CN101487071B - 金属炉渣复合蘑菇头再生与垫补透气性炉底的方法 - Google Patents

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Abstract

一种金属炉渣复合蘑菇头再生与垫补透气性炉底的方法，属于氧气转炉炼钢技术领域。当于转炉冶炼低碳钢造成炉底熔损凹陷，金属炉渣复合蘑菇头相应熔损的情况下，使金属炉渣复合蘑菇头再生并保证炉底透气性的垫补炉底，整个炉役内要求以开炉时炉底厚度，严格控制炉底下陷量≤200mm；垫补炉底操作分为：清理炉底、金属蘑菇头再生和垫补烧结炉底三阶段进行。要是提供一种用于复合吹炼转炉在炉底发生侵蚀的情况下，实现复合式金属炉渣复合蘑菇头的再生和垫补透气性炉底的工艺技术，用于保护底吹供气元件，提高复吹炉龄的工艺方法。通过调整补炉料粒度配比和采用合理的烧结工艺形成透气性良好的炉底烧结层，最终重新形成透气良好的金属炉渣复合蘑菇头。

Description

金属炉渣复合蘑菇头再生与垫补透气性炉底的方法
技术领域
本发明专利属于氧气转炉炼钢技术领域。特别是提供一种金属炉渣复合蘑菇头再生与垫补透气性炉底的方法，用于复合吹炼转炉在炉底发生侵蚀的情况下，实现金属炉渣复合蘑菇头的再生和垫补透气性炉底，以保护底吹供气元件，提高复吹炉龄。
背景技术
转炉复合吹炼是一种先进的转炉炼钢工艺技术，多年来由于底吹供气元件寿命不高，造成复吹转炉远低于采用溅渣护炉技术的顶吹转炉。采用金属炉渣复合蘑菇头保护底吹供气元件的工艺技术可以大幅度提高底吹供气元件的寿命，使之与采用溅渣护炉工艺后的转炉炉龄同步。由于金属炉渣复合蘑菇头是基于转炉炉底生成的，因此当炉底发生熔损时蘑菇头可能随炉底一同熔损，严重时会随炉底侵蚀完全侵蚀掉。
转炉炼钢过程炉底厚度的变化是与冶炼钢种、冶炼工艺、出钢条件等工艺因素有关，通常分为以下两类情况：
对于中、小型转炉以生产中、高碳([C]≥0.04％)建筑钢材、特殊钢长材和中厚板为主，终点钢水和炉渣过氧化现象不严重，出钢温度较低，往往造成炉底上涨现象严重；
对于大型转炉以生产低碳、超低碳([C]＜0.04％)板材为主，出钢温度高，钢水和炉渣氧化性强，往往造成炉底熔损，出现凹陷。
对于炉底上涨，可根据现场观察、仪器测量和计算机检测的P-Q曲线判定炉底上涨程度。根据炉底上涨程度可及时采用延长溅渣频率、增加低碳钢吹炼炉数和加强底吹搅拌促使钢流冲刷炉底以及吹扫炉底等工艺措施控制炉底上涨厚度≤200mm，保证蘑菇头的透气性。
但对于炉底熔损出现凹陷的情况，由于金属炉渣复合蘑菇头已随炉底一同熔损，因此需要进行蘑菇头再生并用耐火材料垫补炉底，以保证正常的炉底厚度，还要保持复吹工艺所必需的透气性。这一技术问题在国际上至今尚未解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属炉渣复合蘑菇头再生与垫补透气性炉底的方法，在转炉炉底发生熔损出现凹陷的情况下，实现金属炉渣复合蘑菇头再生和垫补透气性炉底，以保证补炉后炉底厚度基本恢复原始炉底厚度，同时可形成透气性良好的金属炉渣复合蘑菇头，保证复合吹炼工艺的正常进行。
本发明的技术原理是针对大型转炉大量生产低碳、超低碳钢种时，炉底经常大幅度下降并发生熔损形成凹陷。通过采用垫补炉底工艺，首先在供气元件端部喷嘴处形成局部凹坑，并采用少量留钢作业使凹坑内充满钢水。采用适当流量底吹气体冷却凹坑内钢水形成透气性金属蘑菇头。随后，通过调整补炉料粒度配比和采用合理的烧结工艺形成透气性良好的炉底烧结层(在金属蘑菇上形成炉渣蘑菇头)。具体工艺为：当于转炉冶炼低碳钢造成炉底熔损凹陷，金属炉渣复合蘑菇头相应熔损的情况下，使金属炉渣复合蘑菇头再生并保证炉底透气性的垫补炉底，整个炉役内要求以开炉时炉底厚度为标准，严格控制炉底下陷量≤200mm；垫补炉底操作分为：清理炉底、金属蘑菇头再生和垫补烧结炉底三阶段进行：
(1)炉底清理后安排一炉中、高碳钢冶炼，出钢时少量留钢；摇正转炉将底吹流量调至补炉模式喷吹2～3min，将供气元件喷嘴周围凹坑内的钢水初步冷凝形成透气性良好的金属蘑菇头，然后倒净炉渣；
(2)补炉前一炉要求把钢水、炉渣出净，不进行溅渣，开大底吹流量到80～200Nm3/h，将炉底凹坑处的液态渣钢吹净；
(3)补炉时要求0.2-0.5吨钢水，出钢后摇正炉体通过底吹气体冷却喷嘴周围凹坑内的钢水，形成金属蘑菇头后倒掉全部炉渣。
形成透气性炉底的补炉工艺如下：
a.要求严格控制垫补炉底耐火材料的粒度配比，其中≥5mm的大颗粒应占20-80％；
b.烧结过程中采用每支元件的流量采用“大(＞200/Nm3/h)-中(80～90/Nm3/h)-大(＞200/Nm3/h)”底吹供气模式；
