劉志鵬,黃宏虎,郭森林,趙 建
(新興鑄管股份有限公司煉鋼部,河北 邯鄲 056300)
根據(jù)公司整體生產(chǎn)平衡,每天鐵水量在7200t左右。為追求利潤最大化,要求降低鐵耗,增加產(chǎn)量。制定如下指標(biāo):鐵耗小于800㎏/t,產(chǎn)量大于9000t。根據(jù)以上指標(biāo)在消耗完鐵水的前提下制定了生產(chǎn)模式:一個(gè)連鑄鋼水直上+一個(gè)連鑄鋼水過精煉。生產(chǎn)后出現(xiàn)的最大問題是轉(zhuǎn)爐爐口粘鋼問題、爐口縮小,廢鋼加不進(jìn)去,延長加廢鋼時(shí)間,增加轉(zhuǎn)爐冶煉周期。轉(zhuǎn)爐冶煉周期延長,造成鐵水無法消耗完,被迫提高鐵耗,鋼水直上連鑄。沒有完成制定的生產(chǎn)指標(biāo)?,F(xiàn)從以下方面就轉(zhuǎn)爐爐口粘鋼問題進(jìn)行分析及制定解決措施。
吹煉開始前,鐵水溫度約為1200℃~1300℃時(shí),隨著吹煉過程的進(jìn)行,熔池溫度逐漸地升高,平均升溫速度為20℃/min~30℃/min。但不是直線升溫的,吹煉20%時(shí)間內(nèi)升溫較快;在20%~70%吹煉時(shí)間內(nèi),熔池升溫稍緩;在70%~100%的吹煉時(shí)間內(nèi),升溫速度又有所加快。根據(jù)升溫速度,繪制吹煉時(shí)間和熔池溫度變化的示意圖如圖1所示。
圖1 轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)間和熔池溫度變化的示意圖
轉(zhuǎn)爐兌鐵加廢鋼后,下氧槍進(jìn)行吹煉。吹煉前期由于鐵水溫度不高,硅、錳的氧化速度比碳快,開吹2min~4min內(nèi),硅、錳已基本上被氧化。同時(shí),大量鐵珠被氧化,表面生產(chǎn)一層氧化膜,或者生成FeO而進(jìn)入熔渣,此時(shí)脫碳速度又低,所以渣中(FeO)很快升高。一般達(dá)到18%~25%,平均值在20%左右。當(dāng)熔池溫度達(dá)到1368℃后,碳才開始氧化[1]。繼續(xù)吹煉,使熔池繼續(xù)升溫,吹煉5min~6min后,熔池溫度達(dá)到1368℃后,碳氧反應(yīng)速度大幅提升。中期熔池平均溫度升高,[C]還原(FeO)的能力增強(qiáng),脫碳速度大。所以中期渣中(FeO)比前期低,一般可降低到7%~12%。轉(zhuǎn)爐吹煉過程中碳氧化反應(yīng)如下所示:
熔渣區(qū) [C]+(FeO)=[Fe]+{CO}(乳濁液內(nèi)反應(yīng))。
鋼渣界面 [C]+(FeO)=[Fe]+{CO}。
鋼水中 [C]+[O]={CO}。
鋼液界面中 [C]+1/2{O2}={CO} (氧射流沖擊區(qū)凹坑處,直接氧化反應(yīng))。
備注:[C]表示鋼水中碳。(FeO)表示渣中氧化鐵。{CO}表示氣體一氧化碳。
轉(zhuǎn)爐吹煉中,由于氧氣射流和爐內(nèi)產(chǎn)生的CO氣體共同作用,引起氧氣射流與金屬液和爐渣之間的相互破碎,產(chǎn)生金屬-爐渣-氣泡的乳化液。射流對(duì)熔池的沖擊,造成熔池上層的波動(dòng)和飛濺,而且液相也被反射氣流及氧氣和CO氣泡向上推擠,造成熔池液面上漲。在熔池液面上漲的情況下,熔池中局部的飛濺、氣體的沖出、波浪的形成等都容易造成鋼-渣乳狀液從爐口溢出或者噴濺。
氧槍下槍吹煉后在氧氣沖擊下的凹坑處,就有碳氧反應(yīng)。但是受限于熔池溫度較低,碳氧反應(yīng)速度低,造成熔渣中(FeO)聚集。吹煉5min~6min以后,轉(zhuǎn)爐熔池溫度達(dá)到1368℃以上,碳氧開始反應(yīng)。碳氧反應(yīng)產(chǎn)生的CO氣體大量排出時(shí),帶動(dòng)鐵-渣從爐口溢出。以下對(duì)比各廠設(shè)備、工藝參數(shù),查找造成爐口粘鋼的原因和解決措施。
爐容比一般是轉(zhuǎn)爐新砌爐后爐內(nèi)自由空間的容積與金屬裝入量之比。目前,大多數(shù)轉(zhuǎn)爐的爐容比選擇在0.7~1.10之間。大轉(zhuǎn)爐的爐容比可以小些,小轉(zhuǎn)爐的爐容比要稍微大些。
表1 轉(zhuǎn)爐爐容比比值范圍
表2 各廠轉(zhuǎn)爐爐容比
爐容比大的爐子,吹煉前期熔池面上漲幅度小。本廠轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)容積72.69m3。出鋼量80t,爐容比是0.908m3/t。如出鋼量是90t,爐容比是0.807m3/t。對(duì)比發(fā)現(xiàn):如出鋼量達(dá)到90t,,爐容比0.807m3/t,偏小。
