轉(zhuǎn)爐復(fù)吹技術(shù)在寶鋼的應(yīng)用和發(fā)展.doc

1、轉(zhuǎn)爐復(fù)吹技術(shù)在寶鋼的應(yīng)用和發(fā)展摘要： 介紹了寶鋼轉(zhuǎn)爐復(fù)吹技術(shù)的發(fā)展歷程，闡述了目前復(fù)吹的工藝參數(shù)和特點，比較了復(fù)吹 轉(zhuǎn)爐在不同底吹風(fēng)口狀態(tài)下的冶金效果，說明了裸露的底吹風(fēng)口有利于鐵水錳回收率的提高、轉(zhuǎn)爐 終渣( T.Fe )含量的降低、轉(zhuǎn)爐終點鋼水碳氧積的下降以及脫磷、脫硫能力的提高。關(guān)鍵詞： 轉(zhuǎn)爐煉鋼，復(fù)合吹煉，冶金效果Application and Improvement of Converter Combined Blowing Technology atBaosteelJiang Xiao-fang, Zhang Geng, Mou Ji-ning(Steelmaking Plant

2、of Baosteel Branch, Baoshan Iron & Steel Co.,Ltd.)ABSTRACT ： The development course of Baosteel converter combined blowing technology is introduced. Current combined blowing technical parameters and characteristics are described. Metallurgical effects of combined blowing converters under different c

3、onditions of bottom tuyeres are compared. Results indicate that the technology of bottom tuyeres without block is favorable to increasing recovery yield of manganese in hot metal, decreasing total iron in finishing slag, lowering %C%O of liquid steel at end point and increasing efficiency of dephosp

4、horization and desulphurization.KEY WORDS ： converter steelmaking, combined blowing, metallurgical effect1 前言 氧氣轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉是 20世紀 70 年代末世界煉鋼領(lǐng)域中發(fā)展起來的，兼有頂吹法和底吹法 兩者的優(yōu)點，設(shè)備簡單，能夠較容易地將原有頂吹轉(zhuǎn)爐改造為頂?shù)讖?fù)合吹煉裝置，發(fā)揮短期見效的 優(yōu)勢。因此，轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉法在世界各國得到了廣泛的應(yīng)用并不斷發(fā)展，到目前為止，已發(fā)展 了幾十種復(fù)合吹煉工藝。如果按照底吹氣體的種類、噴吹量以及風(fēng)口結(jié)構(gòu)的不同，可分為 20 余種模 式的復(fù)吹方式；如果

5、按照使用目的大致可分為三種類型： (1)弱攪拌型復(fù)合吹煉：這種類型是以提高 產(chǎn)品質(zhì)量為主，適合冶煉各種鋼種。(2)強攪拌型復(fù)合吹煉：這種類型是以提高產(chǎn)量為主，較適合冶煉低碳鋼。 (3)強化冶煉、提高廢鋼比的復(fù)合吹煉：這種類型適合于高廢鋼比的冶煉條件1 。寶鋼一煉鋼目前有 3座300 t轉(zhuǎn)爐，于1985年9月投產(chǎn)，1990年6月改造為頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，主 要底吹氣體為 N2和Ar，目前供氣強度 0.0220.25m3/min.t，屬于弱攪拌型復(fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐。寶鋼二煉 鋼有2座250t轉(zhuǎn)爐，于1998年4月投產(chǎn)，底吹 2和Ar氣，供氣強度0.0050.15m3/min.t，同樣屬 于弱攪拌型復(fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐

