唐鋼一鋼軋廠現(xiàn)有3座150 t頂?shù)讖?fù)吹轉(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(jī)（分別為1700連鑄和1810連鑄）[1]，設(shè)計(jì)年產(chǎn)能為450萬t，目前主要產(chǎn)品為低碳冷軋料、中碳結(jié)構(gòu)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(yīng)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(shè)備、工藝潛力，進(jìn)行了縮短轉(zhuǎn)爐冶煉周期的相關(guān)研究。

1. 現(xiàn)狀

轉(zhuǎn)爐冶煉周期統(tǒng)計(jì)方法為本爐次吹煉開始時(shí)間到下一爐次吹煉開始時(shí)間，統(tǒng)計(jì)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(jì)結(jié)果可知，鐵耗在850~970 kg/t時(shí)轉(zhuǎn)爐冶煉周期處于較低水平，鐵耗在910~940 kg/t時(shí)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(xì)化分解為吹煉過程、拉碳過程、出鋼過程等共計(jì)10個(gè)步驟，列出轉(zhuǎn)爐冶煉各步驟所占時(shí)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(dá)83.6%，降低這4個(gè)過程所消耗的時(shí)間可有效縮短轉(zhuǎn)爐冶煉周期。

結(jié)合我廠的實(shí)際控制水平和其他生產(chǎn)廠對標(biāo)情況，最終我廠制定了轉(zhuǎn)爐冶煉周期的目標(biāo)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(shí)間長的一次原因入手，最多分析到五次原因，共計(jì)梳理出末端因素17項(xiàng)，通過相關(guān)性試驗(yàn)，得到主要因素分別為：1）氧槍噴頭設(shè)計(jì)喉口直徑小，吹煉過程供氧強(qiáng)度低，導(dǎo)致吹煉時(shí)間較長；2）鐵水預(yù)處理扒渣效果和石灰質(zhì)量較差，易導(dǎo)致吹煉過程造渣效果不好，影響預(yù)處理脫硫和轉(zhuǎn)爐脫磷效果，導(dǎo)致一次拉碳率低，吹煉和拉碳時(shí)間較長；3）轉(zhuǎn)爐出鋼口設(shè)計(jì)內(nèi)徑較小，影響出鋼時(shí)間。下面針對以上幾個(gè)主要因素進(jìn)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(jié)構(gòu)

提高氧槍供氧強(qiáng)度可有效促進(jìn)轉(zhuǎn)爐內(nèi)碳氧反應(yīng)，提高脫碳速率，從而縮短吹氧時(shí)間[3]。2019年5月，為提高氧槍噴頭的供氧強(qiáng)度，一鋼軋廠聯(lián)合氧槍噴頭供應(yīng)商共同設(shè)計(jì)、開發(fā)大流量氧槍噴頭，擬在相同氧壓條件下提高供氧強(qiáng)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(qiáng)度由3.3提高至3.8 m3/（min·t），理論吹氧時(shí)間可縮短至12 min以內(nèi)[4−6]。

分別統(tǒng)計(jì)2019年4月和6月的平均吹煉時(shí)間，措施實(shí)施后，供氧強(qiáng)度平均提高0.34 m3/（min·t），吹煉時(shí)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(qiáng)度高等特點(diǎn)。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(dǎo)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(biāo)，具體措施如下：1）在原有常規(guī)每月2次檢查計(jì)劃中增加每周隨機(jī)抽查1~2次，主要對剛卸車的石灰進(jìn)行水化實(shí)驗(yàn)，對石灰粒度、成分和活性度的檢查、化驗(yàn)，評價(jià)石灰的水化速度和水化后殘留物多少；2）完善班組檢查機(jī)制，每班對石灰進(jìn)行水化試驗(yàn)并記錄，對有異常石灰的車次及時(shí)叫停卸車并反饋相關(guān)負(fù)責(zé)人采取進(jìn)一步措施。

通過以上措施的實(shí)施，6月份外購石灰質(zhì)量合格率達(dá)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(yù)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(yù)處理脫除部分硫。一鋼軋廠裝備2座預(yù)處理脫硫站采用噴吹顆粒鎂工藝，具有脫硫處理時(shí)間短的優(yōu)勢，但因唐鋼高爐設(shè)置較分散、鐵水運(yùn)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(jìn)入煉鋼工序，環(huán)保形勢的日趨嚴(yán)峻等多種原因，一鋼軋廠經(jīng)常出現(xiàn)鐵水無法及時(shí)供應(yīng)的問題，為保證生產(chǎn)節(jié)奏的穩(wěn)定，常規(guī)鋼種預(yù)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(dǎo)致的轉(zhuǎn)爐爐渣堿度低、渣量大等問題，提高鐵水預(yù)處理扒渣效果需要從2方面入手：一是提高預(yù)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(shí)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(yīng)，促進(jìn)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(hù)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(shí)間的縮短和轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)命中率的提高。為解決這個(gè)問題，我廠及時(shí)調(diào)整爐襯維護(hù)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(bǔ)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(bào)警裝置，在單支底吹壓力＜0.2 MPa、單支流量＜25 m3/h時(shí)語音報(bào)警。方案實(shí)施后，截止8月29日，爐齡達(dá)到9644爐，未發(fā)生底吹槍堵塞的情況[7]。

3.5 改進(jìn)出鋼口內(nèi)徑設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)爐出鋼口內(nèi)徑尺寸影響轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)間，為保證鋼水脫氧后產(chǎn)生的夾雜物有一定的上浮時(shí)間，同時(shí)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(shí)間平均為5.5 min，仍有縮短出鋼時(shí)間的能力，擬將出鋼口內(nèi)徑尺寸擴(kuò)大至150 mm，理論出鋼時(shí)間可縮短40 s。并在5月份組織試驗(yàn)5支新型出鋼口，出鋼時(shí)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(jié)果

1）調(diào)整廢鋼結(jié)構(gòu)配比，減少破碎料使用量，6~7月份廢鋼配比合格率達(dá)到100%；

2）濺渣過程使用鎂碳護(hù)爐料代替石灰石塊和白云石塊，平均濺渣時(shí)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(yīng)用不倒?fàn)t出鋼工藝，可減少搖爐時(shí)間和拉碳時(shí)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(bǔ)吹的占比。

4. 結(jié)束語

1）通過優(yōu)化氧槍噴頭結(jié)構(gòu)，供氧強(qiáng)度平均提高0.34 m3/（min·t），吹煉時(shí)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(jìn)出鋼口內(nèi)徑設(shè)計(jì)，由原始的140 mm設(shè)計(jì)內(nèi)徑改進(jìn)為150 mm，出鋼時(shí)間由5.5 min平均縮短46 s；

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

4）通過改善石灰質(zhì)量、調(diào)整廢鋼結(jié)構(gòu)、提高鐵水扒渣率、維護(hù)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(yīng)用不倒?fàn)t出鋼工藝，減少搖爐時(shí)間和拉碳時(shí)間共計(jì)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(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)爐冶煉周期目標(biāo)。

文章來源——金屬世界