CN104975131A - 转炉冶炼半钢下渣量控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转炉冶炼半钢下渣量控制的方法，所述的方法包括以下步骤：设置出钢口及出钢口镗孔头结构；设置挡渣塞结构；提升挡渣塞热膨胀系数；出钢过程中分解挡渣工序。本发明提供的是一种有效结合转炉下渣自动检测、控制及挡渣塞的方法，本发明在引入红外下渣检测及滑板挡渣技术的基础上对出钢口及出钢口镗孔装置进行了重新设计，提高了出钢口使用寿命；进一步地，对挡渣塞进行了优化处理，有效的结合使用，实现了高效挡渣。

Description

转炉冶炼半钢下渣量控制的方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，具体涉及一种转炉冶炼半钢下渣量控制的方法。

背景技术

近年来，随着钢铁行业微利化不断加剧，各企业不断加强降本增效力度。对于炼钢精炼环节，提高合金收得率降低合金化成本、提高脱氧效率减少脱氧剂消耗，无疑是降低生产成本的重要措施。而开发更多具有较高附加值的高品质钢种对于提升企业经济效益极为重要。

由于半钢冶炼存在热源不足的问题，转炉炼钢过程结束后，炉渣氧化性相对较高。转炉出钢下渣量的多少对精炼渣系的控制产生了直接的影响，对钢液进行脱氧及合金化处理时，由于钢渣之间原有的氧平衡被打破，渣中的氧化物将被还原，造成已经被氧化于钢渣当中的有害元素被还原，再次进入钢液，造成脱氧剂消耗同时造成钢液污染。具体的，对于轴承钢GCr15，由于其特殊的载荷条件及TiN、Ti(C，N)对轴承钢的使用寿命有不利影响，因此，对[Ti]％提出了具体要求，要求[Ti]％＜0.0030％，转炉冶炼过程中，Ti被氧化成TiO₂进入转炉渣中，脱氧后，渣中的TiO₂部分被还原进入钢液中，出现“回钛”；而钢液中的合金元素被氧化比例加大，降低合金收得率。有效控制转炉出钢过程下渣量，以提高合金收得率；降低脱氧材料消耗，一直是冶金工作者研究的对象。

如：专利公开号为CN103849708A的专利文件，公开了一种转炉下渣装置及控制转炉下渣的方法,所述装置包括：具有板状结构的下渣流道,倾斜地固定在钢包车上,并且在转炉出钢方向上布置在钢包的前方,下渣流道包括背对钢包车车面的第一表面和面对钢包车车面的第二表面,并且下渣流道沿高度方向包括第一端和比第一端低的第二端；以及挡墙,包括第一挡墙与第二挡墙,第一挡墙与第二挡墙分别固定于下渣流道的第一表面的左右两侧,以限定转炉渣流动的通道。此装置及方法能够避免转炉钢水出尽后减小转炉倾动角度的过程中钢渣落入钢包现象的发生,提高钢水的质量,同时也避免了钢渣迸溅到钢包车上而引起钢包车及其配套设备的烧损。而对于转炉下渣的其他一些关键工艺技术并未涉及。

如专利公开号为CN102181598A的专利文件，公开了一种基于热图像的转炉出钢下渣预判及控制方法,该方法提供出钢的下渣与判断,即在大量夹渣出现前,通过连续图像处理,计算钢流速度,推算钢水距离出钢口液面高度,来对大量夹渣情况进行预判,通过通知操作人员提前对转炉进行相应的操作,来解决由于转炉电机响应延时带来的部分钢渣无法控制的问题。但是对于转炉下渣控制的其他一些关键工艺技术并未涉及。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种转炉冶炼半钢下渣量控制的方法。该方法对转炉下渣实现有效控制，显著提高了合金收得率及脱氧材料的使用效率，为高品质钢种的开发提供了工艺平台，特别地对于高品质轴承钢的开发，该钢种具体要求[Ti]％≤0.0030％。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种转炉冶炼半钢下渣量控制的方法，所述的方法包括以下步骤：