6、。寶鋼轉(zhuǎn)爐實施復(fù)吹工藝技術(shù)以來，由于復(fù)吹工藝本身所具有的良好冶金效果，不僅為寶鋼創(chuàng)造 了良好的經(jīng)濟效益，而且為提高寶鋼產(chǎn)品的質(zhì)量創(chuàng)造了條件，特別是為寶鋼開發(fā)高難度高附加值的 新鋼種提供了良好的條件，如寶鋼近年來開發(fā)生產(chǎn)的抗氫致裂紋X60、X65 管線鋼，均采用了寶鋼自主開發(fā)的 BRP 技術(shù) 2，該技術(shù)的關(guān)鍵之一就是轉(zhuǎn)爐復(fù)吹技術(shù)。2 寶鋼轉(zhuǎn)爐復(fù)吹技術(shù)的發(fā)展歷程2.1 引進消化階段( 1990 年 2000 年)寶鋼300t轉(zhuǎn)爐在1990年6月開始采用頂?shù)讖?fù)吹技術(shù)，底吹供氣強度為0.0220.11m3/min.t,轉(zhuǎn)爐底吹風(fēng)口有2個，沿轉(zhuǎn)爐耳軸方向布置，2個風(fēng)口間距1m,每個風(fēng)口單獨控制可以根據(jù)每

7、個風(fēng)口的不同狀態(tài)進行底吹氣體流量的獨立調(diào)節(jié)， 達到風(fēng)口不易堵塞的目的， 復(fù)吹的冶金效果比較顯著。 但是,由于只有 2 個風(fēng)口,轉(zhuǎn)爐底吹要達到一定的攪拌能力,每個風(fēng)口的流量相對較大,造成風(fēng)口 的侵蝕速度比較快,因此,底吹風(fēng)口的壽命不長。從 1990 年到 1995 年期間,雖然底吹風(fēng)口壽命最 長達到 3242 爐,但年平均底吹風(fēng)口壽命最長才達到 2433 爐。1996年對 2號和 3號轉(zhuǎn)爐底吹進行了改造, 采用多孔復(fù)吹技術(shù), 風(fēng)口由原來的 2個調(diào)整到 6個, 沿轉(zhuǎn)爐耳軸方向兩排布置,每排 3 個風(fēng)口,由一路支管控制。底吹氣體和供氣強度與原來相同。采 用這種底吹方式以后, 雖然底吹風(fēng)口的壽命有所提

8、高, 但由于每 3個風(fēng)口的流量是由一路支管控制, 在轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過程中, 3個風(fēng)口受到的侵蝕程度是不同的,每個風(fēng)口的壓力也有差別。因此,3個風(fēng)口的底吹流量與它們各自的透氣狀態(tài)有關(guān)，很難達到3個風(fēng)口的流量是均勻的，這造成了透氣通暢的風(fēng)口越來越通暢，而稍有堵塞的風(fēng)口越來越不暢，風(fēng)口的侵蝕速度就有很大的差別。實際生產(chǎn)中往 往出現(xiàn)6個底吹風(fēng)口中只有 34個風(fēng)口是通暢的，有時甚至只有2個風(fēng)口是暢通的， 這對底吹風(fēng)口 的維護帶來困難，底吹風(fēng)口壽命和復(fù)吹的冶金效果也受到影響。1997年寶鋼開始實施轉(zhuǎn)爐濺渣護爐工藝技術(shù)，該技術(shù)對提高轉(zhuǎn)爐爐齡產(chǎn)生了積極作用，轉(zhuǎn)爐爐 齡有了質(zhì)的飛躍。但是，底吹風(fēng)口的壽命沒有較大幅度提

9、高，導(dǎo)致復(fù)吹比例下降，影響了復(fù)吹的效 益和作用的發(fā)揮。 寶鋼300t轉(zhuǎn)爐從1992年到2000年的轉(zhuǎn)爐爐齡、底吹風(fēng)口壽命和復(fù)吹比例見圖1。從圖中看出，底吹風(fēng)口壽命從1992年開始逐年有提高，到 1997年轉(zhuǎn)爐實施濺渣護爐前，轉(zhuǎn)爐復(fù)吹比例在50%70%之間波動。但是，在轉(zhuǎn)爐濺渣護爐后，由于爐齡大幅度提高，而底吹風(fēng)口壽命沒有 明顯提高，特別是1998年的平均復(fù)吹比例只有 32%，大大限制了轉(zhuǎn)爐復(fù)吹的冶金效果。1200010000次8000命6000壽400020000:I底吹風(fēng)口壽命轉(zhuǎn)爐爐齡復(fù)吹比例80604020J92939495969798992000年度100圖1寶鋼300t轉(zhuǎn)爐爐齡、底吹風(fēng)

