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  • 多措施提高轉爐爐齡

    2022-04-14 中國冶金報 20   

      轉爐爐齡是煉鋼生產重要技術經濟指標之一,提高轉爐爐齡是煉鋼生產的一項重要任務,它與鋼鐵企業提高產量,降低耐材消耗,實現均衡、穩定生產等密切相關,是衡量煉鋼廠生產技術水平的一項重要指標。同時,提高轉爐爐齡是一項系統工程,涉及轉爐冶煉工藝、冶煉鋼種、工藝路線、相關設備的安全性及企業的綜合管理水平,因此受到國內外鋼鐵企業特別是煉鋼工作者的重視。

      美錦鋼鐵公司通過優化煉鋼系統參數、嚴格工藝控制、降低出鋼溫度、降低轉爐終渣FeO含量、優化濺渣槍位、合理控制爐型等工藝措施,實現了爐齡突破。在提高轉爐爐齡的同時,降低轉爐耐材消耗;實現了低成本、低能耗、高效率的生產目標。

      美錦鋼鐵公司煉鐵和軋鋼能力均大于煉鋼,導致煉鋼生產成為整個公司的生產瓶頸,嚴重制約該公司整體效能發揮。為解決此問題,提高轉爐使用壽命,實現高效長壽目標,迫在眉睫;通過大量研究和實踐,采取多項技術措施和管理措施,使得煉鋼爐齡取得歷史性突破。2020年4月4日,1#轉爐爐役結束,爐齡首次達到29057爐;2020年4月6日1#轉爐新爐役投運,計劃安排至2023年3月份爐役,1#轉爐爐役爐齡預計達 50000爐以上。2022年1月18日,根據該公司生產安排,2#轉爐提前實施爐役,爐齡達到40573爐,達到同類型轉爐爐齡的先進指標水平。

      同時,兩座轉爐正常生產期間,最高日產達8780余噸;鋼鐵料消耗持續穩定在1040kg/t 以下,其他技術經濟指標均較穩定,實現了低成本、低能耗、高效率的生產模式。

    影響爐襯蝕損的主要因素

      過程噴濺返干沖刷渣層,因鐵水硅含量以及鐵水溫度不穩定,吹煉過程加料量及槍位、氧壓調整不及時,噴濺返干現象時有發生,濺渣層侵蝕嚴重。出鋼溫度過高,終點拉碳低,侵蝕濺渣層;終渣(FeO)含量過高使爐襯侵蝕加??;濺渣槍位控制不當,造成濺渣附著率、燒結率低,補爐料消耗高;爐型控制不合理,造成侵蝕不均。爐底上漲會造成爐帽侵蝕加劇,爐底下降會造成熔池部位侵蝕加??;爐體個別部位出現凹坑,吹煉時會出現死區,給操作帶來困難;氧槍不對中,偏向出鋼面,造成剩鋼,濺渣效果差;兌鐵鐵水沖刷、廢鋼沖擊影響出渣面;急冷急熱,煉鋼生產組織不均衡,停爐時間長,造成爐襯濺渣層剝落。

    提高轉爐爐齡的措施

    優化轉爐操作模式,穩定轉爐操作

      依據熱平衡以及鐵水和廢鋼裝入量、白灰、輕燒白云石、生白云石成分參數, 制訂每爐渣料加入量標準。轉爐煉鋼過程中要求爐前嚴格按加料標準執行,根據渣樣成分調整渣料加入量,每班取渣樣分析,根據渣樣成分適當調整石灰、輕燒白云石和生燒白云石加入量。采取穩定的裝入制度和造渣制度,避免終渣TFe含量過高;提高終點溫度和碳含量雙命中率;采用不倒爐放鋼,杜絕拉后吹,終點壓槍時間不少于60s。同時,由于溫度損失減少,終點拉碳提高,低合金鋼終點碳允許值由小于 0.07%上升至小于0.10%出鋼,爐渣(FeO)較原來大幅度下降,爐襯侵蝕明顯減弱。

      操作控制關鍵點是裝準率大于88%;熔池深度保持穩定在1100mm,爐容比控制在0.8以上;終渣R控制在2.4~2.8;MgO控制在7%~9%;FeO控制在15%以下;槍位控制采用低-高-低槍位,保證終點壓槍時間大于60秒;轉爐一倒率大于85%,嚴禁后吹。

    優化溫度制度,降低出鋼溫度

      加強生產組織,減少壓鋼時間,建立中間包溫度達標獎懲制度,規定轉爐出鋼,爐后精煉及澆鑄溫度,防止轉爐非計劃高溫出鋼。

      鋼包烘烤器改為蓄熱式,提高烘烤速度,鋼包烘烤溫度大于1000℃,保證紅包出鋼率,減少周轉鋼包。

      轉爐出鋼口由φ140mm擴至φ165mm,縮短出鋼時間,有效降低出鋼溫度, 使用鋼包覆蓋劑,降低鎮靜時間溫降。

      提高冶煉控制水平,精心操作,不倒爐放鋼率達98%以上,同時減少計劃外高溫鋼。

      提高連鑄拉速,加快生產節奏;澆鑄時間由25分鐘/爐降至 21分鐘/爐。通過不斷努力,2021年平均出鋼溫度已降至1632℃,為轉爐拉碳操作,降低終渣TFe含量、減少因高溫熱流對爐襯的侵蝕起到了重要作用。

