大型轉爐煉鋼工藝優化的研究

張 濤，吳振剛

（唐山鋼鐵集團有限責任公司生產制造部，河北 唐山 063000）

作為一家大型鋼鐵企業，唐鋼公司重視設備的投入，板坯連鑄和爐外精煉設備齊全，但由于工人多半是使用傳統小型轉爐的工人，因此面對大型轉爐，操控并不是很熟悉，因此出現了諸多的問題。最終經過不斷摸索研究，才解決了這一難題，使產量收益有了明顯的提高。

1 轉爐煉鋼工藝現場調查

為了能解決轉爐煉鋼工藝中所出現的問題，找到解決問題的途徑，因此而展開調查。具體操作為 ：將每爐的鐵水吹煉前后進行取樣比對，并對選取的金屬樣所含元素進行分析，有碳、硅、錳、磷、硫。渣樣進分析包括，有氧化鈣、氧化鎂、二氧化硅、五氧化二磷、三氧化二鋁、氧化錳及五氧化二硫等，對分析中的各種參數進行記錄。

1.1 吹煉前期脫磷率低

通過對倒爐取樣，記錄脫磷情況，如表1所示。

表1 國內各廠吹煉前期脫磷數據

如表 1 所示，在吹煉前期的脫磷率平均數值為百分之四十左右，低于其它三個鋼廠，半鋼中磷含量也要低于其他 3 個廠。這也恰恰說明唐鋼該廠的爐渣脫磷能力的利用程度并不理想。通過檢驗吹氧 5min 后的爐渣樣本，發現其爐渣中有很多石灰塊，且完全與石灰塊粘到一起而形成了很難進行脫磷反應的石灰坨。而化渣問題是冶煉工藝中十分重要的問題。研究可知吹煉后期，由于平均脫磷率比較低，因此把控鋼鐵質量方便很難達到理想狀態。

1.2 吹煉終點鋼水的碳氧積高

終點鋼水的碳氧積數值是評判冶煉工藝的重要指標，該廠吹煉終點鋼中氧含量如圖1所示。

1.3 轉爐頂吹供氧和底吹供氣情況

在國內大型轉爐生產優質低碳鋼時很少采用恒槍位吹煉法，往往是小轉爐鋼廠才會采用。通過查看化渣情況，想要通過改進噴頭參數、槍位曲線等相關方面來對生產進行優化。

圖1 吹煉終點 [C]與 [O]的關系

2 轉爐煉鋼工藝優化的主要措施

2.1 氧氣管道壓力損失和噴頭射流流場測定

管道壓力損失測定目的是為氧槍噴頭設計和制定供氧制度提供基礎數據。通過調研分析，該廠在冶煉過程中屬于氧氣管道耗損偏高的一方。

2.2 氧射流與熔池作用的水模試驗

通過噴濺試驗可看出，轉爐吹煉過程中化渣成都并不理想，這與金屬噴濺有著直接的關系。如果想要使這一情況得到改善，可通過優化噴頭參數來實現。

2.3 優化噴頭參數

分析得出轉爐吹煉工藝的主要問題是初期化渣不好，而想要解決該問題如前文所述，可通過優化噴頭參數來實現。通過增加噴孔，便可大大提升氧射流對熔池攪拌能力的影響，從而減少化渣的形成。

2.4 優化吹煉槍位曲線和加強透氣磚維護

吹煉過程中恒槍位操作已經不能滿足吹煉優質產品的要求。因此通過槍位曲線優化的方法，來控制渣中氧化鐵。

3 轉爐吹煉工藝優化效果

吹煉終點熔池成分及溫度 ：表 2 列出 29 爐吹煉終點統計數據。通過此表數據可看出該廠轉爐吹煉終點的鋼水、爐渣成分及溫度都正常。

表 2 吹煉終點成分及溫度

表中表明，在吹煉終點鋼中磷含量并非是固定不變的，它的數值波動依照用戶產品需求而定。盡管生產終點含磷質量分數并不高，然而從技術層面來講是屬于正常生產的。吹煉終點磷的平衡狀況 ：通過公式計算，在將工藝優化后，由于磷值的變化，使得爐渣大大降低，而吹煉終點時脫磷反應盡管有些失衡，卻也為今后的研究投放了一塊試路石。而所研制出的大流量長壽命透氣磚和提高底吹供氣強度便是一項重要措施。

吹煉終點鋼中碳氧積 ：將冶煉工藝進行優化能夠有效的減少碳氧積量。要知道在冶煉中，如果能夠降低碳氧積量就說明此鋼的品質又將提升一個高度，因為它會使鋼材變得潔凈。工藝優化后其他指標的變化 ：石灰消耗量的優化主要指它的用量，通過優化石灰的用量，使槍齡得到提升。如果吹煉工藝選擇不合理，同樣會造成槍齡低的現象出現。而通過優化噴頭指數，優化曲線參數等，都不失為提升槍齡的好方法。

4 結語

通過以上綜述得知，在冶煉工藝中通過采用將大型轉爐煉鋼優化的舉措試圖來提升生產力。而想要達到理想的效果，只有通過優化氧槍噴頭參數，提升射流對熔池的攪拌能量，從而使化渣、脫磷等問題得到很好的解決。而由低到高和由高到低的槍位轉換，也使噴濺現象很少發生。這不但使轉爐脫磷率接近百分之九十，還為生產低碳優質深沖鋼打下了堅實的基礎。