10、口壽命和復(fù)吹比例Fig.1 Lining Life, bottom tuyeres life and combined blowing ratio of Baosteel 300t converters31998年4月，寶鋼250轉(zhuǎn)爐投產(chǎn)，底吹供氣強度0.0050.15m /min.t，爐底有10個風(fēng)口，由兩路支管進行控制，每路支管控制5個風(fēng)口。10個風(fēng)口在爐底呈圓形分布，以裝入側(cè)和出鋼側(cè)的中軸線對稱布置。這種底吹風(fēng)口的布置方式有利于風(fēng)口的維護，一般采用轉(zhuǎn)爐掛渣維護手段來提高底吹 風(fēng)口的壽命。但是，由于底吹流量控制系統(tǒng)只能控制 5個底吹風(fēng)口的總流量，對每個風(fēng)口的氣體流 量無法控制，同樣存在30

11、0t轉(zhuǎn)爐底吹改造后的缺陷。在爐役的中后期，底吹風(fēng)口基本是不裸露透氣，底吹的攪拌作用明顯下降，冶金效果受到影響。2.2改進創(chuàng)新階段(2001年至今)隨著轉(zhuǎn)爐爐齡的提高，對底吹風(fēng)口的壽命有了更高的要求，為此，探索長壽命的底吹風(fēng)口并保 持復(fù)吹的有效性勢在必行。同時，隨著250t轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)線的投產(chǎn)，煉鋼能力逐漸超過煉鐵能力，轉(zhuǎn)爐煉鋼節(jié)奏明顯減慢，爐齡高低不是影響生產(chǎn)的主要因素。因此，寶鋼煉鋼廠從2001年開始按照經(jīng)濟爐齡模式來組織生產(chǎn)，這樣可以在不影響公司物流情況下，探索降低轉(zhuǎn)爐耐材消耗和成本，努 力實現(xiàn)經(jīng)濟爐齡，提高轉(zhuǎn)爐的復(fù)吹比例，改善復(fù)吹效果。與此同時，寶鋼BRP技術(shù)的開發(fā)對轉(zhuǎn)爐的復(fù)吹也提出了新

12、的要求。在這樣的背景下，制定了寶鋼轉(zhuǎn)爐復(fù)吹技術(shù)的發(fā)展目標，即實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐全程 復(fù)吹、追求復(fù)吹有效性。經(jīng)過近幾年的研究，已經(jīng)形成了如下特點的寶鋼轉(zhuǎn)爐復(fù)吹技術(shù)(LD-BB :Baosteel BOF Blowing )。底吹風(fēng)口的選擇、風(fēng)口布置結(jié)構(gòu)的優(yōu)化轉(zhuǎn)爐全程復(fù)吹是煉鋼生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展要求，轉(zhuǎn)爐風(fēng)口核心問題是風(fēng)口長壽和高效，其布置一直 被冶金工作者所重視。轉(zhuǎn)爐風(fēng)口長壽是基礎(chǔ)，高效是目標。但要實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐高爐齡下的高復(fù)吹比、實 現(xiàn)高效復(fù)吹卻非常困難。根據(jù)轉(zhuǎn)爐經(jīng)濟爐齡的實踐，實施風(fēng)口更換技術(shù)是確保底吹風(fēng)口高效的重要 措施。因此，底吹風(fēng)口布置結(jié)構(gòu)要適應(yīng)風(fēng)口更換的要求。轉(zhuǎn)爐底吹風(fēng)口數(shù)量各廠變化較大，一般在216個