设置出钢口及出钢口镗孔头结构

将出钢口设置为等内经结构，出钢口镗孔头与所述出钢口配套安装；

设置挡渣塞结构

当出钢口出钢≤30炉时，将挡渣塞形状设置为上面直径75mm至85mm，底面直径137mm至153mm，高度194mm至206mm的圆台；

当出钢口出钢＞30炉时，将挡渣塞形状设置为上面直径75mm至85mm，底面直径152mm至168mm，高度194mm至206mm的圆台；

提升挡渣塞热膨胀系数

在挡渣塞成分中配加质量百分比为18％～32％的蛭石，用于提升挡渣塞热膨胀系数；

出钢过程中分解挡渣工序

出钢前期挡渣采用挡渣塞挡渣，出钢后期通过红外下渣检测系统控制滑板挡渣机构进行挡渣。

更进一步的技术方案是设置出钢口及出钢口镗孔头结构步骤中，所述出钢口外径为280mm；所述出钢口内径为135mm。

更进一步的技术方案是设置挡渣塞结构步骤中，当出钢口出钢≤30炉时，所述圆台底面半径30mm范围内设置有一个直径35mm至45mm，深度95mm至105mm的圆孔。

更进一步的技术方案是设置挡渣塞结构步骤中，当出钢口出钢＞30炉时，所述圆台底面半径30mm范围内设置有一个直径35mm至45mm，深度95mm至105mm的圆孔。

更进一步的技术方案是出钢过程中分解挡渣工序中，当上一炉次出钢完成后，关闭滑板，摇炉复位后使用挡渣塞塞紧出钢口，用于挡待冶炼的炉次的前期渣。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的是一种有效结合转炉下渣自动检测、控制及挡渣塞的方法，本发明在引入红外下渣检测及滑板挡渣技术的基础上对出钢口及出钢口镗孔装置进行了重新设计，提高了出钢口使用寿命；进一步地，对挡渣塞进行了优化处理，有效的结合使用，实现了高效挡渣。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式进行详细描述。

实施例1

在公称容量120吨(实际出钢量在120～140吨范围内)转炉流程上生产U75V钢，优选的，在生产过程中，采用如下改进方案：

第一:出钢口及出钢口镗孔头装置设计改造

为配合滑板挡渣工艺装置的安装使用，将出钢口进行优化设计，出钢口外径为280mm；出钢口结构为无锥度、等内径结构，出钢口的内径为：135mm，等静压整体成型水口，减弱出钢口冲刷强度。同时，出钢口镗孔头满足出钢口的安装需求，与出钢口配套安装。

第二：挡渣塞的优化设计

(1)设置挡渣塞外形尺寸

出钢过程中，随着出钢炉数的增加，出钢口逐渐被冲刷，内径实际尺寸发生改变，针对出钢口使用不同阶段，将挡渣塞尺寸分两类设计。出钢口出钢≤30炉时，设计挡渣塞形状为上面直径80mm±5mm，底面直径145mm±8mm，高度200mm±6mm的圆台。在挡渣塞底面中部(半径30mm范围内)设有一个直径约40mm，深度约100mm的圆孔。当出钢口出钢＞30炉时，设计挡渣塞形状为上面直径80mm±5mm，底面直径160mm±8mm，高度200mm±6mm的圆台。在挡渣塞底面中部(半径30mm范围内)设有一个直径约40mm，深度约100mm的圆孔。

(2)挡渣塞成分设置

挡渣塞在使用过程中，通过与出钢口的接触摩擦以承受一定的钢液压力，挡渣塞与出钢口的接触除了与尺寸有关外，挡渣塞的膨胀性也有很大关系，因此对挡渣塞的成分进行优化设计，提升挡渣塞热膨胀系数，以保障出钢前期有效挡渣。具体为，在挡渣塞成分中配加质量百分比为18％～32％的蛭石。

