1、武鋼二煉鋼復(fù)吹轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐工藝技術(shù)徐靜波1,喻承歡1,劉瀏2(1.武漢鋼鐵有限責(zé)任公司第二煉鋼廠,湖北武漢430083;2.鋼鐵研究總院工藝所,北京100081摘要:敘述了武鋼復(fù)吹轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐工藝技術(shù)的主要研究內(nèi)容、研究成果,創(chuàng)新點(diǎn)及最新進(jìn)展。關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)爐;復(fù)吹濺渣;創(chuàng)新中圖分類號:TF729文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:100221043(2004022*Furnace Protection by Slag Splashing Technology for Combined Top and Bottom Blown Converters in No.2Steel Plant of WIS COXU

2、 Jing2bo1,YU Cheng2huan1,LIU Liu2(1.No.2Steel2making Plant of Wuhan Iron&Steel Corp.Wuhan,H ubei430083,China;2.Technological Office of Central Iron&Steel Research Institute,Beijing100081,ChinaAbstract:The present paper describes the main content of study on the technology of furnace protecti

3、on by slag splashing for the combined blown converters in WISCO and the new achievements,point of invention and latest progress of the researchKey w or ds:converter;combined blow;slag splashing;invention1項(xiàng)目的主要研究內(nèi)容1.1項(xiàng)目的基本狀況項(xiàng)目承擔(dān)單位開展大量研究,提出利用/爐渣2金屬透氣蘑菇頭0保護(hù)底吹供氣元件,實(shí)現(xiàn)長壽的工藝思想,并形成系統(tǒng)的工藝控制技術(shù),主要包括:(1利用濺渣,快速生成

4、爐渣2金屬蘑菇頭技術(shù);(2爐渣2金屬蘑菇頭生長控制技術(shù),保證爐渣2金屬蘑菇頭具有良好的透氣結(jié)構(gòu)、供氣面積和生長高度及抗氧化、耐高溫性能;(3底吹供氣流量的調(diào)節(jié)控制技術(shù),保證爐渣2金屬蘑菇頭具備足夠的流量調(diào)節(jié)范圍,并能在線調(diào)整氣流量。(4復(fù)吹工藝優(yōu)化技術(shù),保證爐渣2金屬蘑菇頭供氣達(dá)到熔池最佳攪拌條件取得良好的冶金效果。(5復(fù)吹轉(zhuǎn)爐長壽技術(shù),將濺渣護(hù)爐工藝與底吹供氣元件維護(hù)技術(shù)相結(jié)合,大幅度提高復(fù)吹轉(zhuǎn)爐爐齡。上述技術(shù)用于武漢鋼鐵(集團(tuán)公司第二煉鋼廠(以下簡稱武鋼二煉鋼裝入量為90t的復(fù)吹轉(zhuǎn)爐,于1999年,2000年和2002年分別創(chuàng)造了15208,19238和29942爐的世界復(fù)吹轉(zhuǎn)爐最高爐齡紀(jì)

5、錄。采用本項(xiàng)技術(shù)爐齡超過2萬爐后,復(fù)吹轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水%C#%O平衡值為0.0026,達(dá)到國際先進(jìn)水平。19992000年,武鋼二煉鋼共獲得經(jīng)濟(jì)效益2999.74萬元。每噸鋼效益為5.17元;隨著爐齡的增長2000年噸鋼效益增至7.99元(不包括保留復(fù)吹工藝所獲得的經(jīng)濟(jì)效益6.47元/ t。1.2項(xiàng)目的主要研究內(nèi)容1.2.1開發(fā)長壽復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的技術(shù)思想和技術(shù)路線本項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)為大幅度地提高復(fù)吹轉(zhuǎn)爐底吹供氣元件的壽命,大量的研究和實(shí)踐已證明,復(fù)吹轉(zhuǎn)爐底吹供氣元件的熔損機(jī)理是:氣泡反擊吹入熔池的氣流以氣泡方式進(jìn)入熔池。當(dāng)氣泡脫離供氣元件瞬間氣流對供氣元件周圍耐火材料進(jìn)行沖擊(后座力的現(xiàn)象稱為/氣泡反擊

