转炉定量留渣-溅渣-全留渣的工艺实践

转炉定量留渣-溅渣-全留渣的工艺实践2012.06.20一、前言通常，转炉溅渣工艺一般有如下两种模式：溅渣—不留渣，溅渣—留渣或部分留渣。由于受操作水平、铁水带渣量、铁水成分和其它原辅材料质量不稳定等因素影响，致使转炉终渣量较大(渣量≥120Kg/t钢)；不仅使转炉吹炼过程易造成喷溅，而且导致溅渣效果差，各项消耗指标也比较高。据此，国丰第二炼钢厂针对现有溅渣工艺技术条件，对溅渣相关参数进行了系统研究，对溅渣—渣量、炉渣状态、氮气压力、时间、枪位及留渣冶炼合理控制进行系统分析，对工艺技术参数进行重新设计，总结出适应国丰第二炼钢厂的定量留渣—溅渣—全部留渣工艺模式。二、原料条件与工艺参数国丰第二炼钢厂拥有40t顶吹转炉3座，4台矩/方坯连铸机，年产钢200万吨，主要生产Q195、20MnSi、40Mn、50Mn等钢种，生产Q195钢种时的原料条件与主要工艺参数如下：表1铁水条件项目温度，℃成分，%CSiMnPS范围1269~13384.12~4.570.32~0.450.31~0.440.086~0.1320.022~0.039均值13264.340.380.370.1090.027二、原料条件与工艺参数辅料化学成分，%SiO2CaOMgO镁球范围3.68~5.5711.53~14.7663.22~66.26均值4.6113.2962.47石灰范围0.52~6.2972.22~96.141.08~10.91均值2.7687.422.19生白云石范围1.40~3.5024.66~35.2520.68~25.64均值2.730.1122.46铁水渣范围28.21~38.5410.44~41.129.78~15.87均值31.9238.0410.21表2辅料条件二、原料条件与工艺参数表3装入量与造渣料加入量

装入量，吨/炉石灰，kg/吨钢镁球，kg/吨钢白云石，kg/吨钢范围44~4652~5811~1310~14均值45561212终点温度，℃成分，%CSiMnPS范围1645～16650.07-0.10痕迹0.08-0.15≤0.020≤0.020均值16550.09-0.120.0190.018表4转炉终点控制成分∑FeOSiO2CaOMgOR含量（%）范围18.49-22.6810.69-17.9546.91-52.118.30-15.042.8-3.2均值20.3614.7649.1310.973.1表5终渣成分控制三、定量留渣-溅渣-全留渣的工艺实践3.1转炉留渣量的确定根据各企业试验情况汇总得出溅渣留渣量计算经验公式如下：QS=0.301×W0.583式中：QS——转炉合适留渣量，tW——转炉公称吨位,t中小转炉一般要求溅渣层厚度10～20mm，根据二钢的转炉具体参数结合溅渣实践，满足10～20mm厚的溅渣层，需渣量为2～2.5吨即可。实际生产过程中，在拉碳、出钢等环节中会倒掉一部分渣，但出完钢后的总渣量仍在4吨以上。为保证定量留渣量在理论测算的基础上，对现场实际留渣量与转炉倾角的关系进行了标定，炼钢工可根据炉体侵蚀情况适当调整转炉倾角，保证定量留渣的渣量要求。三、定量留渣-溅渣-全留渣的工艺实践3.2终点炉渣控制对终点炉渣成分进行控制是为了保证转炉冶炼钢种的要求，同时也是保证炉渣具有适合护炉的熔点和黏度。影响终点炉渣熔点的主要因素是MgO、TFe和碱度等。炉渣熔化温度计算：T熔=0.7489%MgO+4.5017•R-10.5335%TFe+1582.84通过计算国丰二钢转炉终渣熔化温度约为1400℃。三、定量留渣-溅渣-全留渣的工艺实践3.2终点炉渣控制炉渣碱度和氧化铁含量是由原料、钢种和操作水平决定的，其中氧化铁含量变化范围较大，波动范围是18％-22％。为使溅渣层有足够的高温耐侵蚀性，需要调整渣中MgO含量达到过饱和状态。MgO饱和溶解度按下式计算：MgO=[a+b(SiO2)+c(SiO2)2]exp(-10391/T+5.5478)式中：a=7.989-0.1547(FeO)+0.0012132(FeO)2b=-0.4347+0.01034(FeO)c=0.01354三、定量留渣-溅渣-全留渣的工艺实践3.2终点炉渣控制根据理论分析计算和国内外溅渣护炉实践，确定终点渣MgO含量控制范围。表7终渣MgO含量控制范围终渣∑FeO，%终点渣MgO含量推荐值8~147~815~229~1123~3012~13根据二钢炉渣和温度控制情况，应保证转炉终渣MgO含量8～12%。三、定量留渣-溅渣-全留渣的工艺实践3.2终点炉渣控制然后根据炉渣∑FeO含量，制定不同的炉渣状态控制标准和相应的溅渣操作标准。具体参数见表7。表7不同渣态下的溅渣操作标准炉渣状态判断标准溅渣操作要点正常炉次∑FeO≤22%出钢倒渣后直接溅渣高氧化铁炉次∑FeO22~25%出钢倒渣后，视炉渣氧化性加入50～100kg改质剂或100～200kg生白云石，并来回摇炉，加快镁质材料的熔化。三、定量留渣-溅渣-全留渣的工艺实践3.3溅渣时间溅渣时间与渣量大小，溅渣枪位和压力等工艺因素均有关系，同时也必须充分考虑炉机匹配问题。溅渣时间可参考如下公式：

