轉(zhuǎn)爐出鋼口更換工藝的實(shí)踐

轉(zhuǎn)爐出鋼口更換工藝的實(shí)踐

1出鋼與鋼管的主要出鋼口轉(zhuǎn)爐的出鋼口壽命是轉(zhuǎn)爐精煉的重要指標(biāo)之一。由于頻繁經(jīng)受高溫鋼水和高氧化性爐渣的直接侵蝕和劇烈沖刷,加之急冷急熱的作用致使出鋼口極易破壞。其壽命的長(zhǎng)短直接影響到轉(zhuǎn)爐冶煉周期、煉鋼生產(chǎn)率和擋渣效果,進(jìn)而影響鋼質(zhì)量。出鋼口的完好度直接控制著轉(zhuǎn)爐下渣量,并對(duì)合金收率及后步處理(LFV,RH等)工序帶來(lái)直接影響。因此,國(guó)內(nèi)外轉(zhuǎn)爐煉鋼廠家均將轉(zhuǎn)爐出鋼相關(guān)技術(shù)置于十分重要的位置,并開(kāi)展了相關(guān)研究工作。日本加古川鋼鐵廠,美國(guó)內(nèi)陸鋼公司,國(guó)內(nèi)寶鋼、武鋼、太鋼等出鋼口使用壽命都已得到提高。攀鋼由于條件所限,1998年4月前一直未能實(shí)現(xiàn)出鋼口整體更換,而是用人工下鋼管于出鋼口內(nèi),并用人工填料。受填料不實(shí)影響,使用壽命極低,平均僅8～11爐;由于對(duì)位不準(zhǔn),導(dǎo)致出鋼口中心偏離,出鋼口角度發(fā)生變化,出鋼口不規(guī)則,出鋼時(shí)散流嚴(yán)重;下渣量偏大,給后步工序帶來(lái)極大困難。1998年4月后,隨著整體出鋼口技術(shù)的實(shí)現(xiàn),出鋼口壽命、下渣量、合金收率、勞動(dòng)生產(chǎn)率等得到了極大改善,出鋼口使用壽命最高達(dá)到了144爐,1998年11月份平均使用壽命達(dá)到126.3爐,取得滿意的使用效果。本文是試驗(yàn)全過(guò)程的總結(jié)。2采用轉(zhuǎn)爐法確定鋼口材料、角度和尺寸2.1高溫高溫爐渣加工技術(shù)出鋼口主要受到:①在裝入鐵水到出鋼過(guò)程中,處于高溫氣體中,受到氧化損毀;②在出鋼過(guò)程中,處于高溫鋼流、高溫爐渣中,受到磨損、氧化損毀;③受到急冷急熱破壞。為適應(yīng)煉鋼工藝發(fā)展的需要,自70年代末國(guó)內(nèi)外開(kāi)始廣泛使用MgO-C質(zhì)耐火材料,以提高出鋼口的抗熱震性,耐剝落性和抗渣性。因此,將出鋼口材質(zhì)確定為MgO-C質(zhì)。2.2確定各裝置的確定依據(jù)轉(zhuǎn)爐出鋼口角度直接影響轉(zhuǎn)爐出鋼操作和出鋼口砌筑。因此,出鋼口角度的確定應(yīng)根據(jù)各鋼廠的具體情況而定。攀鋼煉鋼轉(zhuǎn)爐出鋼口角度原來(lái)一直采用20°,從1995年開(kāi)始,為了適應(yīng)轉(zhuǎn)爐用長(zhǎng)磚和整體出鋼口砌筑的需要,將出鋼口角度均確定為0°。既有利于出鋼,也方便了出鋼口的砌筑。2.3開(kāi)口的尺寸選擇2.3.1出鋼口座磚尺寸出鋼口座磚的形狀和尺寸直接影響出鋼口的砌筑和出鋼口的鏜孔質(zhì)量,座磚大有利于鏜孔,不會(huì)出現(xiàn)鏜孔過(guò)程中座磚破裂,但在沒(méi)有專有設(shè)備的條件下,砌筑較困難;座磚小砌筑方便,但不利于鏜孔及出鋼口維護(hù)。出鋼口座磚尺寸的確定如圖1所示。在實(shí)際砌筑中,為便于人工操作,將此磚分割為5塊小磚,并對(duì)半剖為10塊。