目前,國內(nèi)中小型轉(zhuǎn)爐的供氧強(qiáng)度通常在3.2m3/(min·t)~ 4.0m3/(min·t)的范圍內(nèi),平均為3.57m3/(min·t);國內(nèi)大型轉(zhuǎn)爐的供氧強(qiáng)度通常在2.8m3/(min·t)~3.6m3/(min·t)的范圍內(nèi),平均為3.15m3/(min·t)。轉(zhuǎn)爐煉鋼的氧氣流量和供氧強(qiáng)度主要取決于噴濺情況,通常應(yīng)在基本上不產(chǎn)生噴濺的情況下控制在上限上。
本廠爐容比偏小,容易產(chǎn)生噴濺。供氧強(qiáng)度控制在合理范圍內(nèi)。鐵水溫度低,鐵水物理熱少,化學(xué)熱和其他各廠相當(dāng)。雖然我們的鐵耗比蕪湖新興和天鋼聯(lián)合都要高,但是轉(zhuǎn)爐前期溫度還是太低,噴濺嚴(yán)重。后期因溫度不夠,有不同程度拉后吹的情況。前期低溫噴濺是造成爐口粘鋼的主要原因。
2019年4月2號(hào)~2019年4月4號(hào)生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
2號(hào)全天冶煉84爐,A#爐冶煉41爐,過精煉36爐,打爐口4次,加廢鋼卡爐口2次;B#爐冶煉43爐,過精煉9爐,打爐口3次。生產(chǎn)以A#爐過精煉為主,爐口正常,粘鋼較少。3號(hào)全天冶煉94爐,A#爐冶煉47爐,過精煉31爐,打爐口3次;B#爐冶煉47爐,過精煉14爐,打爐口3次。生產(chǎn)以A#爐過精煉為主,爐口粘鋼較少,打爐口時(shí)內(nèi)側(cè)粘鋼可以打掉。4號(hào)冶煉93爐,A#爐冶煉46爐,過精煉36爐,打爐口3次;B#爐冶煉47爐,過精煉8爐,打爐口3次。
(1)2019年4月2號(hào)~ 2019年4月4號(hào)生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析總結(jié)。轉(zhuǎn)爐平均入爐鐵水溫度達(dá)到1282℃(鐵水包里面平均加入1.6t破碎料),轉(zhuǎn)爐吹煉前期有溫度,吹煉過程基本平穩(wěn)。吹煉4min~6min,輕微起泡沫渣,爐口內(nèi)側(cè)有輕微粘鋼。對(duì)于爐口內(nèi)側(cè)處粘鋼,每班打爐口時(shí)順帶就把爐口內(nèi)側(cè)粘鋼清理掉,處理時(shí)間在10min以內(nèi)。
(2) 2019年4月9號(hào)~2019年4月11號(hào)生產(chǎn)數(shù)據(jù)。9號(hào)全天冶煉94爐,A#爐冶煉46爐,精煉38爐,打爐口3次,加廢鋼卡爐口1次;B#爐冶煉48爐,精煉8爐,打爐口3次。生產(chǎn)以A#爐過精煉為主,爐口內(nèi)側(cè)粘鋼。
10號(hào)全天冶煉95爐,A#爐冶煉47爐,精煉38爐,打爐口3次,加廢鋼卡爐口2次;B#爐冶煉48爐,精煉12爐,打爐口3次,加廢鋼卡爐口4次。生產(chǎn)以A#爐過精煉為主,兩座轉(zhuǎn)爐爐口內(nèi)側(cè)粘鋼,爐口偏小,加廢鋼卡爐口。
2019年4月9號(hào)~2019年4月11號(hào)。轉(zhuǎn)爐平均入爐鐵水溫度1258℃(鐵水包里面平均加入2.2t破碎料),雖然已經(jīng)提高了鐵耗,但是轉(zhuǎn)爐吹煉前期溫度依然低。吹煉4min~6min,起泡沫渣噴鋼和爐渣的混合物,爐口內(nèi)側(cè)粘鐵,粘鋼較多。爐口內(nèi)側(cè)粘鋼多,爐口縮小,加廢鋼困難,存在加廢鋼過程中廢鋼卡爐口加不進(jìn)爐內(nèi)的現(xiàn)象。
生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析
(1)2號(hào)~4號(hào)到煉鋼鐵水罐溫度和鐵水硅含量都比9號(hào)~11號(hào)要高,鐵水物理熱量和化學(xué)熱量高。
(2)9號(hào)~11號(hào)提高了焦炭加入量來補(bǔ)充前期熔池溫度。
(3)9號(hào)~11號(hào)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳含量低,通過降低終點(diǎn)碳含量來補(bǔ)充終點(diǎn)溫度。
綜合以上各設(shè)備、工藝因素,確認(rèn)轉(zhuǎn)爐爐口粘鋼原因如下:
(1)吹煉前期熔池溫度低,低溫噴濺造成爐口粘鋼。
(2)精煉爐次爐口粘鋼現(xiàn)象更嚴(yán)重。
(1)提高鐵水入爐溫度到1280℃以上。
(2)穩(wěn)定鐵水硅含量在0.3%~0.5%之間。
(3)加快鐵水周轉(zhuǎn)速度,不在煉鋼壓鐵,減少鐵水溫度損失。
(4)提高過精煉出鋼溫度1600°~1630°,能減輕爐口粘鋼的影響。
(5)兩座轉(zhuǎn)爐交替直上。
(6)利用停機(jī)時(shí)間氧氣燒爐口。