c.烧结，烧结，烧结时间为30～40min；烧结过程分三个阶段，第一阶段在停炉烧结过程保证耐火材料与炉衬的烧结，避免气体对烧结过程的影响；第二阶段在冶炼中、前期进行，采用流量80～90/Nm3/h保证喷嘴上方的补炉料局部烧结；第三阶段在冶炼后期进行，采用大气量＞200/Nm3/h保证喷嘴上方补炉料完全烧结，并具有良好的透气性。
本发明提出的金属炉渣复合蘑菇头再生与垫补透气性炉底的补炉工艺分以下三阶段进行：首先，发现炉底凹陷后要进行炉底清理；其后，进行金属蘑菇头再生；最后完成垫补炉底和烧结工艺。具体工艺操作如图1所示。
(1)清理炉底
冶炼中发现炉底下陷(下陷深度≤200mm)应及时采用补炉操作使炉底恢复到正常厚度。采用补炉操作前首先要清理炉底，即当钢水冶炼完毕后应尽量将炉内的钢渣出净(必要时可采用顶吹氮气吹扫炉底)，并把底吹流量开至最大，避免炉底粘渣、留渣。
(2)金属蘑菇头再生
炉底清理后安排一炉中、高碳钢冶炼，出钢时少量留钢。摇正转炉将底吹流量调至补炉模式喷吹2～3min，将供气元件喷嘴周围凹坑内的钢水初步冷凝形成透气性良好的金属蘑菇头，然后倒净炉渣。
(3)垫补透气性炉底
倒渣后开始补炉操作，向炉内倒入垫补炉底的耐火材料。垫补炉底耐火材料要求严格控制粒度配比，其中≥5mm的大颗粒应占40％以上。倒入补炉料后通过反复摇炉使补炉料逐渐铺平，并均匀地涂在整个炉底凹陷处。然后开始烧结，烧结时底吹气体应手动开至最大流量，以保证气流能较顺利地通过补炉料层。烧结时间通常为30~40min。
烧结过程采用大-中-大供气模式向炉内供气，即烧结前期采用大流量保证在喷口上部形成发达的透气层，不影响喷嘴周围炉衬与补炉料的烧结过程。烧结中期采用较低的供气模式，主要是保证在喷口止方的补炉料能逐渐形成烧结层。烧结后期采用大流量是保证喷口上方已局部烧结的耐火材料能进一步烧结，形成较发达的气流通道。
通常，烧结第一阶段是在停炉烧结期内完成，而第二阶段在转炉吹炼过程中完成，第三阶段主要在吹炼后期完成。
优点与积极效果
目前，国际上尚未有人提出大型转炉大量生产低碳钢([C]＜0.04％)板材造成炉底熔损凹陷使底吹供气元件端部覆盖的金属炉渣复合蘑菇头完全熔损时如何实现金属炉渣复合蘑菇头再生以及保证垫补炉底透气性的补炉工艺。本发明提出了一种金属炉渣复合蘑菇头再生与垫补炉底时保证炉底透气性的补炉方法，解决了这一技术难题。
采用本发明的方法控制炉底熔损量≤200mm。当炉底熔损＞180mm时可采用本发明进行蘑菇头再生和垫补炉底处理，保证炉底厚度与开炉时基本相当。同时保证再生后的蘑菇头和补炉后炉底的透气性完全可以满足吹炼过程中复吹工艺对冶炼供气量的要求，图2为210吨转炉补炉后实际吹炼过程中底吹气体流量设定值与实际检测值的对应关系。从图2中可以看出，采用本发明的工艺方法进行金属炉渣复合蘑菇头再生和垫补炉底后底吹气体流量的调节值与设定值完全相同，满足工艺要求。
附图说明
图1为金属炉渣复合蘑菇头再生与垫补炉底操作工艺示意图(清理炉底)。
图2为金属炉渣复合蘑菇头再生与垫补炉底操作工艺示意图(金属蘑菇头再生)。
图3为金属炉渣复合蘑菇头再生与垫补炉底操作工艺示意图(垫补炉底)。
图4为210吨转炉底吹流量控制曲线。
具体实施方式
某大型转炉厂以生产低碳、超低碳([C]＜0.04％)板材为主，出钢温度高，钢水和炉渣氧化性强，往往造成炉底熔损，易出现凹陷。钢厂160吨转炉应用实例：
(1)160吨复吹转炉底部安装了8支环缝式底吹供气元件；
(2)开炉前实侧：单支元件冷态供气流量180Nm3/h(1.0Mpa背压下)；
(3)在开炉6炉后实侧：单支热态供气流量110Nm3/h(1.0Mpa背压下)；为冷态流量的71％，工作正常；
(4)在开炉1000炉后实侧：5号元件单支热态供气流量170Nm3/h(1.0Mpa背压下)，为冷态流量的94％，工作不正常，出钢后可见5号元件处有明显凹陷；
(5)出钢后开始垫补炉底耐火材料，其中≥5mm的大颗粒应占40％以上。倒入补炉料后通过反复摇炉使补炉料逐渐铺平，并均匀地涂在整个炉底凹陷处。
(6)经过60分钟烧结，烧结时间控制在30~40min。烧结过程中采用大-中-大供气模式；
(7)烧结后重新炼钢，经冶炼一炉后，实测5号元件单支热态供气流量为120Nm3/h(1.0Mpa压下)，为冷态流量的66％，工作恢复正常。
本发明已应用于国内多座大、中型转炉，使用效果良好。多家钢厂转炉上应用使底吹元件寿命与炉龄同步，炉龄超过10000炉，并取得了良好的经济效益。典型钢厂的使用效果如表1所示。
表1  本发明在典型钢厂的使用情况
序号 转炉吨位   底枪支数   控制流量/Nm<sup>3</sup>/h   炉底高度/mm 备注
  1   210吨   6支/炉   100   50   正常
  2   110吨   6支/炉   120   80   正常
  3   110吨   8支/炉   105   100   正常
注：控制流量为单支元件的热态流量(1.0Mpa压下)；
单支元件冷态供气流量180Nm3/h(1.0Mpa压下)。

