转炉炼钢工艺3-11

120t转炉、210t转炉炼钢工艺简介120转炉产品结构1.目前主要品种由：1.1厚规格（1#、4#连铸机）船板系列、锅炉容器系列、模具钢（45＃）系列、桥梁钢（Q345qE/Q370qE等）、管线钢(X52/X60)、工程机械用钢、高强度钢、耐腐蚀钢等1.2薄板坯（2#3#连铸机）SPHC、SPHE、08Al等冷轧板210转炉产品结构现状船板系列、锅炉容器系列、模具钢（45＃）系列、桥梁钢（Q345qE/Q370qE等）、管线钢(X52/X60)、工程机械用钢、高强度钢、耐腐蚀钢等今后发展方向高级别管线钢系列（如X80)、高强度系列（如JB700、JB800等）、高级别管线钢（EH36、EH32等）转炉生产工艺流程图合格废钢、铁块合格铁水顶底复吹转炉散状料氧枪吹O2溅渣吹N2底吹N2/Ar钢包废钢斗铁水罐炉顶料仓下料系统渣罐烟气净化煤气精炼站铁合金合金料仓下料系统旋转溜槽顶渣炉顶料仓下料系统炉渣间转炉炉衬由上到下分为炉帽、炉身、熔池和炉底。炉身结构由三部分组成，外层紧贴炉壳部分为永久层镁砖，内层为镁碳砖工作层，永久层和工作层之间为镁砂填充层。炉帽和熔池结构由两部分组成，外层紧贴炉壳部分镁砂填充层，内层为镁碳砖工作层。炉底上部为镁碳砖工作层，下部为镁砖永久层，与钢壳接触部分用镁砂填实。炉底和炉身镁碳砖填充一层电熔镁砂。1、转炉炉衬1.1转炉本体主要工艺参数对照主要工艺参数120t转炉210t转炉炉体总高H9125mm10380mm炉身外径D6950mm7960mm炉口外径φ4377.3mmΦ4630mm炉口内径φ3000mmφ3300mm炉膛内高8035mm9500mm炉身内径φ6810mmφ7800mm公称容量120t210t有效容积124m3211m3炉容比V/T1.0m3/t（0.785）1.0m3/t（0.879）熔池直径4910mm6000mm熔池深度1376mm1800mm（装入量210t）出钢口内径155mm180mm出钢口与水平的夹角10°10°1.2120t、210t转炉炉型对照项目120t转炉210t转炉炉衬厚度熔池800mm1000mm炉身800mm900mm炉帽700mm700mm炉底1030mm1100mm炉衬总重442t600炉壳总重(不包括支撑及托圈)144t209t1.3转炉出钢口对照120转炉210转炉出钢口内径155180/170出钢口外径270270/280壁厚57.545/55出钢时间6~4.0min7~4.5min使用寿命180炉左右80~90炉2、转炉底吹120210底吹透气元件数8个(独立供气)透气砖形式Ⅲ型针管式透气砖透气元件长度800mm最大供气流量Nm3/h720960供气强度Nm3/t·min0.02～0.090.02～0.076供气压力1.5MPa1.5MPa国内大型转炉底吹系统对照炉型底吹砖布置数量熔池直径（mm）底吹砖所在圆周直径相对熔池比例内层外层内层外层济钢210双层4+46000197339000.3290.650济钢120双层4+44910179033750.3650.687涟钢210双层4+85996231332980.3860.55重钢180双层6+658301951.223709.020.3350.636迁钢210双层4+85778.4138021980.2380.38攀钢200双层4+61956.683707.810.38鞍钢260双层10608027440.451马钢300t转炉（16块底吹砖）熔池混匀消耗试验情况方案与熔池直径比混匀时间(s)内环外环0.040.060.080.10.12120550.3126150.394940353836220550.3132350.4888287404832326150.39832350.4884952404241422940.34629420.4456663494949526180.39629420.4454853494832622940.34626180.3967253515854在各设定底吹流量阶段方案一熔池混匀时间最短、底吹透气效果最好，但考虑到顶、底吹和副枪位置及炉底砌筑等因素，底吹供气元件布置选择了第五套方案对比各流量混匀时间可以看出，底吹供气强度在0.08Nm3/t.min时熔池混匀时间最短马钢300t转炉水模实验数据分析济钢210转炉内环供气砖设计优化内环透气砖分布在工作面0.328D的圆周上，位置基本合理。