CN105714013A - 一种转炉出钢涡流卷渣的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种转炉出钢涡流卷渣的控制方法，在炉内钢液出到二分之二且液面上炉渣发生转动时，启动出钢口外围电磁搅拌器，根据具体情况分别采取连续式、脉冲式、交替式搅拌模式，搅拌器功率调整范围均在30～200kW，电源频率调整范围在5～10Hz，钢液即将出完时，用挡渣塞封堵住出钢口。本发明可减少转炉下渣量，提高合金收得率，降低脱氧铝的烧损，减少钢液的二次氧化，提高钢液洁净度和精炼效果，减少改质剂的使用量，缩短处理周期，并减少炉内残钢量，有效防止氧枪在溅渣护炉时粘钢的发生，提高氧枪的使用寿命。

Description

一种转炉出钢涡流卷渣的控制方法

技术领域

本发明属于炼钢工艺技术领域，特别涉及一种转炉出钢过程中涡流卷渣的控制方法。

背景技术

在转炉出钢过程中会出现涡流卷渣现象，尤其是在出钢后期随着钢水液面的下降，会产生汇流涡流，而且愈演愈烈，促进渣钢乳化，使熔渣随钢流进入钢包，造成钢包内渣层过厚。此外，涡流还会卷入大量的空气，并伴随钢液进入到钢包内部。由于在转炉炼钢中钢水的合金化大都在钢包中进行，涡流形成的卷渣及卷入的空气进入钢包后与钢液发生氧化反应，造成合金元素收得率降低，并使钢水产生回磷和夹杂物增多，降低了钢材品质。同时炉渣也对钢包内衬产生侵蚀，降低钢包使用寿命。另外，钢包在进入精炼工序后，由于过厚的渣层很容易导致吹氩吹不开，难以进行精炼操作，给精炼带来不利影响。

随着用户对钢材质量要求的日益提高，需要不断的提高钢水质量。减少转炉出钢时下渣量是提高钢水质量的一个重要方面。转炉出钢时，进行有效的挡渣，可以减少钢水回磷，提高合金收得率；减少钢中夹杂物，提高钢水清洁度；可以减少钢包粘渣，提高钢包包龄；能够为钢水精炼提供良好的条件。为了尽量防止炉渣进入钢包中，冶金工作者开发了各种挡渣技术，以尽量减少转炉出钢后期涡流卷入钢渣。

目前，转炉挡渣方法主要有挡渣球法、挡渣镖法、气动挡渣法、避渣罩法、滑板法、吹气干扰涡流法和电磁挡渣法等。挡渣球法是利用其比重介于钢、渣之间，在出钢将完时堵住出钢口，以阻断渣流入钢包内。该法的优点就是操作简单，不足之处就是在炉渣黏度较大时，不能及时顺利到达出钢口起到挡渣作用。1987年MichaelD.Labate发明了具有挡渣和抑制涡流双重功能的挡渣镖法，该挡渣装置上部呈陀螺形，粗端有3个沟槽,6个棱角，能够破坏钢水涡流，减少涡流卷渣，下部带有导向杆，能够将挡渣镖准确投放到出钢口。该法具有挡渣和抑制涡流双重功能，不足之处就是在使用过程导向杆易折断，使挡渣镖不能准确定位而影响挡渣效果。气动挡渣法是靠高压气体一般为氮气将出钢末期的炉渣挡回炉内，该法的优点是以气体作为挡渣的媒介，减少对钢液的污染。不足是由于出钢处粉尘比较大，气动喷嘴易产生堵塞，而影响气动挡渣的效果。另外，也容易导致出钢温降大，包顶炉渣易结壳，不利于后序的精炼操作。1988年美国阿.勒德隆钢铁公司发明了避渣罩法，其优点是钢液从避渣罩侧孔流入出钢口，能够有效抑制涡流的形成，防止卷渣。但该法不足之处就是钢水对避渣罩的冲刷比较严重，不能进行多炉连续出钢。卢森堡、德国、日本开发了滑板挡渣法，取得了很好的挡渣效果，但其成本较高，同时由于出钢口所在的特定位置易受吹炼期间喷溅的影响。日本与韩国研究发现钢包内下渣主要是因为涡流，且涡流的高度越高其下渣量越大，为此开发了吹气干扰涡流法和电磁挡渣法。吹气干扰涡流法在出钢口周围安装惰性气体吹管，当出钢时，通过惰性气体吹管往炉内喷吹惰性气流，破坏涡流阻止炉渣流出。电磁挡渣法是通过电磁力来控制出钢流股的粗细，进而减少涡流的高度，起到减少下渣的作用。