Claims (2)

1.一种金属炉渣复合蘑菇头再生与垫补透气性炉底的方法，当于转炉冶炼低碳钢造成炉底熔损凹陷，金属-炉渣复合蘑菇头相应熔损的情况下，使金属-炉渣复合蘑菇头再生并保证炉底透气性的垫补炉底，整个炉役内要求以开炉时炉底厚度为标准，严格控制炉底下陷量≤200mm；垫补炉底操作分为：清理炉底、金属蘑菇头再生和垫补烧结炉底三阶段进行：
(1)炉底清理后安排一炉中、高碳钢冶炼，出钢时少量留钢；摇正转炉将底吹流量调至补炉模式喷吹2～3min，将供气元件喷嘴周围凹坑内的钢水初步冷凝形成透气性良好的金属蘑菇头，然后倒净炉渣；
(2)补炉前一炉要求把钢水、炉渣出净，不进行溅渣，开大底吹流量到80～200Nm3/h，将炉底凹坑处的液态渣钢吹净；
(3)补炉时要求留钢水0.2-0.5吨，出钢后摇正炉体通过底吹气体冷却喷嘴周围凹坑内的钢水，形成金属蘑菇头后倒掉全部炉渣；
形成透气性炉底的补炉工艺如下：
a.要求严格控制垫补炉底耐火材料的粒度配比，其中≥5mm的大颗粒应占20-80％；
b.烧结过程中每支元件的流量采用“烧结前期＞200/Nm3/h、烧结中期80～90/Nm3/h、烧结后期＞200/Nm3/h”底吹供气模式；
c.烧结时间为30～40min；烧结过程分三个阶段，第一阶段在停炉烧结过程保证耐火材料与炉衬的烧结，避免气体对烧结过程的影响；第二阶段在冶炼中、前期进行，采用流量80～90/Nm3/h保证喷嘴上方的补炉料局部烧结；第三阶段在冶炼后期进行，采用大流量＞200/Nm3/h保证喷嘴上方补炉料完全烧结，并具有良好的透气性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的清理炉底是指冶炼中发现炉底下陷深度≤200mm时，应及时采用补炉操作使炉底恢复到正常厚度；采用补炉操作前首先要清理炉底，当钢水冶炼完毕后应尽量将炉内的钢渣出净，并把底吹流量开至最大，避免炉底粘渣、留渣。
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