13、風(fēng)口。風(fēng)口數(shù)少，冶金效果較好，但風(fēng)口壽命相對較低；相反，風(fēng)口數(shù)多，冶金效果相對不顯著，操作控制較難，但壽命較長。經(jīng)過近10年300t轉(zhuǎn)爐復(fù)吹工藝技術(shù)的實踐以及250t轉(zhuǎn)爐底吹技術(shù)的消化和比較，寶鋼以更換300t轉(zhuǎn)爐爐殼為契機，對轉(zhuǎn)爐底吹風(fēng)口的選擇、風(fēng)口布置結(jié)構(gòu)進行了大膽改進。根據(jù)不同個數(shù)風(fēng)口的實績，要提高復(fù) 吹比，實現(xiàn)高效復(fù)吹，選擇多個風(fēng)口數(shù)較好，并且風(fēng)口在爐底呈圓形分布。這樣，風(fēng)口更換相對可 選，每次可更換12個風(fēng)口，并且更換的安全性得到提高。同時，為了解決多個風(fēng)口由一路系統(tǒng)控 制帶來的缺陷，對轉(zhuǎn)爐底吹控制系統(tǒng)進行了改進，實現(xiàn)了底吹風(fēng)口獨路控制，這樣可以根據(jù)每個風(fēng) 口的狀態(tài)動態(tài)調(diào)節(jié)底吹氣體的

14、流量，為風(fēng)口維護和實施富氧復(fù)通技術(shù)創(chuàng)造了條件。富氧復(fù)通技術(shù)濺渣護爐技術(shù)實施后，轉(zhuǎn)爐底吹風(fēng)口維護不當容易造成風(fēng)口上部被渣層覆蓋，易堵塞。根據(jù)寶 鋼轉(zhuǎn)爐復(fù)吹的實踐，底吹風(fēng)口堵塞后氣體很難從風(fēng)口上部的渣層中穿過，基本上從渣層與爐襯磚之 間的縫隙中通過，而且多數(shù)在爐底拐角處穿出，不僅會造成此處耐材消耗異常，且容易帶來安全隱 患，而且復(fù)吹的冶金效果也不明顯。因此，寶鋼對底吹風(fēng)口要求是盡量裸露，底吹風(fēng)口熱態(tài)使用狀 況見圖2。當?shù)状碉L(fēng)口有堵塞的傾向時，就采用底吹氣體中通部分氧氣使底吹氣體帶有氧化能力， 燒通堵塞的風(fēng)口。根據(jù)寶鋼的實踐，制定了底吹風(fēng)口富氧復(fù)通技術(shù)的實施條件和技術(shù)標準，該項技 術(shù)為提高轉(zhuǎn)爐復(fù)吹壽

15、命和復(fù)吹有效性發(fā)揮了作用。圖2底吹風(fēng)口熱態(tài)使用狀況Fig.2 Hot use of bottom tuyeres of a con verter底吹風(fēng)口熱更換技術(shù)底吹風(fēng)口的維護技術(shù)以及風(fēng)口材質(zhì)改進能夠提高風(fēng)口壽命，但在濺渣護爐技術(shù)使爐齡大幅度提 高的情況下，要使底吹風(fēng)口壽命與爐齡同步并且確保復(fù)吹的有效性難度較大，為此，寶鋼自主開發(fā) 了底吹風(fēng)口更換技術(shù)。底吹風(fēng)口的熱更換是指在轉(zhuǎn)爐熱狀態(tài)下對透氣芯磚進行整體更換。該項技術(shù) 開發(fā)成功后，至今已經(jīng)成功地更換了約50支風(fēng)口磚，大大地改善了轉(zhuǎn)爐復(fù)吹的效果，為全程復(fù)吹提供了保證。通過采取以上的措施以及對底吹風(fēng)口的維護，轉(zhuǎn)爐實現(xiàn)了全程復(fù)吹，從 2001年開始，