但内环供气砖过于集中会与氧枪的顶吹作用相冲，在中心形成无规则的紊流，影响钢水环流。另外，供气砖周围侵蚀速度快，在每块供气砖周围形成凹坑，供气砖密集分布，凹坑互相连接会导致炉底工作层过度侵蚀，造成炉底厚度不可控，监控和维护难度大。济钢210转炉外环供气砖设计优化外环供气砖的位置在工作面0.65D的圆周上分布，距转炉三角区太近，只有360mm。正常情况下，三角区基本是钢水搅拌的盲区，钢水流动最不剧烈，钢水对耐材的冲刷和侵蚀最轻。但随着炉龄增加，很容易在底吹砖上部形成过厚或致密的渣层，阻碍底吹气体进入钢水。在这种状态下，底吹气体会以炉底工作层和渣层之间的缝隙为通道，从三角区进入钢水，成为搅拌最剧烈的地方，增加三角区炉衬砖部位的侵蚀速度。极易出现以下情况：三角区侵蚀过快，增加了漏钢的可能性。改变了底吹供气模式，冶金效果差，同时增加了炉底维护难度。济钢210转炉底吹供气元件调整目前济钢炼钢厂转炉底吹供气元件均为毛细管式底吹透气砖，存在供气过程中底吹流量调整幅度小，供气元件易堵塞的缺点。双环缝式底吹供气元件，即保留了毛细管式供气元件的气体流接触面较为光滑的金属管内壁的优点，减少阻力，避免气流对耐火材料的冲刷，而且在较低气源压力下供气元件不易堵塞，供气强度调整幅度大（调整范围在0.03m3/t.min~0.2m3/t.min)，炉役全过程供气状态稳定济钢210转炉底吹砖数量调整增加透气砖数量更能够确保理论的供气强度。另外，转炉冶炼过程中不可避免的出现切换失灵，底吹气体压力突然降低或归零，导致一块或多块供气砖渗钢而堵塞，影响熔池搅拌效果。建议将外层底吹砖数量调整为12块，但考虑到转炉炉壳底部打孔的施工难度和施工周期要求。目前初步确定只调整外层底吹砖直径，调整后底吹砖分布如图所示：炼钢厂210t转炉底吹调整方案调整外层砖在工作面直径为3120mm圆周上（相对熔池直径0.52mm），在原外层底吹砖位置向炉底中心点平移390mm。3、氧枪喷头参数120转炉210转炉氧枪外径273mm355mm最大供氧强度3.7Nm3/t·min4.5Nm3/t·min氧枪总长度20000mm20828mm喷头形式：四孔拉瓦尔型水冷喷头五孔拉瓦尔型水冷锻打喷头喉口φ43mmφ44.5mm出口φ55.8mmφ59mm马赫数2.02.05中心夹角α13°16°半锥角3.5°3.5°调整前后氧枪喷头参数对照项目调整前喉口直径45.5mmφ44.5mm出口直径59.6mmφ59mm马赫数2.022.05半锥角3.5°3.5°16°供气强度2.8—3.5Nm3/t.min2.8—3.5Nm3/t.min中心夹角14.5°16°调整后氧枪喷头使用效果提高了转炉熔池溅渣护炉效果稳定了转炉熔池液位的影响渣中全铁浓度基本稳定在在15%~20%之间，平均为18.2%，渣中全铁浓度明显降低转炉操作稳定性提高缓解了炉口、炉帽粘钢现象4、炼钢原料炼钢原料可分为金属料和非金属料两大类，金属料主要是指铁水（生铁）、废钢和铁合金；非金属料主要指造渣料、氧化剂、冷却剂和增碳剂。原材料的质量不单是指化学成分和物理性质应该符合技术要求，而且连续供应的原材料的化学成分和物理性质应该保持稳定。1、金属料铁水铁水是氧气顶吹转炉的主要金属料，一般占装入量的70—100%。铁水的物理热和化学热是氧气顶吹转炉的唯一热源。铁水的温度和化学成分是否合适和稳定，对于简化和稳定转炉操作并获得良好的技术经济指标十分重要。