      降低終渣FeO含量。制訂增碳劑消耗合格率考核制度,對轉爐終點高拉碳實施激勵制度,終點平均碳含量(w)由原來 0.07%提高至 0.10%。

      轉爐終點壓槍時間由原來的大于40s提高至大于60s,有效降低了終渣FeO含量。

    優化濺渣工藝制度,提高濺渣護爐質量

      濺渣工藝要求在較短時間內將熔渣均勻地濺射涂敷在整個爐襯表面,出鋼后熔渣能“濺得起、粘得住、耐侵蝕”,控制終渣中(FeO)、MgO和R相當重要,當渣中FeO高時,提高渣中MgO含量是最直接的方法。確保爐渣具有良好的耐火度,提高濺渣護爐效果。

      濺渣工藝參數主要包括:留渣量、氮氣工作壓力及流量、濺渣槍位、時間等。

      留渣量及調渣劑的加入。

      濺渣護爐需要合適的留渣量,過低的留渣量滿足不了濺渣層厚度,而過大的留渣量會增加濺渣成本,延長濺渣時間。實際生產過程中,根據吹煉終點情況留渣及使用調渣劑,保證濺渣效果。出鋼剩鋼對濺渣效果影響巨大,應杜絕。同時,為保證留渣量,出鋼面爐口盡量保證一定厚度。

    濺渣槍位、時間及氮氣工作壓力

      濺渣基本槍位確定,根據計算得出距爐底基本槍位為2366mm,由于轉爐熔池深度為 1110mm,所以實際操作中標尺顯示的濺渣基本槍位為1100mm~1400mm,制訂低-高-低三段式濺渣槍位控制模式,開始槍位控制在 1.1m~1.4m 之間,加強熔渣降溫,15s 后將槍提升到 1.6m~2.0m,加強熔池降溫,再過 15s再降到 0.9m,加強熔渣的甩濺。濺完渣提槍時,將氧槍提升至接近爐口處停留10s 左右再關閉氮氣,將濺渣層充分冷卻,增加強度。

    控制濺渣時間

      濺渣時間是濺渣操作中的一個重要參數,濺渣時間短,不能起到濺渣的效果,過長會浪費氮氣,爐襯降溫過多,降低生產率等危害。因此濺渣時間規定2.5min~3.5min,具體時間以爐口看不見大量渣粒為準。在爐役中后期,力爭爐襯厚度保持在300mm~400mm形成動態平衡,實現爐襯長壽命的理想操作,具體渣層厚度可利用換出鋼口時根據出鋼口套管磚長度參考。

    控制氮氣射流

      濺渣依靠氮氣射流作為動力沖擊爐渣使其飛濺到爐襯表面形成濺渣層。煉鋼與濺渣使用同一氧槍, 流量偏大,要求氮氣壓力 0.8MPa~1.0MPa,流量大于或等于7000Nm3/h。

    爐底和爐型是濺渣護爐的基礎

      如果爐底過深,會導致爐渣濺不起,濺不干,根本起不到濺渣效果。因此,維護好爐底和爐型對濺渣護爐很重要。

    合理控制好爐型,實施計劃補爐

      爐膛變形不僅使反應區發生變化,而且使氧槍噴頭參數不再適應變形后的反應條件,主要表現在噴濺加劇、返干嚴重、鋼水攪拌不均勻等。強化轉爐過程工藝控制,保持爐底穩定,才能控制好爐型。

    控制爐底高度

      確定合理穩定的裝入量制度、供氧制度、造渣制度和終點控制制度;保證冶煉過程前期渣化透,提高后期渣黏度,保證合理的爐渣成分;盡量降低終點鋼水溫度,提高終點C 含量,避免拉后吹和終點加礦石降溫現象等對爐襯爐型控制均起著關鍵作用。通過以上分析,采取相應措施,使爐底高度一直處在合理范圍內 (6.1m±100mm),保持良好的爐型,從而穩定了操作和濺渣效果。

    將爐底測量作為制度落實

      保證每班采用測量桿測量爐底。嚴格控制爐底高度并納入日??己?,并保證槍位測量準確性。一旦發現爐底上漲或下降及時調整濺渣工藝,合理控制濺渣工藝參數,這樣既能保證轉爐必要的有效容積,又能避免爐襯吃下漏填充料現象。濺渣爐底上漲或下降后,應在短時間內恢復到正常狀態。爐底上漲嚴重時采用氧氣吹掃爐底方法,轉爐出鋼倒渣后,采用低槍位 (距爐底1m左右)、低氧壓(0.5MPa左右)、短時間(每次30s左右)吹掃爐底,然后迅速倒出渣子,避免對爐身爐襯磚的侵蝕。

