4個過程所消耗的時間可有效縮短轉(zhuǎn)爐冶煉周期。

結合我廠的實際控制水平和其他生產(chǎn)廠對標情況，最終我廠制定了轉(zhuǎn)爐冶煉周期的目標為24 min[2]。

2.   影響因素分析

分別從吹煉過程、出鋼過程、拉碳過程和濺渣過程查找原因，對影響轉(zhuǎn)爐冶煉周期的因素逐級分析，從各過程控制時間長的一次原因入手，最多分析到五次原因，共計梳理出末端因素17項，通過相關性試驗，得到主要因素分別為：1）氧槍噴頭設計喉口直徑小，吹煉過程供氧強度低，導致吹煉時間較長；2）鐵水預處理扒渣效果和石灰質(zhì)量較差，易導致吹煉過程造渣效果不好，影響預處理脫硫和轉(zhuǎn)爐脫磷效果，導致一次拉碳率低，吹煉和拉碳時間較長；3）轉(zhuǎn)爐出鋼口設計內(nèi)徑較小，影響出鋼時間。下面針對以上幾個主要因素進行措施優(yōu)化。

3.   優(yōu)化措施及改善效果

3.1   優(yōu)化氧槍噴頭結構

提高氧槍供氧強度可有效促進轉(zhuǎn)爐內(nèi)碳氧反應，提高脫碳速率，從而縮短吹氧時間[3]。2019年5月，為提高氧槍噴頭的供氧強度，一鋼軋廠聯(lián)合氧槍噴頭供應商共同設計、開發(fā)大流量氧槍噴頭，擬在相同氧壓條件下提高供氧強度（圖3），將喉口直徑由35增加至39 mm，出口直徑由48.5增加至50.7 mm（表1），供氧強度由3.3提高至3.8 m3/（min·t），理論吹氧時間可縮短至12 min以內(nèi)[4−6]。

分別統(tǒng)計2019年4月和6月的平均吹煉時間，措施實施后，供氧強度平均提高0.34 m3/（min·t），吹煉時間由15.42縮短至11.67 min，轉(zhuǎn)爐冶煉周期可縮短3.75 min。

3.2   改善生石灰塊質(zhì)量

生石灰塊（以下簡稱石灰）是轉(zhuǎn)爐吹煉過程中造渣的重要原料，質(zhì)量好的石灰具有有效CaO高、粒度均勻適中（一般為10~50 mm）、活性度高（一般要求≥350）和強度高等特點。在石灰料倉對石灰檢查中發(fā)現(xiàn)存在石灰生燒、粒度不均、石灰易粉碎等問題，因石灰中有效CaO較低，爐渣堿度偏低無法提供良好的脫磷、脫硫條件，造渣劑使用量增加又導致渣量增加不利于控制金屬收得率。

針對這些問題，我廠制定了石灰合格率＞95%的目標，具體措施如下：1）在原有常規(guī)每月2次檢查計劃中增加每周隨機抽查1~2次，主要對剛卸車的石灰進行水化實驗，對石灰粒度、成分和活性度的檢查、化驗，評價石灰的水化速度和水化后殘留物多少；2）完善班組檢查機制，每班對石灰進行水化試驗并記錄，對有異常石灰的車次及時叫停卸車并反饋相關負責人采取進一步措施。

通過以上措施的實施，6月份外購石灰質(zhì)量合格率達到96.68%，繼續(xù)跟蹤石灰質(zhì)量情況和使用效果，外購石灰質(zhì)量合格率在96.68%~98.12%，跟蹤轉(zhuǎn)爐終渣堿度也較5月份平均爐渣堿度2.74提高至2.85~2.91，可滿足煉鋼要求，如圖4~5所示。

3.3   提高鐵水預處理扒渣效果

為減輕轉(zhuǎn)爐和LF精煉的脫硫壓力，往往采用鐵水預處理脫除部分硫。一鋼軋廠裝備2座預處理脫硫站采用噴吹顆粒鎂工藝，具有脫硫處理時間短的優(yōu)勢，但因唐鋼高爐設置較分散、鐵水運輸距離相差較大，魚雷罐需要倒罐站將鐵水折入鐵包才能進入煉鋼工序，環(huán)保形勢的日趨嚴峻等多種原因，一鋼軋廠經(jīng)常出現(xiàn)鐵水無法及時供應的問題，為保證生產(chǎn)節(jié)奏的穩(wěn)定，常規(guī)鋼種預處理扒渣率僅有50%~60%，扒渣效果極不理想。