6、0。#5#2004年4月第20卷第2期煉鋼SteelmakingApr.2004Vol.20No.2作者簡介:徐靜波(1963-,男(漢族,湖北天門人,武漢鋼鐵有限責(zé)任公司第二煉鋼廠,高級工程師。水錘沖刷是氣泡脫離供氣元件時引起四周鋼水流動,沖刷供氣元件周圍耐材的現(xiàn)象。氣流量越大,水錘現(xiàn)象引起的鋼水沖刷侵蝕更嚴(yán)重。凹坑熔蝕由于氣體與鋼水的沖刷,在供氣元件周圍形成凹坑。凹坑越深,對流傳熱越差,加劇侵蝕作用。為了實(shí)現(xiàn)底吹供氣元件長壽,使底吹供氣元件壽命與濺渣后轉(zhuǎn)爐爐齡同步,應(yīng)避免底吹供氣元件的熔蝕。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),利用濺渣技術(shù),在供氣元件端部生成1種/爐渣2金屬永久性透氣蘑菇頭0。實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo):可

7、以顯著減輕/氣泡反擊0、/水錘沖刷0侵蝕,嚴(yán)格避免形成/凹坑0;爐渣2金屬蘑菇頭具有較高的熔點(diǎn)和抗氧化能力,不會在吹煉中熔損;爐渣2金屬蘑菇頭具有良好的透氣性能,可滿足煉鋼過程中底部供氣靈活調(diào)整的技術(shù)要求;爐渣2金屬蘑菇頭具備良好的防堵塞性能,不易發(fā)生堵塞使氣體流量減小;爐渣2金屬蘑菇頭流出的氣體對熔池有良好的攪拌作用。1.2.2爐渣2金屬蘑菇頭通氣能力的控制與調(diào)節(jié)為保證良好的復(fù)吹冶金效果,大量研究結(jié)果表明,底吹供氣元件應(yīng)符合以下要求:(1能夠按工藝要求及時調(diào)節(jié)和控制底吹氣體流量;(2底吹氣流對熔池產(chǎn)生良好攪拌,縮短混勻時間;(3流量穩(wěn)定,壓力2流量關(guān)系基本保持不變。為適應(yīng)上述技術(shù)要求,生成的

8、爐渣2金屬蘑菇頭應(yīng)保持良好的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(見照片1。金屬蘑菇頭2氣囊?guī)?是開爐初期,由于氣流冷卻作用,在金屬毛細(xì)管端部冷凝形成單一的小型金屬蘑菇頭。并在每個金屬蘑菇頭間形成氣囊(見照片1中A、B部份。放射性氣孔帶:是在濺渣過程中,氣流以射流形式穿透渣層,冷凝后形成。迷宮式彌散氣孔帶:在放射性氣孔帶上方,爐渣繼續(xù)冷凝,由于爐渣2金屬蘑菇頭長大對氣流的阻力加大,使氣體的流動受爐渣冷凝不均勻的影響,隨機(jī)改變流動方向,形成彌散細(xì)小的氣孔帶。迷宮式氣孔帶流出的氣流流股極細(xì),冷凝后 形成的氣體通道51mm。不僅增加了氣流阻照片1爐渣2金屬蘑菇頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)力而且由于爐渣2鋼水界面張力的作用,鋼水難以浸潤,避免了堵

9、塞現(xiàn)象。同時,由迷宮式氣孔帶流出的氣體被爐渣加熱,冷卻能降低,使?fàn)t渣2金屬蘑菇頭難以長大。具有上述透氣結(jié)構(gòu)的爐渣2金屬蘑菇頭,可通過控制噴吹壓力靈活調(diào)整氣體流量。爐渣2金屬蘑菇頭供氣和傳統(tǒng)集束管式透氣磚(5=2mm所形成的氣流有明顯差別:供氣面積增大數(shù)倍;單位面積供氣強(qiáng)度大幅度降低;無數(shù)細(xì)小氣流匯合成流速很低的氣柱。如圖1所示,通過水模型測定發(fā)現(xiàn):在同一氣量條件下,隨供氣面積增大,氣孔直徑變小,熔池混勻時間顯著縮短,從單孔供氣元件(50.4mm 4的160s,降低到(供氣面積132cm255s。說明,爐渣2金屬蘑菇頭供氣對熔池的攪拌效果優(yōu)A-單管式50.44;B-彌散面積40m2;C-彌散面積

