天铁炼钢厂45吨顶吹转炉复吹改造工艺实践

天铁炼钢厂45吨顶吹转炉复吹改造工艺实践

徐拥江

（天津天铁冶金集团有限公司炼钢厂）

摘  要：天铁集团炼钢厂3#45吨氧气顶吹转炉成功进行了顶底复吹改造。通过对底吹流量优化控制和吹炼过程枪位、流量的优化调整，以及溅渣操作的调整，实现了复吹改造的预期工艺效果，炉内钢水的搅拌效果得到强化，吹炼终点钢水、炉渣氧化性得到降低，喷溅炉次大幅减少，金属收得率得到提高，吹炼终点钢水成分更加均匀，锰元素回收率得到提高，石灰消耗得到降低。同时，炉底厚度稳定控制在合理范围，底吹元件得到很好的维护。

关键词：复吹改造；底吹元件；炉底厚度；搅拌

The Process Practice of  LD Converter Transformed to The Combined-blowing For 45 Tons in Steelmaking Plant of Tiantie

XU Yong-jiang

( Steel-Making Plant，Tianjin Tiantie Metallurgical Group Co., Ltd., She County，

Hebei Province 056404, China)

Abstract：3 # 45 tons of oxygen top blowing converter had been successfully transformed to the combined- blowing in Steel-Making Plant，Tiantie Metallurgical Group. Through  optimizing the bottom blowing flow and adjusting gun position of convertering, oxygen flow and slag splashing operation, it had achieved the combined- blowing transformation of technology  effect.Thanks to the successful  transformation,the mixing effect of molten steel in the furnace was stronger, end-point molten steel and slag oxidation get lower, splashing times drastically reduced, metal yield was improved, end-point composition of molten steel was more uniform, manganese recovery rate was improved, the consumption of lime was reducing. At the same time, the thickness of the furnace bottom stability was controlled  in a reasonable scope and the bottom blowing elements were better maintenanced.

Key words：The combined-blowing transformation；Bottom blowing elements；The thickness of the bottom；stir

1 前言

天铁炼钢厂有2座600吨混铁炉，3座45吨氧气顶吹转炉，其中3#转炉于2015年进行了复吹改造。精炼设备有2座50吨LF炉，1座50吨VD炉。连铸机共5台，分别为板坯连铸机1台，圆坯连铸机1台，方矩坯连铸机3台。

冶炼工艺路线：高炉铁水→600t混铁炉→45t转炉→(50tLF精炼炉)→连铸机。

铁水条件：Si ：0.20%~0.60%，Mn：0.10%~0.30%，P：0.100%~0.150%，S：0.020%~0.050%。

顶底复吹转炉与单一的氧气顶吹转炉相比，能显著降低钢水中氧含量和熔渣中TFe含量，提高转炉脱磷、脱硫率，提高吹炼终点钢水余锰含量，减少吹炼过程喷溅，也更适合少渣冶炼工艺的实施。天铁集团炼钢厂于2015年对其中的3#45吨转炉进行了复吹改造，以充分发挥顶底复吹转炉的优点，从而达到降低产品成本、提高产品质量、促进产品升级换代的目的。经过一段时间的工艺摸索和生产时间，对各种工艺参数进行了优化调整和创新操作，取得了超过预期的良好效果。

2 炉底砌筑方案优化

天铁炼钢厂转炉原为活炉底顶吹转炉，炉底炉衬为平面，炉底与炉身接缝在熔池深度的三分之一处，为最薄部位，炉底炉衬高度控制不好稍有下降，接缝处受侵蚀又最重，故接缝处极易发生窜漏钢事故。

为在保留原活炉底情况下将45吨顶吹转炉改造为顶底复吹转炉，对炉底砌筑方案进行创新，利用原45吨顶吹转炉炉身炉壳，将原来平面型炉衬活炉底改造为中间低四周高弧形炉衬活炉底，活炉底炉衬厚度提高200mm，炉底与炉身接缝处与圆环槽底部，开炉后炉渣填充进去，可有效避免炉底接缝的侵蚀，避免炉底接缝窜钢事故的发生，保证了顶底复吹转炉使用安全性。