2.3.2出鋼時(shí)間分布不合理第一階段:根據(jù)原用出鋼口內(nèi)孔尺寸而將出鋼口內(nèi)套管磚確定為直孔多節(jié)組合式結(jié)構(gòu),孔徑〉120mm。但使用過(guò)程中,出鋼時(shí)間分布不合理,出鋼時(shí)間偏長(zhǎng)。造成出鋼溫降增大,并影響到轉(zhuǎn)爐冶煉周期,難以適應(yīng)連鑄對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼冶煉周期的要求,因此進(jìn)行了第二階段的改進(jìn)。第二階段:為使出鋼時(shí)間合理分布,使出鋼時(shí)間及不同爐齡期適應(yīng)出鋼口的長(zhǎng)度,將出鋼口內(nèi)徑擴(kuò)大,長(zhǎng)度可調(diào)。改進(jìn)后的出鋼口內(nèi)套磚結(jié)構(gòu)如圖2(直孔,孔徑〉130mm),3(錐度孔,孔徑〉140mm/〉125mm)所示。3試驗(yàn)條件和試驗(yàn)方法3.1磁體磚的物理和化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)出鋼口磚理化性能指標(biāo)如表1,2所示。3.2低碳鋼對(duì)出鋼口的侵蝕嚴(yán)重轉(zhuǎn)爐終渣成分見(jiàn)表3。由表3可見(jiàn),低碳鋼的終渣TFe平均高達(dá)21.08%(最高達(dá)34.23%),且低碳鋼冶煉比例最大,特別是在冶煉08A1系列連鑄鋼時(shí),終點(diǎn)碳含量極低,終點(diǎn)溫度極高,必然加大對(duì)出鋼口的化學(xué)侵蝕和高溫沖刷,加速出鋼口磚的損毀。3.3鋼口材料轉(zhuǎn)爐爐身砌到30層時(shí),在出鋼孔位置砌筑4塊出鋼口外座磚,同時(shí)置入分節(jié)式組合內(nèi)套管磚,后砌外出鋼口,砌筑示意圖如圖4所示。3.4出鋼口套磚的填充料壓實(shí)燒結(jié)當(dāng)出鋼口使用到出鋼時(shí)間<3.5min(模鑄鋼)或<4min(連鑄鋼)時(shí),需進(jìn)行出鋼口更換。方法為:先清除出鋼口冷鋼、殘?jiān)?用鏜孔機(jī)將原出鋼口鏜通,然后將出鋼口套磚用人工置入出鋼孔內(nèi),并用MgO-C質(zhì)填充料填實(shí),不動(dòng)爐燒結(jié)。具體步驟為:(1)將內(nèi)置鋼管的整體出鋼口套磚或多節(jié)組合好的出鋼口套磚定點(diǎn)放置于煉鋼9m平臺(tái),待用;(2)準(zhǔn)備鏜孔機(jī)和澆注料;(3)從爐前平臺(tái)用鏜孔機(jī)鏜孔,并鏜通;(4)用人工裝上整體出鋼口套磚,并用澆注料填充;(5)不動(dòng)爐燒結(jié)在使用過(guò)程中考查整體出鋼口狀況,使用壽命及下渣情況,并與鋼管填料方式進(jìn)行對(duì)照分析。4整體切割法的使用效果4.1出鋼口燒燒時(shí)間在采用整體出鋼口的過(guò)程中,跟蹤了出鋼口整體更換作業(yè)時(shí)間分布,出鋼口在整體更換時(shí),從出完鋼到更換結(jié)束的時(shí)間分布見(jiàn)表4。從表4可見(jiàn),出鋼口燒結(jié)占用的時(shí)間長(zhǎng),而燒結(jié)時(shí)間又主要取決于出鋼口修補(bǔ)料性能,因此,應(yīng)改進(jìn)出鋼口澆注料性能,縮短燒結(jié)時(shí)間。