150 t提釩轉(zhuǎn)爐氧槍改造實(shí)踐

高建國(guó) 宋慧強(qiáng) 方 鳴 劉玉偉 崔 曉 王世釗

(河鋼集團(tuán)承德分公司)

150t提釩轉(zhuǎn)爐氧槍改造實(shí)踐

高建國(guó) 宋慧強(qiáng) 方 鳴 劉玉偉 崔 曉 王世釗

(河鋼集團(tuán)承德分公司)

通過(guò)分析原有提釩轉(zhuǎn)爐氧槍在使用過(guò)程中釩渣品位、半鋼余釩等經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的現(xiàn)狀,對(duì)提釩氧槍噴頭喉口直徑、出口直徑等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了工藝改造，改造后實(shí)踐證明改造后的氧槍在實(shí)際使用過(guò)程中取得了較好的應(yīng)用效果，說(shuō)明對(duì)提釩氧槍改造是合理的、可行的。

提釩轉(zhuǎn)爐 氧槍 改造

0 前言

河鋼集團(tuán)承德分公司因擁有含釩磁鐵礦資源而成為中國(guó)北方的重要的釩產(chǎn)業(yè)基地，在生產(chǎn)規(guī)模不斷的擴(kuò)大下，A廠150 t提釩轉(zhuǎn)爐投入運(yùn)行后，在生產(chǎn)期間，釩渣品位一直處于較低水平，提釩轉(zhuǎn)爐釩渣生產(chǎn)品位僅為11.35%，半鋼余釩居高不下，造成150 t提釩轉(zhuǎn)爐的釩渣品位和釩回收率指標(biāo)與B廠、C廠實(shí)際提釩指標(biāo)存在較大差距。通過(guò)對(duì)影響提釩經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)分析，決定對(duì)A廠150 t提釩轉(zhuǎn)爐氧槍進(jìn)行改造，以達(dá)到改善提高提釩各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的目的。

1 轉(zhuǎn)爐主要參數(shù)

150 t提釩轉(zhuǎn)爐為確保實(shí)現(xiàn)良好的冶金效果，采用頂?shù)讖?fù)合噴吹設(shè)計(jì)，其中氧槍噴頭采用紫銅鍛造工藝制成，噴孔為四孔均布，8塊轉(zhuǎn)爐底吹磚按爐底內(nèi)外環(huán)分塊布置，為保證爐役后期底吹效果，8塊底吹磚均可在線熱更換，轉(zhuǎn)爐主要參數(shù)見(jiàn)表1。

2 氧槍參數(shù)的選取與確定

2.1 供氧參數(shù)

2.1.1 供氧時(shí)間

供氧時(shí)間是直接影響轉(zhuǎn)爐作業(yè)率的一項(xiàng)重要指標(biāo)，為保證1座提釩轉(zhuǎn)爐對(duì)2座煉鋼轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)匹配要求，提釩轉(zhuǎn)爐冶煉周期需控制在19 min以內(nèi)，提釩轉(zhuǎn)爐的純供氧時(shí)間需控制在7 min以內(nèi)。

表1 150噸提釩轉(zhuǎn)爐主要參數(shù)

2.1.2 供氧量

根據(jù)A廠提釩的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在鐵水提釩過(guò)程中，噸鋼耗氧量控制在8 Nm3/t～12 Nm3/t就可以達(dá)到較好的冶煉效果，按10 Nm3/t計(jì)算，可以確定供氧量為16 000 Nm3/h～18 000 Nm3/h。

2.1.3 供氧強(qiáng)度

供氧時(shí)間、供氧量確定后，通過(guò)計(jì)算提釩轉(zhuǎn)爐的供氧強(qiáng)度為1.62 Nm3/t.min ～1.82 Nm3/t.min。

2.1.4 吹煉氧壓與出口馬赫數(shù)Me

馬赫數(shù)越高，對(duì)改善提釩轉(zhuǎn)爐的動(dòng)力學(xué)條件越有利，但過(guò)高的馬赫數(shù)容易造成噴濺和粘槍，不利于生產(chǎn)的穩(wěn)定性，根據(jù)多年的提釩實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確認(rèn)為提釩氧槍的馬赫數(shù)選為2.0比較合理，氧槍使用壓力為0.7 MPa～0.9 MPa。