第三:挡渣任务分解

出钢过程中，为延长滑板挡渣使用寿命，出钢前期挡渣采用挡渣塞挡渣，出钢后期通过红外下渣检测系统控制滑板挡渣机构挡渣。具体实施方式为，上一炉次出完钢后，关闭滑板，摇炉复位到一定角度后使用挡渣塞塞紧出钢口，以挡即将冶炼的炉次的前期渣。

本实施例采用挡渣塞挡前期渣，采用红外下渣检测+滑板挡渣工艺挡后期渣，下渣量大幅度减少，合金收得率及渣料使用效率显著提高。

各炉次渣厚控制在22mm～40mm之间，平均渣厚控制在34.2mm。采用碳酸钡法量化下渣量，测定渣中BaO百分含量，去除过程渣料添加量后，最终得出转炉下渣量，结果为平均下渣量5.22kg·t_钢 ^-1，下渣量减少48.9％。

回磷量及为控制回硫所添加的渣料也得到有效控制，采用该技术发明的炉次，回磷量平均为0.0018％，回磷量整体减少28％，回磷量≤0.003％的炉次比例达到74.72％，提高了14.38％。回硫控制方面，炉后石灰添加量平均下降到2.64kg/t钢，石灰消耗降低14.3％。

脱氧材料消耗方面，采用该技术发明后，终点碳平均为0.05％的条件下铝线消耗为3.01m/t_钢,相比于终点碳平均为0.07％条件下铝线消耗为3.31m/t_钢的原挡渣工艺脱氧材料消耗更少。换算为同一终点碳水平，脱氧材料消耗减少了35.3％。

合金收得率方面，全流程的Si、Mn收得率Si平均为97.88％，Mn平均为98.32％，相比原挡渣工艺分别提高了1.46％、1.80％。

实施例2

在公称容量120吨(实际出钢量在120～140吨范围内)转炉流程上生产GCr15轴承钢，优选的，在生产过程中，采用如下改进方案：

第一:出钢口及出钢口镗孔头装置设计改造

为配合滑板挡渣工艺装置的安装使用，将出钢口进行优化设计，出钢口外径为280mm；出钢口结构为无锥度、等内径结构，出钢口的内径为：135mm，等静压整体成型水口，减弱出钢口冲刷强度。同时，出钢口镗孔头满足出钢口的安装需求，与出钢口配套安装。

第二：挡渣塞的优化设计

(1)设置挡渣塞外形尺寸

出钢过程中，随着出钢炉数的增加，出钢口逐渐被冲刷，内径实际尺寸发生改变，针对出钢口使用不同阶段，将挡渣塞尺寸分两类设计。出钢口出钢≤30炉时，设计挡渣塞形状为上面直径80mm±5mm，底面直径145mm±8mm，高度200mm±6mm的圆台。在挡渣塞底面中部(半径30mm范围内)设有一个直径约40mm，深度约100mm的圆孔。当出钢口出钢＞30炉时，设计挡渣塞形状为上面直径80mm±5mm，底面直径160mm±8mm，高度200mm±6mm的圆台。在挡渣塞底面中部(半径30mm范围内)设有一个直径约40mm，深度约100mm的圆孔。

(2)挡渣塞成分设置

挡渣塞在使用过程中，通过与出钢口的接触摩擦以承受一定的钢液压力，挡渣塞与出钢口的接触除了与尺寸有关外，挡渣塞的膨胀性也有很大关系，因此对挡渣塞的成分进行优化设计，提升挡渣塞热膨胀系数，以保障出钢前期有效挡渣。具体为，在挡渣塞成分中配加质量百分比为18％～32％的蛭石。

第三:挡渣任务分解

出钢过程中，为延长滑板挡渣使用寿命，出钢前期挡渣采用挡渣塞挡渣，出钢后期通过红外下渣检测系统控制滑板挡渣机构挡渣。具体实施方式为，上一炉次出完钢后，关闭滑板，摇炉复位到一定角度后使用挡渣塞塞紧出钢口，以挡即将冶炼的炉次的前期渣。