3 底吹工艺确定和优化

3.1 底吹供气元件类型选择

与毛细管式底吹供气元件相比，环缝式底吹供气元件底吹气量调节幅度大、复通能力强，全炉役保持正常通气状态的可靠性高，更适合溅渣护炉的复吹转炉。同时，环缝式底吹供气元件喷射的气流相对更稳定。结合生产实际情况，天铁炼钢厂3#转炉复吹改造确定选用环缝式底吹供气元件。

3.2 底吹元件数量及位置的设计

不同的底吹供气元件数量及不同的安装位置，底吹效果包括搅拌作用和冶金效果就会大不相同。通过请钢研总院进行水模试验，结合转炉公称容量的大小，为达到理想的冶金效果，最后确定底吹供气元件数量为4 个，底吹元件的安装半径确定为590mm。

3.3 底吹气体种类及供气模式

3.3.1 底吹气体种类

根据不同的吹炼、生产阶段，采用氮气和氩气两种底吹气体进行相互切换的模式。同时要求，当设定的气体压力低于0.8MPa时，自动切换为另一种气体；两种气体压力均低于0.8MPa时，自动选择压力较高的一种气源。另外，当出现底吹供气元件发生堵塞的现象时，可以采用空气作为气源进行吹堵操作。

3.3.2 供气模式

根据不同钢种、不同冶炼工艺分别采用不同的供气模式。经过一段时间的生产时间摸索，几次对底吹供气模式进行优化调整，最终确定供气模式如表 1 所示。

表1 顶底复吹转炉底吹供气模式(m³/h)

4 冶炼过程优化调整

4.1 吹炼过程枪位控制调整

天铁炼钢厂3#转炉顶底复吹改造后，在生产实践中发现，整个吹炼过程喷溅现象明显减少，返干情况则比较严重。分析原因为有底吹供气后，熔池搅拌更加均匀，碳氧反应更加迅速，渣中（FeO）消耗加快。与单一的顶吹转炉相比，顶吹氧枪枪位应根据吹炼情况适当提高50~100mm，以防炉渣返干。

同时，复吹转炉较顶吹转炉脱碳速度较快，吹炼终点收火不明显，应较顶吹转炉提前降枪到拉碳枪位进行拉碳操作，防止拉碳偏低。

4.2 吹炼终点控制调整

底吹改造后，底吹搅拌作用使熔池成分、温度较单一的顶吹转炉更加均匀，所以出钢配碳量应按中、上限控制，出钢温度应按中、下限控制。

复吹转炉钢水终点的残锰含量有所提高，应注意准确判断复吹转炉终点残[Mn]，适当减少锰铁合金的加入量。

复吹转炉钢水终点的氧含量[O]有所降低，合金收得率提高，应及时准确调整脱氧剂和合金的加入量。

5 底吹供气元件维护

5.1 底吹供气元件维护方针

复吹转炉使用效果的优劣主要看底吹供气元件的使用寿命。其宗旨就是在供气元件端部生成一种“炉渣-金属永久性透气蘑菇头”，同时使“炉渣-金属永久性透气蘑菇头”在整个炉役期或相当长的时间内，保持稳定、良好的形态和透气性。

5.2 开炉初期快速形成“炉渣-金属蘑菇头”

为在开炉初期就快速形成“炉渣-金属蘑菇头”，天铁炼钢厂要求在开新炉第1炉就进行溅渣护炉操作，严格防止炉底下降。

要求在开炉初期勤观察底吹元件状况，发现底吹元件出现局部的凹坑，在出钢后进行摇炉挂渣操作。炉渣成分要求与溅渣的炉渣成分相同，必要时对炉渣进行调质，确保炉渣中MgO含量在8~10%的范围内。