2.2 氧槍噴頭參數(shù)

氧槍噴頭參數(shù)是氧槍設(shè)計(jì)是否合理的一項(xiàng)重要指標(biāo)，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的好壞都與都與氧槍噴頭有著密不可分的聯(lián)系，重點(diǎn)對(duì)氧槍孔數(shù)、喉口直徑、出口直徑以及噴孔夾角等關(guān)鍵工藝參數(shù)進(jìn)行分析。

2.2.1 氧槍噴頭孔數(shù)的選擇

由于B廠、C廠150 t提釩轉(zhuǎn)爐四孔噴頭的氧槍已經(jīng)取得了較好的提釩經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，同時(shí)考慮到150 t提釩轉(zhuǎn)爐的槍體直徑，確定150 t提釩轉(zhuǎn)爐的氧槍噴頭孔數(shù)還是為原來(lái)的四孔噴頭。

2.2.2 氧槍噴頭夾角的選擇

150 t提釩轉(zhuǎn)爐氧槍噴頭夾角原設(shè)計(jì)為12 °，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，提釩終點(diǎn)的釩渣渣狀偏稀，出鋼過(guò)程中釩渣流失比例高，增大氧槍的噴頭夾角不利于維持較好的釩渣渣狀，同時(shí)結(jié)合我廠鐵水Si+Ti%含量波動(dòng)較大等客觀因素，150 t提釩轉(zhuǎn)爐氧槍噴頭夾角重新選取為11 °。

2.2.3 氧槍喉口直徑和出口直徑的選擇[1]

在能夠保證150 t提釩轉(zhuǎn)爐的提釩冶煉周期與煉鋼周期的匹配的前提條件下，原設(shè)計(jì)的150 t提釩轉(zhuǎn)爐氧槍由于供氧強(qiáng)度過(guò)大，不利于延長(zhǎng)鐵水釩的低溫氧化時(shí)間，造成熔池升溫速度過(guò)快、吹煉時(shí)間短，熔池?cái)嚢璨怀浞帧脘撚噔C高，釩渣稀等不利因素，因此從延長(zhǎng)釩氧化的轉(zhuǎn)化時(shí)間的角度出發(fā)，經(jīng)過(guò)計(jì)算，將氧槍的喉口直徑由原來(lái)的37.0 mm改為32.8 mm，喉口直徑由原來(lái)的47.5 mm改為42.3 mm，具體氧槍工藝參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 改造前后氧槍主要參數(shù)對(duì)比情況

2.3 氧槍槍位控制

氧槍槍位控制的高低主要受氧槍噴頭Me的影響，氧槍槍位使用的是否合理，主要體現(xiàn)在保證一定熔池沖擊深度的同時(shí)，還要避免因槍位過(guò)低而造成燒槍，因此要保證正常的冶煉操作，除氧槍噴頭設(shè)計(jì)合理外，還應(yīng)準(zhǔn)確控制吹煉過(guò)程的槍位，確定氧槍高度的經(jīng)驗(yàn)公式如下：

H=bPDe[2]

式中：H——氧槍噴頭端面距熔池液面的高度，mm；P——供氧壓力,MPa；De——噴頭出口直徑，mm；b——系數(shù)(b=30～60)。

按上述公式計(jì)算，氧槍槍位為1.30m～1.50m，A廠根據(jù)提釩轉(zhuǎn)爐氧槍控制的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，考慮到提釩動(dòng)力學(xué)條件較差的影響因素，確定氧槍使用槍位為1.20m～1.40m。

3 氧槍射流特征試驗(yàn)

為進(jìn)一步確定新設(shè)計(jì)的氧槍參數(shù)是否合理，我們對(duì)氧槍噴頭進(jìn)行了射流特征試驗(yàn)，具體情況如圖1和圖2所示。

從圖1和圖2可以看出，氧槍的射流特征能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求，射流之間未出現(xiàn)相互抽引和混摻現(xiàn)象，能夠保持較好的沖擊力，利于提高提釩轉(zhuǎn)爐的動(dòng)力學(xué)條件。