本实施例采用挡渣塞挡前期渣，采用红外下渣检测+滑板挡渣工艺挡后期渣，下渣量大幅度减少，合金收得率及渣料使用效率显著提高。特别地，该钢厂炼钢原料含钛，采用该技术发明后，生产的轴承钢GCr15的钛含量控制得到有效改善。

采用该技术发明后，包次各炉渣厚控制在25mm～47mm之间，平均渣厚控制在36.1mm。采用碳酸钡法量化下渣量，测定渣中BaO百分含量，去除过程渣料添加量后，最终得出转炉下渣量，结果为平均下渣量5.31kg·t_钢 ^-1，下渣量减少45.7％。

回磷量及为控制回硫所添加的渣料也得到有效控制，采用该技术发明的炉次，回磷量平均为0.0020％，回磷量整体减少27％，回磷量≤0.003％的炉次比例达到73.32％，提高了14.15％。回硫控制方面，炉后石灰添加量平均下降到2.72kg/t钢，石灰消耗降低13.7％。

脱氧材料消耗方面，采用该技术发明后，终点碳平均为0.062％的条件下铝线消耗为2.91m/t_钢,相比于终点碳平均为0.071％条件下铝线消耗为3.35m/t_钢的原挡渣工艺脱氧材料消耗更少。换算为同一终点碳水平，脱氧材料消耗减少了34.5％。

成品钛控制方面，使用该技术发明以后，由于转炉下渣量大幅度减少，精炼过程还原增Ti量明显减少，Ti含量控制在0.0028％～0.0035％，平均为0.0032％，为高品质轴承钢的开发提供了必要条件。

实施例3

在公称容量120吨(实际出钢量在120～140吨范围内)转炉流程上生产U71Mn钢，优选的，在生产过程中，采用如下改进方案：

第一:出钢口及出钢口镗孔头装置设计改造

为配合滑板挡渣工艺装置的安装使用，将出钢口进行优化设计，出钢口外径为280mm；出钢口结构为无锥度、等内径结构，出钢口的内径为：135mm，等静压整体成型水口，减弱出钢口冲刷强度。同时，出钢口镗孔头满足出钢口的安装需求，与出钢口配套安装。

第二：挡渣塞的优化设计

(1)设置挡渣塞外形尺寸

出钢过程中，随着出钢炉数的增加，出钢口逐渐被冲刷，内径实际尺寸发生改变，针对出钢口使用不同阶段，将挡渣塞尺寸分两类设计。出钢口出钢≤30炉时，设计挡渣塞形状为上面直径80mm±5mm，底面直径145mm±8mm，高度200mm±6mm的圆台。在挡渣塞底面中部(半径30mm范围内)设有一个直径约40mm，深度约100mm的圆孔。当出钢口出钢＞30炉时，设计挡渣塞形状为上面直径80mm±5mm，底面直径160mm±8mm，高度200mm±6mm的圆台。在挡渣塞底面中部(半径30mm范围内)设有一个直径约40mm，深度约100mm的圆孔。

(2)挡渣塞成分设置

挡渣塞在使用过程中，通过与出钢口的接触摩擦以承受一定的钢液压力，挡渣塞与出钢口的接触除了与尺寸有关外，挡渣塞的膨胀性也有很大关系，因此对挡渣塞的成分进行优化设计，提升挡渣塞热膨胀系数，以保障出钢前期有效挡渣。具体为，在挡渣塞成分中配加质量百分比为18％～32％的蛭石。

第三:挡渣任务分解

出钢过程中，为延长滑板挡渣使用寿命，出钢前期挡渣采用挡渣塞挡渣，出钢后期通过红外下渣检测系统控制滑板挡渣机构挡渣。具体实施方式为，上一炉次出完钢后，关闭滑板，摇炉复位到一定角度后使用挡渣塞塞紧出钢口，以挡即将冶炼的炉次的前期渣。