5.3 “炉渣-金属蘑菇头”的维护

（1）操作人员要认真操作，时刻观察复吹系统各项压力、和流量变化情况。

（2）利用倒炉及出钢的过程，要加强底吹供气元件出口及炉渣-金属蘑菇头的形态变化的观察，防止炉底露砖缝情况发生。

（3）底吹供气元件若呈漏斗状，就要及时采用挂渣操作对底吹供气元件进行重点维护。即将溅渣后的残渣留在炉膛内，多次前后摇炉，使炉渣粘在底吹供气元件的表面。必要时允许采用填料方式处理。

（4）严格控制吹炼终点钢水温度不过高和减少钢水在炉内浸泡时间。

（5）正常状态下，应保证冷却后的炉衬在模糊可见底部供气元件。

5.4 炉底厚度控制

要求每天接班认真测量炉底，准确控制炉底厚度数据。炉底控制原则为“宁正不负”，同时炉底上涨应严格控制在+50~150mm的范围。炉底上涨＞200mm，要采取降炉底操作，炉底下降，则要采取涨炉底操作。

（1）降炉底操作：在保证不烧枪的情况下，底吹采用强搅操作，炉渣碱度、MgO按下限控制，补吹及溅渣枪位较正常降低100mm。炉底下降，则要采取涨炉底操作：底吹采用弱搅操作（底吹流量比正常降低100Nm3/h），炉渣R、MgO按上限控制，点吹枪位恢复正常，溅渣枪位适当偏高不偏低。

（2）处理炉底操作应坚持勤处理、轻处理的原则。

（3）炉底下降，则多安排冶炼中、高碳钢；炉底上涨，则多安排冶炼低碳钢。炉底过高，则进行炉底减薄（化炉底）操作：采用出钢完毕留渣，用顶枪进行适当低流量吹氧200″左右，浸泡4~5′后加烧结矿降温（防止炉渣烧坏炉口），然后从炉口将炉渣倒入渣盆。或连续冶炼3~4炉低碳钢，控制终点低碳、高氧化铁渣出钢。

6复吹改造效果

6.1 石灰消耗得到降低

由于转炉复吹改造后吹炼过程反应速度加快，熔池搅拌更加均匀，石灰熔化更加充分，吨钢石灰消耗量得到明显降低，平均比单一顶吹转炉减少3~4kg/t 钢。

6.2 钢铁料消耗降低

复吹改造后，炉内搅拌充分，吹炼过程喷溅情况大大下降，使钢铁料消耗得到一定程度的降低。与改造前相比，平均降低0.5~1.0kg/吨钢。

6.3 吹炼终点钢水残锰量提高

转炉复吹改造后，碳氧反应更加充分，同样的终点碳含量情况下，钢水氧化性降低，使吹炼终点钢水残锰量有所提高，相比复吹改造前，残锰量平均提高0.01~0.02%。

6.4 合金回收率提高

吹炼终点钢水氧化性降低带来的另一个好处，就是出钢过程所加合金的回收率得到明显提高，Si、Mn元素回收率平均提高1%以上。

6.5 吹炼终点钢水成分更加均匀

与单一顶吹转炉相比，复吹改造后的转炉吹炼过程搅拌更加均匀，基本消除炉内吹炼死区的存在，使倒炉所取钢样更具有代表性，更利于出钢过程的配碳操作和合金配加，达到精确控制钢水成分的目的，减少直上连铸钢水成分出格的现象。

7 结束语

天铁炼钢厂3#转炉进行顶底复吹改造后，经过一段时间的摸索和调整，总结出符合自身实际的一套复吹工艺和底部供气元件维护措施，在保证底部供气元件正常使用的条件下，各项经济技术指标基本达到复吹改造的预期目标，对企业降低钢水成本和开发高等级品种钢提供了技术支持。

[1] 柯建祥. 30t 转炉顶底复吹工艺的实践[M] 2007 中国钢铁年会论文集

[2] 杜金科，胡滨，等.  复吹转炉长寿技术在莱钢1 20t转炉上的应用 [J].山东冶金，2007，（3）