10、80m2;D-彌散面積132m2圖1各種形式的供氣效果比較#6#煉鋼第20卷于集束管式或單管式底吹供氣元件。1.3項(xiàng)目的主要研究成果1.3.1爐渣2金屬蘑菇頭快速生成技術(shù)在爐役初期,應(yīng)盡快形成具有良好透氣結(jié)構(gòu)的爐渣2金屬蘑菇頭,避免底吹供氣元件耐火材料的嚴(yán)重侵蝕。因此,要求開新爐后在短期內(nèi)盡快形成爐渣2金屬蘑菇頭。采用濺渣技術(shù),可促進(jìn)/爐渣2金屬蘑菇頭0生長:濺渣時,爐內(nèi)沒有過熱金屬,爐溫低,有利于氣流冷卻形成/爐渣2金屬蘑菇頭0;濺渣過程中頂吹N2氣射流迅速冷卻液態(tài)爐渣,降低了爐渣的過熱度;濺渣中可大幅度提高底吹供氣強(qiáng)度,有利于形成放射性氣泡帶發(fā)達(dá)的爐渣2金屬蘑菇頭。1.3.2爐渣2金屬蘑菇

11、頭生長控制技術(shù)爐役中、后期采用濺渣工藝往往會造成爐底上漲(爐渣2金屬蘑菇頭過高,堵塞底吹供氣元件,影響復(fù)吹的冶金效果。為解決這一問題,采用爐渣2金屬蘑菇頭生長控制工藝技術(shù),保證爐渣2金屬蘑菇頭的透氣性。其技術(shù)關(guān)鍵在于:控制爐渣2金屬蘑菇頭的生成結(jié)構(gòu),要具有發(fā)達(dá)的放射性氣泡帶;控制爐渣2金屬蘑菇頭的供氣面積,要求 500cm2;控制爐渣2金屬蘑菇頭的生長高度,要求爐底升高250mm。爐渣2金屬蘑菇頭透氣性好壞的評價標(biāo)準(zhǔn)主要通過爐內(nèi)冶金反應(yīng),特別是鋼渣平衡值來確定。一旦發(fā)現(xiàn)爐渣2金屬蘑菇頭透氣性不好,影響冶金效果,采用以下3種工藝控制爐渣2金屬蘑菇頭生長:(1調(diào)整冶煉鋼種:當(dāng)蘑菇頭過分發(fā)達(dá)時,應(yīng)盡

12、可能安排超低碳鋼種冶煉,達(dá)到洗爐底的目的。(2調(diào)整濺渣頻率:通過適當(dāng)減少濺渣次數(shù)避免爐底上漲。(3采用頂吹氧洗爐工藝:當(dāng)爐底上漲過分嚴(yán)重時,可采用該項(xiàng)技術(shù),但要嚴(yán)格控制,避免爐底燒損。(4特殊情況下,如發(fā)生氣源斷氣,造成底吹供氣元件堵塞時,可采用復(fù)通技術(shù)。1.3.3爐渣2金屬蘑菇頭供氣流量控制技術(shù) 爐渣2金屬蘑菇頭通氣能力的控制與調(diào)節(jié)是保障復(fù)吹轉(zhuǎn)爐冶金效果的技術(shù)核心。采用爐渣2金屬蘑菇頭實(shí)現(xiàn)底吹供氣元件長壽,并采用以下工藝方法調(diào)節(jié)與控制底吹氣體流量:控制爐渣2金屬蘑菇頭的生長結(jié)構(gòu),保證透氣性;控制爐渣2金屬蘑菇頭的高度,避免氣體流動阻力增大;控制爐渣2金屬蘑菇頭具備足夠的通氣面積;在上述條件下