从挡渣发展趋势看，由于使用挡渣球等有形挡渣物挡渣，材料消耗高，挡渣效果不理想。转炉出钢挡渣正从有形挡渣法向无形挡渣法发展，采用无形挡渣法并配有下渣检测装置，实行自动挡渣是先进炼钢法的发展方向。

为此，本发明提出了一种利用电磁力来抑制或抵消产生涡流的惯性力，进而降低产生涡流的临界高度或消除涡流的形成，从而达到减少转炉下渣的出钢效果，为洁净钢生产创造条件。

发明内容

本发明的目的是抑制转炉出钢过程中涡流卷渣或消除卷渣，减少转炉出钢下渣量，为提高钢液洁净度、合金收得率和防止回磷创造条件。

为此，本发明所采取的解决方案是：

一种转炉出钢涡流卷渣的控制方法，其特征在于，通过转炉出钢口外围布置的电磁搅拌器，向出钢口内的钢液施加与形成涡流的惯性力相反的电磁力来降低涡流临界高度，使其减少卷渣或消除卷渣，具体操作方法和步骤为：

(1)在更换出钢口耐火砖时，先把电磁搅拌器安装在出钢口耐火砖外围，使出钢口通道内的钢液处于搅拌器的中心位置，并将电源线及冷却线接好。

(2)在转炉内钢水达到出钢要求后，将转炉摇到出钢位，进行出钢作业。

(3)在炉内钢液出到三分之二后，观察出钢口上方的液面，当液面上炉渣发生转动时，说明已达到涡流形成的临界高度，启动搅拌器，根据钢种不同，分别采取连续式、脉冲式或交替式三种搅拌模式：

转炉冶炼高碳钢时，采用连续的搅拌模式，其功率调整范围在60～200kW，频率调整范围在12～15Hz；

在转炉冶炼低碳钢时，分为两个阶段进行控制：第一阶段在达到临界高度涡流形成初期，采用连续搅拌模式，其功率调整范围在80～200kW，频率调整范围在10～12Hz；第二阶段在临界高度以下，采用脉冲式搅拌，脉冲频率为0.5～4Hz，功率为80～150kW；

在冶炼超低P钢种时，分为三个阶段进行控制：第一阶段在达到临界高度涡流形成初期，采用连续搅拌模式，其功率调整范围在80～200kW，频率调整范围在10～12Hz；第二阶段在临界高度以下，采用脉冲式搅拌，脉冲频率为0.5～4Hz，功率为80～150kW；第三阶段在出钢接近终了时，采用正反两个方向交替的电磁力搅拌模式，正反方向电磁力的交替时间为0.5～2s，功率为30～60kW。

(4)在钢液即将出完时，将挡渣塞或挡渣镖投入到出钢口进行封堵，防止炉内炉渣流入到钢包内。

(5)关闭搅拌器并将转炉摇起。

本发明的有益效果为：

1)减少转炉下渣量，在没有施加电磁搅拌抑制炉内涡流卷渣时，用挡渣镖进行挡渣，钢包内的平均渣厚在60～120mm，采用电磁搅拌抑制涡流技术后，钢包内的渣厚能控制在20～50mm范围内，大幅度降低了转炉下渣量；