Hd/D=13.77+0.73（Q×h/d）0.33×t式中：H——转炉内衬高度.md——喷枪喉口直径.mmD——转炉内衬直径.mQ——氮气喷吹流量(标态).Nm3/hh——溅渣枪位.mt——溅渣时间.min三、定量留渣-溅渣-全留渣的工艺实践3.3溅渣时间理论计算国丰二钢溅渣时间应为2min左右，但原工艺均要求按3-4min控制，且操作人员不能根据炉渣状态调整相应的溅渣时间，导致氮气浪费现象严重。根据不同炉渣状况，对溅渣时间进行了优化，具体调整方案见表8。表8不同渣态下的溅渣时间控制炉渣状态判断标准时间控制正常炉次∑FeO≤22%1.5~2min（温度高溅渣时间按上限控制）高氧化铁炉次∑FeO>22%2.0~2.5min（温度高溅渣时间按上限控制）三、定量留渣-溅渣-全留渣的工艺实践3.4全留渣工艺传统的全留渣工艺存在兑铁、吹炼过程易喷溅，开吹点火困难等问题。该新工艺通过定量留渣，优化了溅渣量，结合装入制度、供氧制度、造渣制度、温度制度和终点控制的优化，成功解决传统全留渣工艺存在的问题。三、定量留渣-溅渣-全留渣的工艺实践3.5定量留渣-溅渣-全留渣工艺制度表9定量留渣-溅渣-全留渣工艺制度溅渣前渣量控制溅渣压力Mpa溅渣时间min溅渣枪位（标尺）m全留渣控制渣量适中（根据炉体侵蚀情况调整适当转炉倾角，保证留渣量2～2.5）且稳定1.1～1.31.5-2.51.5→0，交变溅渣枪位溅渣完毕全部留渣四、溅渣护炉效果与经济效益4.1溅渣护炉效果表10溅渣护炉效果对比项目炉龄炉漏炉事故次/炉役喷溅频率%冶炼周期min原工艺≤100003~510~1529现工艺≥1500003~527四、溅渣护炉效果与经济效益4.2消耗控制水平表112010年、2011年转炉工序主要工艺技术指标及对比年份钢铁料消耗（Kg/吨钢）耐材消耗（元/吨钢）石灰消耗（Kg/吨钢）氮气消耗（m3/吨钢）201010912.9864.330.3720111082.61.4554.3422.64对比-8.4-1.53-9.96-7.73实施留渣溅渣新工艺后钢铁料消耗降低了8.4kg/吨钢，石灰消耗降低了9.96kg/吨钢，补炉耐材消耗降低了1.53元/吨钢，氮气消耗降低7.73m3/吨钢。四、溅渣护炉效果与经济效益4.3经济效益从过程控制看，通过应用转炉定量留渣溅渣技术研究成果后，转炉冶炼保证了过程稳定，从而提高了金属收得率，降低了钢铁料消耗；按降低钢铁料消耗8.4kg/吨钢计算，年可降低钢铁料消耗效益：200×8.4×2.75×0.7×0.4=1293.6万元/年其中：200——年钢产量，万吨/年8.4——降低钢铁料消耗，kg/吨钢2.75——钢铁料成本，元/kg0.7——钢铁料消耗与留渣溅渣率相关系数0.4——项目本身贡献系数四、溅渣护炉效果与经济效益4.3经济效益溅渣后可利用热态渣提高转炉化渣效果，同时，可充分提高转炉初期渣碱度，从而提高转炉脱磷效果，达到降低石灰消耗的目的；按按降低石灰消耗9.96kg/吨钢计算，年可降低石灰消耗效益：200×9.96×0.4×0.8×0.4=254.97万元/年其中：200——年钢产量，万吨/年9.96——降低石灰消耗，kg/吨钢0.4——石灰成本，元/kg0.8——钢铁料消耗与留渣溅渣率相关系数0.4——项目本身贡献系数四、溅渣护炉效果与经济效益4.3经济效益通过应用转炉定量留渣溅渣技术研究成果后，溅渣效果较好，降低补炉耐材消耗。按降低耐材消耗0.49元/吨钢计算，年可降低耐材消耗效益：200×1.53×0.24×0.4=29.38万元/年其中：200——年钢产量，万吨/年1.53——降低耐材成本，元/吨钢0.24——耐材消耗与留渣溅渣率相关系数0.4——项目本身贡献系数四、溅渣护炉效果与经济效益4.3经济效益通过应用转炉定量留渣溅渣技术研究成果后，合理控制了溅渣参数，有效降低溅渣氮气消耗。按降低氮气消耗7.74m3/吨钢计算，年可降低氮气消耗效益：200×7.73×0.16×0.6×0.4=59.44万元/年其中：200——年钢产量，万吨/年7.73——降低氮气消耗，m3/吨钢0.16——氮气成本，元/m30.24——氮气消耗与留渣溅渣率相关系数0.4——项目本身贡献系数四、溅渣护炉效果与经济效益4.3经济效益总的来说，通过应用转炉定量留渣溅渣技术研究成果后，可有效降低钢铁料、石灰、补炉耐材和氮气消耗，综合可产生效益1537.39万元/年，并在一定程度上减少了磷高事故。五、结论（1）针对国丰二钢实际生产条件成功实践了