為減少鐵水渣帶入導致的轉(zhuǎn)爐爐渣堿度低、渣量大等問題，提高鐵水預處理扒渣效果需要從2方面入手：一是提高預處理扒渣率至90%以上，二是提高扒渣后鐵水亮面率≥80%。5月份措施實施后，5~7月份扒渣率逐步提高到91.89%，鐵水亮面率符合要求，如圖6所示。

3.4   改善轉(zhuǎn)爐底吹效果

轉(zhuǎn)爐底吹系統(tǒng)通過從轉(zhuǎn)爐底部供氣，配合頂吹氧槍射流，可以提高轉(zhuǎn)爐內(nèi)鋼液的攪拌效果。良好的底吹制度可以減少爐內(nèi)死區(qū)，加快轉(zhuǎn)爐內(nèi)部碳氧反應，促進成分均勻化。

我廠轉(zhuǎn)爐最多可安裝8支底吹槍，因前期爐底維護方式等多種原因，在爐齡超過6000爐后底吹效果明顯減弱，影響吹煉時間的縮短和轉(zhuǎn)爐終點命中率的提高。為解決這個問題，我廠及時調(diào)整爐襯維護方案，每班檢測爐底渣層厚度，根據(jù)渣層厚度分別調(diào)整輕燒白云石加入量、補爐方案、單支底吹流量、濺渣物料加入量和濺渣槍位，并增加了底吹報警裝置，在單支底吹壓力＜0.2 MPa、單支流量＜25 m3/h時語音報警。方案實施后，截止8月29日，爐齡達到9644爐，未發(fā)生底吹槍堵塞的情況[7]。

3.5   改進出鋼口內(nèi)徑設計

轉(zhuǎn)爐出鋼口內(nèi)徑尺寸影響轉(zhuǎn)爐出鋼時間，為保證鋼水脫氧后產(chǎn)生的夾雜物有一定的上浮時間，同時減少過程溫降和增氮等問題。唐鋼150 t轉(zhuǎn)爐使用的是內(nèi)徑140 mm的出鋼口，出鋼時間平均為5.5 min，仍有縮短出鋼時間的能力，擬將出鋼口內(nèi)徑尺寸擴大至150 mm，理論出鋼時間可縮短40 s。并在5月份組織試驗5支新型出鋼口，出鋼時間縮短46 s，此后，轉(zhuǎn)爐全部采用150 mm內(nèi)徑出鋼口方案[8]。

3.6   其他措施及結果

1）調(diào)整廢鋼結構配比，減少破碎料使用量，6~7月份廢鋼配比合格率達到100%；

2）濺渣過程使用鎂碳護爐料代替石灰石塊和白云石塊，平均濺渣時間可由3.21縮短至1.48 min；

3）因石灰質(zhì)量、廢鋼配比、鐵水扒渣效果和轉(zhuǎn)爐底吹系統(tǒng)趨于穩(wěn)定，轉(zhuǎn)爐可應用不倒爐出鋼工藝，可減少搖爐時間和拉碳時間平均3.66 min[9]；

4）提高鋼包周轉(zhuǎn)率，鋼包加蓋，可減少鋼包溫度散失，減少轉(zhuǎn)爐出鋼溫低補吹的占比。

4.   結束語

1）通過優(yōu)化氧槍噴頭結構，供氧強度平均提高0.34 m3/（min·t），吹煉時間由15.42縮短至11.67 min，轉(zhuǎn)爐冶煉周期可縮短3.75 min；

2）通過改進出鋼口內(nèi)徑設計，由原始的140 mm設計內(nèi)徑改進為150 mm，出鋼時間由5.5 min平均縮短46 s；

3）通過濺渣過程使用鎂碳護爐料代替石灰石塊和白云石塊，平均濺渣時間可由3.21縮短至1.48 min，濺渣時間縮短1.73 min；

4）通過改善石灰質(zhì)量、調(diào)整廢鋼結構、提高鐵水扒渣率、維護轉(zhuǎn)爐底吹系統(tǒng)等多種措施，轉(zhuǎn)爐冶煉條件趨于穩(wěn)定，可應用不倒爐出鋼工藝，減少搖爐時間和拉碳時間共計3.66 min；

5）通過采取上述措施后，穩(wěn)定了生產(chǎn)條件，為縮短轉(zhuǎn)爐冶煉周期提供了有力保障，冶煉周期可由33.8 min降低9.91 min，最終降低至23.89 min，圓滿完成了我廠預設的轉(zhuǎn)爐冶煉周期目標。

文章來源——金屬世界