同時(shí)其余的作業(yè)時(shí)間也應(yīng)有不同程度的縮短,以將出鋼口整體更換總時(shí)間控制在30min?以內(nèi),達(dá)到真正實(shí)現(xiàn)出鋼口快速更換。出鋼口整體更換與原鋼管填料(下眼)的作業(yè)方式對(duì)比,單爐計(jì)算出鋼口整體更換作業(yè)時(shí)間大大縮短,從1.11min/爐降至0.417min/爐,共縮短時(shí)間62.43%。結(jié)果見(jiàn)表5。4.2出鋼口使用壽命長(zhǎng)效率出鋼口改進(jìn)過(guò)程及技術(shù)措施見(jiàn)表6。1998年5～11月出鋼口的使用壽命變化情況見(jiàn)圖5。由圖5可見(jiàn),從1998年5月份實(shí)施整體出鋼口更換以來(lái),隨著各項(xiàng)措施的實(shí)現(xiàn)和出鋼口磚的多次改進(jìn),出鋼口使用壽命逐月提高,最高達(dá)144爐,月平均使用壽命從65.7爐提高到126.3爐,提高40.06%,達(dá)到了較滿意的使用效果。4.3出鋼時(shí)間及爐數(shù)確定第一階段(改進(jìn)前),出鋼口采用多節(jié)組合式內(nèi)套磚,內(nèi)孔直徑為〉120mm,由于孔徑偏小,導(dǎo)致出鋼時(shí)間偏長(zhǎng)。其出鋼時(shí)間分布見(jiàn)圖6。從圖6的出鋼時(shí)間分布看,出鋼時(shí)間3～7min的比例占79.72%,出鋼時(shí)間>7min的比例占20.28%,最長(zhǎng)出鋼時(shí)間達(dá)12.33min。按規(guī)定,出鋼時(shí)間>7min時(shí)出鋼需提高出鋼溫度。因而,出鋼時(shí)間偏長(zhǎng)的比例偏大,對(duì)出鋼溫降、生產(chǎn)作業(yè)率造成較大影響。因此,需盡量減少出鋼時(shí)間>7min的爐數(shù),就需擴(kuò)大出鋼口內(nèi)徑。第二階段(改進(jìn)后),出鋼口采用內(nèi)徑擴(kuò)大為〉130mm的多節(jié)組合式內(nèi)套磚和內(nèi)徑為?〉140/125mm錐度孔的整體式內(nèi)套磚,其出鋼時(shí)間分布見(jiàn)圖7,8。由圖7,8可見(jiàn),出鋼口經(jīng)多次改進(jìn)后,出鋼時(shí)間分布趨于合理,大幅度降低了出鋼時(shí)間偏長(zhǎng)的比例,出鋼時(shí)間在3～7min的比例控制在85.82%和90%,出鋼時(shí)間>7min的長(zhǎng)時(shí)間出鋼比例降至14.18%和10%,平均出鋼時(shí)間也從6.19min縮短到5.35min,縮短13.6%,同時(shí)減少了出鋼散流現(xiàn)象。4.4出鋼時(shí)間節(jié)點(diǎn)隨著出鋼爐數(shù)的增加,出鋼口套磚內(nèi)徑不斷擴(kuò)大,出鋼時(shí)間逐漸縮短。出鋼口內(nèi)徑擴(kuò)大后,基本消除了剛更換套磚后的7min以上的長(zhǎng)時(shí)間出鋼爐次。4.5鋼口更換出鋼口后,下渣量得到控制由表7可見(jiàn),在同等擋渣方式條件下,采用整體更換出鋼口后,下渣量減少49.80%,使下渣量得到了明顯控制,為后步RH處理創(chuàng)造了良好條件。下渣層厚度頻率分布見(jiàn)圖9。