4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)及效果分析

(a) 氧壓0.9 Mpa (b) 氧壓0.8 Mpa

(a) 氧壓0.7 Mpa (b) 氧壓0.8 Mpa

在鐵水條件相近時(shí)，通過(guò)跟蹤試驗(yàn)的四孔氧槍與原四孔氧槍主要指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表3。

4.1 平均氧耗

通過(guò)對(duì)提釩氧槍噴頭改造，試驗(yàn)四孔氧槍的喉口直徑縮小4.2mm，噴孔出口直徑縮小5.2mm，提釩過(guò)程中有效避免了熔池升溫速度過(guò)快的現(xiàn)狀，進(jìn)一步延長(zhǎng)了鐵水釩的低溫氧化時(shí)間和碳氧化速率，使用試驗(yàn)四孔氧槍過(guò)程中平均氧耗達(dá)到1 815m3/爐，較原四孔氧槍氧耗提高495m3/爐，氧耗平均提高3.0m3/t。

表3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的對(duì)比情況

4.2 釩渣品位

在新型提釩試驗(yàn)氧槍過(guò)程中釩渣平均品位為12.48%，較原四孔氧槍的提釩釩渣品位提高1.13%，釩渣渣狀得到明顯的改善，提釩各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了B廠、C廠的水平，達(dá)到了提釩氧槍改造的目標(biāo)。

4.3 半鋼余[V]、余[C]

半鋼余釩較原氧槍吹煉時(shí)半鋼的余釩降低0.011%，半鋼余碳提高0.08%，釩回收率由原來(lái)的67.32%提高到70.28%，達(dá)到了改造后的預(yù)期目標(biāo)。

4.4 提釩周期

在提釩轉(zhuǎn)爐底吹強(qiáng)度為0.04m3/min·t的條件下，使用試驗(yàn)四孔氧槍和原四孔氧槍時(shí)提釩周期分別為18.32min和17.25min，試驗(yàn)氧槍的冶煉周期較原四孔氧槍的冶煉周期增加1.07min，但滿足19min以內(nèi)的提釩冶煉周期，不影響提釩與煉鋼的冶煉周期匹配問(wèn)題。

5 結(jié)論

為滿足提釩的需要，對(duì)提釩氧槍的喉口、出口直徑進(jìn)行了改造，將將氧槍的喉口直徑由原來(lái)的37.0mm改為32.8mm，噴孔出口直徑由原來(lái)的47.5mm改為42.3mm，改造后重新對(duì)供氧強(qiáng)度、供氧時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，取得了較好的實(shí)踐效果，通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證可得到如下結(jié)論：

(1)對(duì)提釩氧槍的喉口直徑分別由原來(lái)的37.0mm改為32.8mm，噴孔出口直徑由原來(lái)的47.5mm改為42.3mm，噴頭出口夾角由12 °改為11 °是合理的、可行的，可以保證整體吹煉平穩(wěn)。

(2)通過(guò)實(shí)踐證明，提釩氧槍改造后，提釩回收率由67.32%提高至70.28%，釩渣品位由11.35%提高至12.48%，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)可以穩(wěn)定達(dá)到B廠、C廠水平，已正式推廣使用。

[1] 李傳薪. 鋼鐵廠設(shè)計(jì)原理(下冊(cè))[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1997：165-166.

[2] 鄭沛然. 煉鋼學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1994：57-58.

PRACTICE OF REFORMING OXYGEN LANCE FOR 150 T VANADIUM CONVERTE

Gao Jianguo Song Huijiang Fang Ming Liu Yuwei Cui Xiao Wang Shizhao

(Cheng Steel of HBIS Group )

Through the analysis of status of economic and technical indicators such as the grade of vanadium slag,half steel vanadium in the process of the original vanadium extraction converter oxygen lance, technological transformation of the key parameters are carried out such as the oxygen lance nozzle throat diameter, outlet diameter. After the transformation, the practice proved that the oxygen lance has achieved good application effect in practice in the process of using, illustrate the transformation of vanadium oxygen lance is reasonable and feasible.

V converter oxygen lance transform

國(guó)，工程師，河北.承德(067002)，河鋼集團(tuán)承德分公司板帶事業(yè)部；

2017—1—17