    補爐控制

      轉爐爐襯的正常爐型和有效的濺渣保護制度是保證轉爐長壽、低成本的核心要求。出鋼面和倒渣面一直是轉爐的薄弱部位和重點維護部位,主要問題是侵蝕嚴重,存在深坑;特別是倒渣面兌鐵位置和出鋼面出鋼口以下是深坑最嚴重的地方。日常維護采取的措施是:加廢鋼后搖爐,使廢鋼平鋪到出渣面, 以減少兌鐵對于倒渣面的機械沖擊,同時采用溜渣操作,使黏度較高的爐渣在出渣面鋪涂厚度加大,進而保護倒渣面。對于出鋼面采取爐后倒渣,增加爐渣在出鋼面的鋪涂量,同時,濺渣時發現剩鋼,及時用手投料修補維護。在補爐過程中根據爐襯侵蝕情況合理控制補爐頻率和單次補爐料加入量,避免因補爐集中造成大面凸起,兩側耳軸凹下現象。目前采用倒渣面生白云石補爐,基本避免了該現象。

    調整氧槍參數

      為達到提高供氧強度,改善對熔池攪拌效果,縮短冶煉時間,使吹煉過程更平穩的目的,對氧槍進行了改造。通過改造把氧槍出口馬赫數Ma從1.96提高到2.0,提高射流的出口速度;經過生產實踐取得了明顯效果,使單位體積內的氮氣具有更高的能量。濺渣護爐依靠氮氣射流作為動力,沖擊爐渣使其濺到爐襯內表面形成濺渣層。氮氣流股擊穿熔池之后剩余的能量越大,濺渣量和濺渣高度都將增加。頂吹氣體射流攪拌能還與氧槍夾角密切相關, 氧槍夾角小射流的攪拌能大,氧槍夾角大時,射流與熔渣接觸面積大。因此應有一個適合的氧槍夾角。同時,提高了氮氣流股對熔渣的穿透能力和對熔渣的沖擊能量,解決了氮氣壓力不穩定造成濺渣動能衰減的不利因素,濺渣護爐效果明顯改善。

    強化工藝管理,加強設備管理

      為了進一步提升工藝規程執行力度,嚴格工藝紀律,達到規范化、標準化操作,消除習慣性違章作業,降低冶煉過程對爐襯侵蝕,提高產品質量,對標挖潛增效益。幾年以來,該公司煉鋼廠生產工藝圍繞“操作、速度、溫度”核心管理問題,推行崗位標準化作業程序,完善工藝管理制度,加大日常工藝抽查及監管力度,終點 C-T 雙命中率,終渣(FeO)、(MgO)、R 穩定率均大幅提高;推行不倒爐放鋼,連鑄提速,降低出鋼溫度;確保濺渣護爐效果,促進爐齡進一步提升。同時,通過協調,鐵水和白灰質量均有較大提高,特別是減輕煉鋼 S 負荷,為轉爐冶煉操作穩定創造了有利條件。

    隨著轉爐爐齡的不斷提高,對轉爐設備壽命的要求也越來越高。該公司煉鋼廠設備圍繞“點檢、五層防護體系、檢修五定”核心管理問題,對設備維護、檢修、操作等環節加強管理,不斷探索出轉爐設備和爐況管理維護新方法,杜絕爐役期間設備對爐襯風化造成等不利因素影響,轉爐作業率達到95%以上。

      對煙道系統標高及與轉爐本體對中進行校正,日常管理加強氧槍系統對中檢查,保證氧槍、氮封座與轉爐對中,減輕單側爐襯侵蝕,對轉爐穩定運行起到了相當重要作用。

      每班不少于兩次對倒渣面和出鋼面爐殼溫度進行監測,避免了人工肉眼判斷爐況失誤情況,發現溫度異常及時處理,保證了轉爐穩定運行。

    效 果

      通過實施以上一系列措施,該公司兩座轉爐仍處于可正常生產狀態,每天單爐可連續生產 66 爐鋼。轉爐設備均處于良好運行狀態。2#轉爐 2019年9月29日~2022年1月18日共連續生產40573爐,爐齡大幅度提高,降低了生產成本,減少了事故,增加了產量,降低了員工勞動強度,促進了煉鋼綜合管理水平提升,煉鋼產能相關技術經濟指標明顯提高,達到了均衡節能減碳生產目的。

    結 論

      爐襯耐材和綜合砌爐質量提高,以及護爐新技術的使用是提高轉爐爐齡的基礎,已經不是制約轉爐爐齡的關鍵因素。

      優化煉鋼系統參數、嚴格工藝控制、降低出鋼溫度、提高濺渣效果,是提高爐齡的關鍵。

      轉爐護爐時間在轉爐生產中占的比例已經達到可忽略不計的程度,轉爐連續生產已成可能,但對設備管理要求越來越高。

      提高爐齡可以降低生產成本、提高生產效率、減少事故、增加產量和降低員工勞動強度,促進煉鋼綜合管理水平提升。

      轉爐爐齡提高,促進轉爐煉鋼工序降本增效及節能減碳,實現了煉鋼系統低成本、低能耗、高效率、均衡生產的目的。



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