16、300t轉(zhuǎn)爐和250t轉(zhuǎn)爐的復(fù)吹比均達到了 100%, 300t轉(zhuǎn)爐最高底吹風(fēng)口壽命達到10656爐，250t轉(zhuǎn)爐最高底吹風(fēng)口壽命達到8738爐，近年來轉(zhuǎn)爐底吹風(fēng)口年平均壽命見圖3。由于實施轉(zhuǎn)爐經(jīng)濟爐齡控制后，轉(zhuǎn)爐爐齡有所降低，因此，底吹風(fēng)口壽命也有所降低。8000二300t轉(zhuǎn)爐| | 250t轉(zhuǎn)爐60004000200020012002200320042005年度圖3轉(zhuǎn)爐底吹風(fēng)口平均壽命Fig.3 Average bottom tuyeres life of con verters3復(fù)吹工藝參數(shù)和特點3.1底吹氣體流量模式在寶鋼復(fù)吹投產(chǎn)初期，由于當時鋼種比較簡單，對磷硫的要求不嚴格，轉(zhuǎn)爐可以

17、實行高拉碳操 作，因此，底吹氣體的流量模式是按不同鋼種分類的。隨著新鋼種的不斷開發(fā)以及鋼產(chǎn)量的不斷提 高，對轉(zhuǎn)爐操作提出了新的要求，不僅要求轉(zhuǎn)爐停吹磷硫含量低，而且還要求降低再吹率，以實現(xiàn) 快速出鋼。在這種情形下，高拉碳操作已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需要，促使轉(zhuǎn)爐操作逐漸向單一化發(fā)展， 轉(zhuǎn)爐的停吹碳基本上小于 0.10%，底吹氣體流量模式也逐步簡化。3.2供氧強度和氧槍槍位由于有底吹氣體的攪拌作用，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐不像頂吹轉(zhuǎn)爐只有氧槍吹氧的攪拌從而需要降低槍位來 加強攪拌作用，同時，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐渣中氧化鐵明顯比頂吹轉(zhuǎn)爐低，為了促進轉(zhuǎn)爐化渣去磷，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐 氧槍槍位不能過低。因此，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的氧槍槍位一般比頂吹轉(zhuǎn)爐高1

18、00200mm ,氧槍供氧強度已由投產(chǎn)初期的2.8 m3/min.t提高到目前3.3m3/min.t。3.3冶金效果復(fù)吹能夠加強轉(zhuǎn)爐鋼水的攪拌，特別在轉(zhuǎn)爐吹煉到低碳范圍時，這種攪拌作用更加突出。在減 少渣中氧化鐵含量、提高鋼水的殘錳量、降低鋼中的氧含量、減少合金消耗、提高氧氣的利用率、 降低氧單耗等方面都起到了重要作用。在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，即使是復(fù)吹轉(zhuǎn)爐，如果底吹風(fēng)口的狀態(tài)不同， 對冶金效果也有較大的差別，下面對底吹風(fēng)口不同狀態(tài)下的冶金效果進行比較。轉(zhuǎn)爐鋼水殘錳比較圖4是低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼在復(fù)吹轉(zhuǎn)爐不同風(fēng)口狀態(tài)下的鐵水錳回收率情況。從圖中看出，不同底吹 風(fēng)口狀態(tài)下鐵水錳回收率是不同的，底吹風(fēng)口裸露比底吹風(fēng)

19、口全部堵塞和部分堵塞的鐵水錳回收率 分別高約9%和6%。因此，底吹風(fēng)口裸露對于提高鐵水錳回收率是有利的。圖4不同底吹風(fēng)口狀態(tài)下鐵水錳回收率的比較Fig.4 Comparison of recovery yield of Mn in hot metal under different conditions of bottom tuyeres轉(zhuǎn)爐終渣（T.Fe）含量比較圖5是低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼在復(fù)吹轉(zhuǎn)爐不同風(fēng)口狀態(tài)下的轉(zhuǎn)爐終渣（ T.Fe ）含量指數(shù)（不同底吹風(fēng)口 狀態(tài)下轉(zhuǎn)爐終渣（T.Fe ）含量與底吹風(fēng)口全部堵塞的終渣（ T.Fe ）含量的比值；下文中出現(xiàn)的指數(shù) 均是不同底吹風(fēng)口狀態(tài)下的值與底吹風(fēng)口全