2)提高合金收得率，尤其是降低脱氧铝的烧损，使铝的收得率由目前的85％提高到90％，若出钢量平均以100吨，钢液的铝含量平均以0.030％计算，则每罐钢需要加铝量为35.3kg，通过该技术提高铝的收得率后，则加铝量为33.3kg，每罐钢加铝量可减少2kg；

3)减少钢液的二次氧化，在没有施加电磁搅拌抑制炉内涡流卷渣时，出钢后期由于涡流的形成会在涡流中卷入空气，并随钢液一同进入到钢包内部，在钢液的冲击搅拌作用下，很容易将钢液二次氧化，使钢液中的氧含量增高，遏制了钢液洁净度的提高；

4)提高精炼效果，由于能够减少涡流卷渣，使钢包内的下渣量减少，不仅提高了精炼效果，同时也减少了改质剂的使用量和缩短了处理周期，提高了精炼处理的钢水效率；

5)减少炉内残钢量，防止粘枪，由于电磁力抑制了涡流的形成，能够防止出钢末期钢渣混出，使炉内残钢大幅减少，为之后的溅渣护炉提供良好条件，同时也防止了氧枪在溅渣护炉时粘钢的发生，提高了氧枪的使用寿命。

附图说明

图1是电磁搅拌器安装位置示意图。

图中：炉渣1、钢液2、炉衬3、电磁搅拌器4、出钢口砖5。

具体实施方式

本发明转炉出钢涡流卷渣的控制方法，主要是通过转炉出钢口外围布置的电磁搅拌器，向出钢口内的钢液施加与形成涡流的惯性力相反的电磁力来降低涡流临界高度，使其减少卷渣或消除卷渣。

由图1可见，在更换出钢口耐火砖时，先把电磁搅拌器4安装在炉衬3的出钢口砖5外围，使出钢口通道内的钢液2处于电磁搅拌器4的中心位置，并将电磁搅拌器4的电源线及冷却线接好，即完成电磁搅拌器4的安装。

余下的操作方法和步骤为：

(1)在转炉内钢水达到出钢要求后，将转炉摇到出钢位，进行出钢作业。

(2)在炉内钢液2出到三分之二后，观察出钢口上方的液面，当液面上炉渣1发生转动时，说明已达到涡流形成的临界高度，启动电磁搅拌器4。根据钢种不同，分别采取连续式、脉冲式或交替式三种搅拌模式：

转炉冶炼高碳钢时，采用连续的搅拌模式，其功率调整范围在60～200kW，频率调整范围在12～15Hz；

在转炉冶炼低碳钢时，分为两个阶段进行控制：第一阶段在达到临界高度涡流形成初期，采用连续搅拌模式，其功率调整范围在80～200kW，频率调整范围在10～12Hz；第二阶段在临界高度以下，采用脉冲式搅拌，脉冲频率为0.5～4Hz，功率为80～150kW；

在冶炼超低P钢种时，分为三个阶段进行控制：第一阶段在达到临界高度涡流形成初期，采用连续搅拌模式，其功率调整范围在80～200kW，频率调整范围在10～12Hz；第二阶段在临界高度以下，采用脉冲式搅拌，脉冲频率为0.5～4Hz，功率为80～150kW；第三阶段在出钢接近终了时，采用正反两个方向交替的电磁力搅拌模式，正反方向电磁力的交替时间为0.5～2s，功率为30～60kW。

(3)在钢液2即将出完时，将挡渣塞或挡渣镖投入到出钢口进行封堵，防止炉内炉渣1流入到钢包内。

(4)关闭电磁搅拌器4.并将转炉摇起。

下面分别以转炉冶炼高碳钢、低碳钢和超低P钢为例，对本发明作进一步说明。

实施例1：

在转炉冶炼高碳钢时，炉内炉渣1黏度相对较大情况下，出钢中后期涡流形成的剪切力对钢渣界面的炉渣1乳化作用相对较小，此时可以采用连续的搅拌模式，并观察出钢口上方炉渣1液面的波动情况来适当对电磁搅拌器4的功率进行调整，其功率调整范围在60～200kW，频率调整范围在12～15Hz，转炉下渣量能控制在60～80mm。