4.6釩鐵與鋼管的mn回收率轉(zhuǎn)爐使用整體出鋼口后,下渣量得到明顯減少,使出鋼后鋼液的合金收得率得到明顯提高,各鋼種Si,Mn回收率見(jiàn)表8。由表8可見(jiàn),Si回收率平均提高2.10%,Mn回收率平均提高1.92%。同時(shí),含釩合金鋼中釩鐵均按下限配加,使用整體出鋼口比使用鋼管填料(下眼)節(jié)約釩鐵約10kg/爐?？傊?使用整體出鋼口后,在鋼液合金化時(shí),各種合金的回收率均得到不同程度的提高。5關(guān)于問(wèn)題和建議5.1調(diào)整粒度配比攀鋼現(xiàn)行使用的出鋼口磚質(zhì)量還不是最好,需進(jìn)一步調(diào)整粒度配比,適當(dāng)增大制磚壓力,增大體積密度;添加抗氧化劑以增加磚的抗氧化性,達(dá)到進(jìn)一步提高出鋼口磚使用壽命的目的。5.1.1出鋼口磚的壓力出鋼口磚的成型工藝有機(jī)壓成型和等靜壓成型兩種,機(jī)壓成型由于成型壓力一般偏低,且在加壓方向上不均勻,體積密度偏差較大,需考慮出鋼口磚尺寸。而等靜壓成型的壓力可任意控制,在壓力方向上密度分布基本一致,不受出鋼口磚尺寸的限制。建議采用等靜壓成型出鋼口磚。5.1.2提高出鋼時(shí)間出鋼口內(nèi)徑大小,直接影響到出鋼時(shí)間的長(zhǎng)短,為控制適宜的出鋼時(shí)間,必須確定適宜的出鋼口內(nèi)徑。攀鋼轉(zhuǎn)爐出鋼口內(nèi)徑經(jīng)多次調(diào)整,達(dá)到了最佳值。內(nèi)徑調(diào)整過(guò)程為?〉120mm→〉130mm→140〉mm/〉125mm,調(diào)整后將4～7min的出鋼時(shí)間比例由52.45%提高到了81.25%。同時(shí),將>7min需提溫出鋼的爐次比由20.28%降到了10%,平均出鋼時(shí)間也由6.19min縮短至5.35min。出鋼口內(nèi)孔形狀由直形孔改為錐度孔,使用壽命無(wú)明顯變化,但克服了直孔出鋼口磚出鋼時(shí)鋼流速度大、紊流大,易導(dǎo)致下渣的缺點(diǎn),使出鋼時(shí)鋼流圓滿,不散流,避免了出鋼過(guò)程中鋼水二次氧化,同時(shí)減少了下渣量。5.2機(jī)械安裝施工速度慢現(xiàn)在出鋼口鏜孔后的整體出鋼口安裝是用人工進(jìn)行,安裝速度較慢,且安裝質(zhì)量不能完全保證,因此,有待進(jìn)一步改為機(jī)械安裝。建議增設(shè)鏜孔頭扦桿,將出鋼口整體套磚套在扦桿上,對(duì)位后自動(dòng)裝入出鋼口內(nèi)。5.3提高注射材料的性能，縮短噴射時(shí)間，直接影響噴射時(shí)間的長(zhǎng)度短,澆注料性能差,則澆注填充不實(shí),氣隙多,易“穿鋼”,同時(shí)燒結(jié)時(shí)間也長(zhǎng),影響生產(chǎn)節(jié)奏。因此,應(yīng)引進(jìn)、開(kāi)發(fā)性能優(yōu)良的出鋼口澆注料。5.4內(nèi)固定鋼口的磚塊為進(jìn)一步提高出鋼口壽命,將出鋼口座磚做為整體,實(shí)現(xiàn)一次安裝,但還需做大量工作。6提高了鋼質(zhì)量和生產(chǎn)率(1)全面實(shí)現(xiàn)整體出鋼口更換后,出鋼口使用壽命平均達(dá)到126.3爐,最高達(dá)144爐,平均更換時(shí)間降低了62.43%。(2)使用整體出鋼口后,為擋渣出鋼創(chuàng)造了良好條件,下渣量減少4