入炉铁水成分要求：[P]≤0.15%，[S]≤0.040%；铁水[Si]≤1.00%或[Si]+[Mn]≤1.50%。铁水温度≥1230℃；铁水入炉温度保持1230—1350℃，并保持相对稳定，有利于迅速造渣，易于操作，C-O反应平稳，避免喷溅。铁水温度1、[Si]硅是氧气顶吹转炉炼钢中的主要发热元素。铁水中含硅量每增加0.1%，废钢比可以增大1.3-1.5%。如果铁水含硅过低，则铁水所含化学热过少，开吹后不能迅速过渡到碳氧化期，中期容易发生猛烈喷溅，同时废钢比低；另外，铁水含硅量过低时，石灰溶解困难，而且渣量少，这不仅不利于P和S的去除，且在渣量过少时，不足于覆盖钢液，金属飞溅严重，收得率低。铁水含硅量过高时，初期渣子的碱度很低，对炉衬的侵蚀严重。初期渣中SiO2含量高会使渣中FeO、MnO含量相对的降低，这样在石灰块的表面容易生成2CaO·SiO2（熔点2130℃），使石灰的溶解困难，不利于前期脱磷。铁水含硅量过高还会增大石灰消耗量，而且渣量大，喷溅严重，收得率低。铁水成分铁水成分[Mn]锰在铁水中是一个有益的元素，也是一个发热元素，每氧化掉1%的锰是氧化掉1%硅放热量的1/4。因锰矿资源相对较少，许多工厂不具体规定铁水中的锰含量，但是铁水中锰含量高时能显著的增快成渣的速度，减少萤石用量，利于脱除P、S，减少粘枪，延长炉子的寿命，使金属Mn的收得率提高，减少了锰铁的使用量。当铁水[Mn]0.40、转炉底吹效果差，终点余锰含量变化不大，同时终渣MnO含量增加，导致转炉钢铁料消耗指标高、熔池溅渣效果差。铁水成分[P]磷是一个强发热元素，但它在钢中是有害元素。高炉冶炼中无法脱磷，故只能要求铁水中的磷含量稳定。氧气顶底复吹转炉的脱磷效果可以达到90%以上，故如铁水含磷低于0.110%，吹炼含磷合格的钢（成品[P]0.020%）并无困难。但如果铁水中含磷高于0.110%，则应采用双渣法或采取其它措施。目前我厂铁水磷含量3200高炉0.07~0.10%、1750及350高炉铁水磷含量在0.09%以上，最高达0.15%。铁水[P]0.12%，冶炼成品[P]0.020%的钢种时，一般需采用双渣脱磷工艺。210t转炉作业区受单线生产组织模式和LT除尘工艺的限制，要求铁水[P]含量更低铁水成分[S]硫是钢中有害元素。氧气顶吹转炉中采用单渣法，脱硫效果最高只可达到40%，采用双渣法或双渣留渣法可以达到60%，但石灰消耗量大，生产率低。目前我厂铁水[S]含量极不稳定，一般在0.020~0.090%左右，而且铁水[S]高伴随着[Si]低、温度低，KR铁水预处理效果差甚至无法正常处理，冶炼低[S]钢或厚规格钢种的合格率低，炼钢厂被迫要求生产部调整生产计划。铁水成分[As]As是一种非常容易偏析的元素，它会导致钢材的塑性变差和钢板表面的微裂纹。这种情况会带来连铸或轧制过程钢材的内部和表面质量问题，最终会危害产品的质量和性能。奥钢联从一个方坯连铸机工程项目发现在As+Sn=0.1%时，方坯完全失去了塑性，导致了严重的裂纹甚至在矫直过程中方坯出现了漏钢。As还是一种高度有毒的元素，会导致潜在的环境污染和人体健康问题。高As含量的钢在国际贸易中会受到抵制，由于认为这会对人体健康造成危害。废钢铁锈。锈的主要成分是Fe（OH）2，在炉内分解后会增加钢中的氢含量。无泥砂和油污。前者会增大渣量，后者会增加钢中的氢含量。不含各种有色金属。有色金属中Cu、Sn会降低成品钢的机械性能；Pb的熔点低而比重大，且不溶于钢中，能够损坏炉底，甚至造成漏钢事故。不含有爆炸物或封闭的容器。硫和磷的含量低。合金料合金块度过大，易造成料仓口或电振卡料。块度小或粉化，合金收得率高，影响正常炼钢生产节奏、增加炼钢成本AlMnFe、SiMnAl等合金存放时间长易粉化合金成分波动大（高碳锰铁、硅锰铁、金属锰等），造成冶炼成分废。现场应按成分严格的分类保管，避免混杂。合金必须干燥，防止出钢加合金时，钢包大翻或爆炸。非金属料——石灰石灰的气