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转炉底吹气体控制系统
更新时间:2019-04-08 20:58:43 字号:T|T

     二十世纪七十年代诞生了顶底复合吹炼工艺,经过几十年的实验及实践,顶底复吹工艺已基本成熟,即转炉在冶炼过程中炉顶顶吹O
2配合炉底底吹惰性气体,对熔池进行均匀搅拌,可使熔池反应接近平衡,不仅提高钢水质量,降低吨钢成本,还可增加转炉的灵活性和适应性,提高转炉熔化废钢的能力,从而可按市场废钢和铁水价格的变化灵活改变入炉废钢量,从而获得经济效益。
随着转炉溅渣护炉技术大大提高了转炉炉龄,转炉底吹供气元件的布置形式、数量、结构和材质则成为影响转炉全炉复吹的关键,底部供气元件是底吹工艺的技术核心。

转炉底吹气体的选择

转炉底吹气体的种类有很多,例如N2、Ar、O2、CO2、CO、混合气CxHy(N2+ Ar、CO2+ N2等)、CaCO3粉和天然气等。国内炼钢厂通常选择惰性气体氮气和氩气作为底吹气体,例如武钢、太钢、首钢等,也有部分炼钢厂选择二氧化碳作为底吹气体,例如鞍钢、宝钢的某些转炉钢厂。我国部分炼钢厂转炉复吹类型和底吹气体如图1所示。
转炉复吹系统如何选择底吹气体,应综合考虑底吹气体对钢水质量、生产成本、耐材寿命的影响以及气体来源等因素。不同底吹气体的优缺点如图2所示。 

转炉底吹供气元件的选择

转炉底吹技术的发展过程实质上就是底吹供气元件的改进和完善的过程。底吹供气元件可分为喷嘴和砖型两大类,其中喷嘴型分为: 单管型,套管型,环缝型(单环缝型、双环缝型) ;砖型分为: 弥散型,缝隙式组合砖,直孔型,多孔型MHP,环缝管式直孔砖,类环缝式喷嘴。图3对比了几种典型的底吹供气元件的特点。
转炉底吹系统不仅选择好底吹气体,还应根据底吹气体选择合适的底吹供气元件、底吹阀门室的供气流程布置和仪表阀门,这样才能增强底吹熔池搅拌,提升底吹系统的使用寿命,也会对冶炼钢种的质量和经济效益产生一定的影响。

转炉底吹工艺流程

转炉底吹工艺流程为: 底吹气体在底吹阀门站经压力和流量调节后通过转炉托圈耳轴上的旋转接头供给转炉炉底的各个透气元件,在冶炼时,底吹气体通过透气元件吹入熔池。南钢的转炉底吹供气系统,如图所示。
底吹阀门站内为底吹系统供气管路、控制、检测仪表用气管和仪表阀门的组合。控制阀门的远传信号输入设在转炉主控室,并在操作台上进行显示。阀门站内主气源有压力调节,快速切断,压力检测等控制措施; 主气源分配给若干支管,支管上均分别安装有流量检测、调节,压力测量等控制措施。
     转炉底吹工艺优化
1、底吹模式及供气强度的优化
顶底复吹条件下的均匀混合时间随顶吹气体的穿透深度和底气比的增大而减小。底吹流量增大,熔池的搅拌能增加,均匀混合时间随之减小。所以适量增大底吹供气强度有利于提高转炉的底吹搅拌效果。但如果底吹供气强度过高,也会缩短底吹供气元件寿命。综合考虑多方面因素,针对目前品种结构的变化,将原有的七种底吹供气模式优化减少至三种,见图所示。
2、冶炼工艺优化
1)供氧制度
吹炼中期,碳氧反应剧烈,考虑到此时的底吹流量增加,渣中全铁消耗速度变快,为避免“返干”的出现,将枪位上调10cm-20cm。吹炼后期,底吹流量已经调整至0.12 Nm3/(t·min) ,考虑到熔池的搅拌已经相当充分,终点压枪高度上调了10cm-20cm。
2)造渣制度
生烧白云石开吹后一次性投入,石灰分3-4次加入,******批加入的石灰不得低于计算量的50%,烧结矿及渣钢则视情况多批少量加入,要求在吹炼8min前加完。
3、炉底的稳定控制
“金属-炉渣”复合蘑菇头具有透气性能良好、体积大、不漏气以及抗冲刷能力强的特点。如何快速形成且有效维护“金属-炉渣”复合蘑菇头,对于保护底吹供气元件,保证底吹供气元件与炉龄同步至关重要,而终渣成分及炉底高度直接影响蘑菇头的大小和形状。
转炉耐火砖受高温低碳钢水冲刷侵蚀较为严重,特别是四钢轧300 t转炉高温低碳钢种生产比例大,且要求较好的底吹效果,炉役中后期炉底的侵蚀尤为严重。而频繁的维护炉底,必然造成炉底上涨甚至堵塞底吹,因此必须对溅渣护炉及生产组织进行优化,***终的目的是有效控制炉底高度,进而实现底吹与转炉炉龄的同步。
溅渣工艺的优化:
为规范溅渣操作,从而达到降低氮气消耗,缩短溅渣时间,确保底吹效果良好的目的,对溅渣护炉工艺规定进行优化。
(a) 溅渣渣量: 目标为15t-25t。
(b) 调渣:将生烧白云石作为调渣剂使用,加入量根据终点氧含量确定。
(c) 溅渣枪位、氮气流量控制要求:根据转炉部位的不同,使用的溅渣枪位与氮气流量有所不同,如下表所示,留渣量大时,氮气流量按上限控制; 留渣量小时,氮气流量按下限控制,确保炉内渣溅干。
(d) 炉底料加入量控制:根据液面高度情况,在溅渣结束后预先加入部分渣料。
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