本实施例采用挡渣塞挡前期渣，采用红外下渣检测+滑板挡渣工艺挡后期渣，下渣量大幅度减少，合金收得率及渣料使用效率显著提高。

各炉次渣厚控制在25mm～42mm之间，平均渣厚控制在35.4mm。采用碳酸钡法量化下渣量，测定渣中BaO百分含量，去除过程渣料添加量后，最终得出转炉下渣量，结果为平均下渣量5.31kg·t_钢 ^-1，下渣量减少49.0％。

回磷量及为控制回硫所添加的渣料也得到有效控制，采用该技术发明的炉次，回磷量平均为0.0016％，回磷量整体减少29％，回磷量≤0.003％的炉次比例达到75.23％，提高了15.81％。回硫控制方面，炉后石灰添加量平均下降到2.72kg/t钢，石灰消耗降低14.0％。

脱氧材料消耗方面，采用该技术发明后，终点碳平均为0.05％的条件下铝线消耗为3.07m/t_钢,相比于终点碳平均为0.07％条件下铝线消耗为3.35m/t_钢的原挡渣工艺脱氧材料消耗更少。换算为同一终点碳水平，脱氧材料消耗减少了35.5％。

合金收得率方面，全流程的Si、Mn收得率Si平均为97.71％，Mn平均为98.62％，相比原挡渣工艺分别提高了1.34％、1.78％。

上述实施例说明采用本发明技术生产的U75V、GCr15、U71Mn，转炉下渣量控制有效改善；进一步的提高了合金元素收得率，降低脱氧材料及精炼渣料消耗；特别地，对于高品质轴承钢的开发，[Ti]％得到有效控制，实现了0.0030％以下工艺平台的搭建，取得了较好的冶金效果。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一个实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (5)

1.一种转炉冶炼半钢下渣量控制的方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：

设置出钢口及出钢口镗孔头结构

将出钢口设置为等内经结构，出钢口镗孔头与所述出钢口配套安装；

设置挡渣塞结构

当出钢口出钢≤30炉时，将挡渣塞形状设置为上面直径75mm至85mm，底面直径137mm至153mm，高度194mm至206mm的圆台；

当出钢口出钢＞30炉时，将挡渣塞形状设置为上面直径75mm至85mm，底面直径152mm至168mm，高度194mm至206mm的圆台；

提升挡渣塞热膨胀系数

在挡渣塞成分中配加质量百分比为18%～32%的蛭石，用于提升挡渣塞热膨胀系数；

出钢过程中分解挡渣工序

出钢前期挡渣采用挡渣塞挡渣，出钢后期通过红外下渣检测系统控制滑板挡渣机构进行挡渣。

2.根据权利要求1所述的转炉冶炼半钢下渣量控制的方法，其特征在于所述的设置出钢口及出钢口镗孔头结构步骤中，所述出钢口外径为280mm；所述出钢口内径为135mm。

3.根据权利要求1所述的转炉冶炼半钢下渣量控制的方法，其特征在于所述的设置挡渣塞结构步骤中，当出钢口出钢≤30炉时，所述圆台底面半径30mm范围内设置有一个直径35mm至45mm，深度95mm至105mm的圆孔。

4.根据权利要求1所述的转炉冶炼半钢下渣量控制的方法，其特征在于所述的设置挡渣塞结构步骤中，当出钢口出钢＞30炉时，所述圆台底面半径30mm范围内设置有一个直径35mm至45mm，深度95mm至105mm的圆孔。

5.根据权利要求1所述的转炉冶炼半钢下渣量控制的方法，其特征在于所述的出钢过程中分解挡渣工序中，当上一炉次出钢完成后，关闭滑板，摇炉复位后使用挡渣塞塞紧出钢口，用于挡待冶炼的炉次的前期渣。