13、,可通過改變供氣壓力,調(diào)節(jié)底吹氣體流量。照片2、3分別給出工廠實(shí)際爐渣2金屬蘑菇頭在小、大流量范圍內(nèi)的透氣性能。圖2給出武鋼二煉鋼80t復(fù)吹轉(zhuǎn)爐底吹供氣的基本供氣模式。照片2小氣量供氣時爐渣2金屬蘑菇頭的透氣性能照片3大氣量供氣時爐渣2金屬蘑菇頭的透氣性能圖2武鋼80t復(fù)吹轉(zhuǎn)爐底部供氣模式1.4項(xiàng)目應(yīng)用效果采用轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)時熔池內(nèi)%C#%O濃#7#第2期徐靜波,等:武鋼二煉鋼復(fù)吹轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐工藝技術(shù)度積作為衡量復(fù)吹冶金效果的主要標(biāo)準(zhǔn),評價渣2鋼反應(yīng)是否接近平衡。1600e 時,%C#%O平衡的濃度積為0.0023。對于頂吹轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)%C#%O=0.0032;武鋼二煉鋼原80t 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)%C#

14、%O=0.0030;采用濺渣工藝后實(shí)現(xiàn)長壽復(fù)吹轉(zhuǎn)爐,終點(diǎn)%C#%O積最低可達(dá)到0.0025。鋼渣反應(yīng)接近平衡。表1給出武鋼二煉鋼復(fù)吹轉(zhuǎn)爐不同時期鋼水%C#%O積變化。圖3給出當(dāng)爐齡大于18500爐以后,終點(diǎn)鋼水%C;%O積的關(guān)系。圖4給出在整個爐役期內(nèi)RH 進(jìn)站前測定的(w (C=0.03%0.05%爐齡與終點(diǎn)鋼水%O的關(guān)系。從圖4可以看出:隨爐齡的延長,爐襯和爐底爐渣2金屬蘑菇頭變化趨于平穩(wěn),終點(diǎn)鋼水w (O波動在(50055010-6間。隨爐齡延長,終點(diǎn)鋼水氧有下降趨勢。表1 武鋼二煉鋼不同爐齡時期的鋼水%C#%O積對比爐令/爐頂吹法未濺渣復(fù)吹前濺渣前濺渣后2000年2002年<10

15、0000.00320.00300.003080.00259>15000.002510.00258>20000.002820.002 63圖3 終點(diǎn)鋼中%C#%O 積的關(guān)系圖4 不同爐齡期的鋼水終點(diǎn)氧含量采用長壽復(fù)吹工藝后,渣鋼間硫的分配系數(shù)波動在312之間,平均脫硫率為30%,比頂吹法提高6%。渣鋼間磷的分配系數(shù)波動在70350之間,平均終點(diǎn)鋼水w (P為0.0077%,由于長壽復(fù)吹工藝提高了鋼水質(zhì)量,可以在整個爐役期內(nèi)(30000爐以內(nèi)安排硅鋼、深沖鋼等超低碳鋼種的生產(chǎn)。2 項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)武漢鋼鐵(集團(tuán)公司與鋼鐵研究總院合作研究開發(fā)的/復(fù)吹轉(zhuǎn)爐濺渣工藝技術(shù)0,解決了提高底吹供氣元件

16、一次壽命的世界難題,顯著提高了復(fù)吹轉(zhuǎn)爐爐齡,并保留了復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的冶金效果。連續(xù)創(chuàng)造出復(fù)吹轉(zhuǎn)爐爐齡的世界最高紀(jì)錄。(1/爐渣2金屬蘑菇頭0取代傳統(tǒng)的金屬蘑菇頭的技術(shù)思想,實(shí)現(xiàn)了永久性蘑菇頭的設(shè)想,有效地保護(hù)底吹供氣元件不被熔損。(2利用復(fù)吹條件下頂吹氮?dú)鉃R渣及底吹氮?dú)廨o助濺渣生成蘑菇頭的成套工藝,保證蘑菇頭具備良好的通氣能力。(3控制蘑菇頭生成結(jié)構(gòu)、生長高度和供氣面積。通過調(diào)整氣體壓力控制底吹氣體流量的工藝方法。實(shí)踐證明具有良好的效果。(4通過生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)試驗(yàn)證明,透氣性爐渣2金屬蘑菇頭對熔池具有良好的攪拌效果。熔池平靜不易噴濺,氣泡細(xì)小提高了對熔池的攪拌能力,縮短了熔池混勻時間,達(dá)到傳統(tǒng)復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的冶金效果。3 項(xiàng)目的最新進(jìn)