实施例2：

在转炉冶炼低碳钢时，炉内炉渣1黏度相对较小情况下，出钢中后期涡流形成的剪切力对钢渣界面的炉渣1乳化作用相对较大，此时可以分为两个阶段进行控制：第一阶段在达到临界高度涡流形成初期，采用连续的搅拌模式，其功率调整范围在80～200kW，频率调整范围在10～12Hz；第二阶段在临界高度以下，为了防止搅拌力过强对钢渣界面的炉渣1乳化，可以采用脉冲式搅拌，脉冲频率大小为0.5～4Hz，功率大小为80～150kW，能够对涡流进行有效抑制，转炉下渣量能控制在40～60mm。

实施例3：

在冶炼超低P钢种时，为了更能有效抑制出钢下渣，可以分为三个阶段进行控制：第一阶段在达到临界高度涡流形成初期，采用连续的搅拌模式，其功率调整范围在80～200kW，频率调整范围在10～12Hz；第二阶段在临界高度以下，为了防止搅拌力过强对钢渣界面的炉渣1乳化，可以采用脉冲式搅拌，脉冲频率大小为0.5～4Hz，功率大小为80～150kW；第三阶段在出钢接近终了时，防止搅拌力产生的不利影响，可采用正反两个方向交替的电磁力搅拌模式，正反方向电磁力的交替时间为0.5～2s，功率为30～60kW，能够防止末期电磁力对卷渣带来的不利影响，使转炉下渣量控制在小于40mm。

Claims (1)

1.一种转炉出钢涡流卷渣的控制方法，其特征在于，通过转炉出钢口外围布置的电磁搅拌器，向出钢口内的钢液施加与形成涡流的惯性力相反的电磁力来降低涡流临界高度，使其减少卷渣或消除卷渣，具体操作方法和步骤为：

(1)在更换出钢口耐火砖时，先把电磁搅拌器安装在出钢口耐火砖外围，使出钢口通道内的钢液处于搅拌器的中心位置，并将电源线及冷却线接好；

(2)在转炉内钢水达到出钢要求后，将转炉摇到出钢位，进行出钢作业；

(3)在炉内钢液出到三分之二后，观察出钢口上方的液面，当液面上炉渣发生转动时，说明已达到涡流形成的临界高度，启动搅拌器，根据钢种不同，分别采取连续式、脉冲式或交替式三种搅拌模式：

转炉冶炼高碳钢时，采用连续的搅拌模式，其功率调整范围在60～200kW，频率调整范围在12～15Hz；

在转炉冶炼低碳钢时，分为两个阶段进行控制：第一阶段在达到临界高度涡流形成初期，采用连续搅拌模式，其功率调整范围在80～200kW，频率调整范围在10～12Hz；第二阶段在临界高度以下，采用脉冲式搅拌，脉冲频率为0.5～4Hz，功率为80～150kW；

在冶炼超低P钢种时，分为三个阶段进行控制：第一阶段在达到临界高度涡流形成初期，采用连续搅拌模式，其功率调整范围在80～200kW，频率调整范围在10～12Hz；第二阶段在临界高度以下，采用脉冲式搅拌，脉冲频率为0.5～4Hz，功率为80～150kW；第三阶段在出钢接近终了时，采用正反两个方向交替的电磁力搅拌模式，正反方向电磁力的交替时间为0.5～2s，功率为30～60kW；

(4)在钢液即将出完时，将挡渣塞或挡渣镖投入到出钢口进行封堵，防止炉内炉渣流入到钢包内；

(5)关闭搅拌器并将转炉摇起。