20、部堵塞時的值的比值）情況。從圖中看出，不同底吹風(fēng) 口狀態(tài)下的轉(zhuǎn)爐終渣（T.Fe ）含量是不同的，底吹風(fēng)口裸露比底吹風(fēng)口全部堵塞和部分堵塞的轉(zhuǎn)爐 終渣（T.Fe ）含量指數(shù)分別下降16%和10%。因此，當?shù)状碉L(fēng)口裸露時對于降低轉(zhuǎn)爐終渣（ T.Fe ）含量是有利的。指0.8T0.6渣0.4終爐0.2轉(zhuǎn)1數(shù)全部堵塞部分堵塞裸露底吹風(fēng)口狀態(tài)圖5不同底吹風(fēng)口狀態(tài)下轉(zhuǎn)爐終渣（T.Fe ）含量的比較Fig.5 Comparis on of total iron in slag un der differe nt con diti ons of bottom tuyeres轉(zhuǎn)爐終點鋼水碳氧積比較圖6是復(fù)吹轉(zhuǎn)爐

21、在不同風(fēng)口狀態(tài)下的轉(zhuǎn)爐終點鋼水碳氧積指數(shù)情況。從圖中看出，不同底吹風(fēng) 口狀態(tài)下的轉(zhuǎn)爐終點鋼水碳氧積是不同的，底吹風(fēng)口裸露比底吹風(fēng)口全部堵塞和部分堵塞的轉(zhuǎn)爐終 點鋼水碳氧積指數(shù)分別下降19%和13%。因此，底吹風(fēng)口裸露時，轉(zhuǎn)爐終點鋼水碳氧積更接近平衡,在相同碳含量情況下，鋼水中的游離氧含量低，出鋼合金化時收得率明顯提高，有利于降低成本。數(shù)指齧碳水鋼點終爐轉(zhuǎn)全部堵塞部分堵塞裸露底吹風(fēng)口狀態(tài)10.80.60.40.20圖6不同底吹風(fēng)口狀態(tài)下轉(zhuǎn)爐終點鋼水碳氧積的比較Fig.6 Comparison of % C % O of liquid steel at end point under different conditions of bottom tuyeres 轉(zhuǎn)爐脫磷、脫硫率比較圖7是低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼在復(fù)吹轉(zhuǎn)爐不同風(fēng)口狀態(tài)下的轉(zhuǎn)爐脫磷率指數(shù)、回磷率指數(shù)、綜合脫磷率 指數(shù)和轉(zhuǎn)爐脫硫率指數(shù)情況。從圖中看出，不同底吹風(fēng)口狀態(tài)下的轉(zhuǎn)爐脫磷率相差不大，底吹風(fēng)口 裸露時的轉(zhuǎn)爐脫磷率比風(fēng)口全部堵塞時的脫磷率低1 %左右，但到鋼水澆注時不回磷，而底吹風(fēng)口堵塞時有回磷現(xiàn)象，最終底吹風(fēng)口裸露比底吹風(fēng)口全部堵塞和部分堵塞的綜合脫磷率分別提高和1%。從圖中還可看出，不同底吹風(fēng)口狀態(tài)下的轉(zhuǎn)爐脫硫率差別較大，底吹風(fēng)口裸露比底吹風(fēng)口 全部堵塞和部分堵塞的轉(zhuǎn)爐脫硫率指數(shù)升高19%和29%。這是由于風(fēng)口裸露時的底吹