CN114427015B - 一种控制转炉高铁水比冶炼过程平稳性的集成方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于转炉冶炼技术领域，具体涉及一种控制转炉高铁水比冶炼过程平稳性的集成方法，对高铁水比冶炼过程前、中、后期各时段溢渣或喷溅产生根本原因进行分析，通过自主设计开发的热平衡模型、供氧及造渣制度，打破原有经验壁垒，达到各时段“C‑O反应—FeO—温度”三者间性价比最优均衡控制，在不增加辅助投资的前提下，通过工艺最大的优化，有效遏制了高铁水比冶炼过程中溢渣及喷溅现象，确保了高铁水比冶炼平稳性，钢铁消耗得到大幅下降，成本指标得到下降，取得了较好的经济效益。

Description

一种控制转炉高铁水比冶炼过程平稳性的集成方法

技术领域

本发明属于转炉冶炼技术领域，具体涉及一种控制转炉高铁水比冶炼过程平稳性的集成方法。

背景技术

在高铁水比冶炼过程中，由于初始热平衡过于富余、一罐到底铁水物化指标不稳定及操作不熟练、不精准，转炉冶炼过程中明显溢渣及喷溅现象时常发生(发生比例37.8％)，不仅增加渣料和温度损失，还会造成0.3～5％的金属损失，增加转炉总体钢铁料消耗和减少钢产量；并且冶炼过程出现溢渣及喷溅，还会造成大量液态炉渣流失，从而影响脱磷的平稳性；同时转炉出现明显溢渣或喷溅，易造成烟气超排环保类事故，如出现严重的喷溅还可能引起设备和人身安全事故，是一个重要的危险源。因此如何有效控制及避免高铁水比冶炼过程中出现明显的溢渣或喷溅，是保证高铁水比冶炼平稳性最为关键的瓶颈问题，也是“绿色、节能、降耗、低本、减排”生产主要手段之一，因此需要工艺技术针对性改进，突破瓶颈；操作人员精心、精准操作；合理控制冶炼过程每个环节。

CN 111876549 A“一种转炉高铁比冶炼工艺”的发明专利主要从装入制度、供氧制度、造渣制度、留渣操作、炉型控制等方面技术优化，实现了高铁比生产模式下转炉操作操作，降低了成本，提升了冶炼效率。CN 104762435 B“一种提高转炉铁水比例的方法”的发明专利主要研究入炉铁水合适比例、留渣少渣操作、转炉热平衡、转炉造渣辅料替代，达到降低转炉钢铁料、渣料成本、介质成本的目的，但未涉及高铁比冶炼下溢渣与溢渣有空防范措施。

表1铁水物化指标与装入制度

结合实际入炉铁水物化指标与装入制度(见表1)，高铁水消耗在冶炼前、中、后期都易出现明显溢渣或喷溅，主要产生原因及需解决攻关的问题如下：

冶炼前期：①吹炼前期加料过于集中导致化渣不良、压温明显，CO浓度曲线出现明显的阶梯形上升趋势，造成炉渣内FeO积聚，进入升温快速阶段，C-O剧烈反应，导致溢渣或喷溅，②铁水物化热高(高Si、高温、高C的铁水)，造渣辅料加入不及时，这个过程主要是铁水C-O反应与实时的熔池温度不匹配，造成熔池中碳的氧化断档，只能通过铁氧化来补充，使炉渣中蓄积了过量的FeO，随着硅-锰反应快速升温，辅料熔化吸热未充分体现，促使C-O氧化反应提前进行，双重升温条件下，炉渣随着化学反应的剧烈喷出炉口或溢出炉口。

冶炼中期：枪位长时间偏高，外加操作上的原因造成炉渣偏干或返干严重后提枪化渣处理时间长。另外造渣料集中加入使熔池骤冷，抑制正在迅速进行的碳氧反应。这些不良操作造成了渣中氧化铁的累积，过高FeO又降低炉渣的表面张力，在C-O反应逐渐剧烈时就会发生连续性溢渣、喷溅。

冶炼后期：炉内C-O反应逐渐减弱或及持续高枪位调渣操作，炉渣内氧化铁含量呈现上升状态。氧枪调枪过程降枪过快及时机不当，熔池内钢—渣搅拌瞬间增强(碳含量处于0.50～0.20％左右)，熔池内的碳与炉渣中富余的氧化铁反应，使炉渣溢渣、喷溅。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制转炉高铁水比冶炼过程平稳性的集成方法，解决高铁水比冶炼过程中溢渣及喷溅问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种控制转炉高铁水比冶炼过程平稳性的集成方法，包括以下步骤：

(1)依据实际入炉铁水物化指标与装入量配加实际，参考与基础热平衡计算数据差值并结合各关键因素对终点温度影响经验参考值，对本炉冶炼终点温度进行预估及造渣料+冷料配给数据进行预判，温度富余按照粒钢与石灰石比例1:1进行配加进行控温与均衡碱度；

(2)采用以下供氧制度：

1)半氧过程选用高铁比模式点火正常后基础枪位控制在1.40m，加粒钢前先提枪200～300mm在加料后恢复正常枪位；

2)全氧开始枪位控制在1.40m，先升压后加料工作氧压0.90～0.95Mpa，利用半氧及粒钢加入产生的高FeO优势，强化熔池搅拌，加速成渣与生石中分解的CO₂气体排除；

3)吹炼至CO浓度数值达10％，碳焰初现时先降压至0.83～0.80Mpa，如出现低温溢渣前兆适当快速高低枪位交替操作枪位1.4～1.7m氧压0.75～0.80Mpa，如低温溢渣不易控制可适当小批量加入100～200kg/次石灰石、石灰进行压渣操作；

4)错峰期过后根据实际化渣实际采用1.4～1.8m枪位氧压0.85～0.88Mpa吹炼，如出现返干征兆每次0.1m进行提前干预，如9～10min返干严重，提枪幅度增大，高枪位控制在1.8～2.0m采用快提慢降，每次降枪幅度控制在0.2～0.4m，高低枪位交替操作；

5)吹炼终点前1.5min，采用大幅度调枪操作，上限枪位2.3～2.5m，工作氧压控制在0.95～0.90Mpa，高枪位保持时间控制≤30s，每次降枪幅度控制在0.2～0.4m，每次保持时间控制在5～10s，高枪位保持与调整时间根据实际渣况与收火枪位灵活控制；

6)终点前保证≥30s压枪时间，枪位1.0m氧压0.93～0.95Mpa降低渣中FeO与筛上物，并确保终点温度成分均衡+保Mn+强化倒炉平稳性；

(3)采用以下造渣制度：

1)半氧点火正常后开始加入粒钢80～100wt％；

2)全氧开始先加入全部生白云石——石灰总量70～80wt％——石灰石60～70wt％，一批渣料2.5min加入完毕，最晚不超3min，保证合理碱度区间、控温及保证有效渣料熔化时长；

3)中期渣料根据化渣与温度实际，采用多批次小批量加入，石灰单批量加入≤500kg，石灰石/粒钢加入≤300kg，所有物料吹炼10min加入完毕。

本发明具有以下有益效果：本发明对高铁水比冶炼过程前、中、后期各时段溢渣或喷溅产生根本原因进行分析，通过自主设计开发的热平衡模型、供氧及造渣制度，打破原有经验壁垒，达到各时段“C-O反应—FeO—温度”三者间性价比最优均衡控制，在不增加辅助投资的前提下，通过工艺最大的优化，有效遏制了高铁水比冶炼过程中溢渣及喷溅现象，确保了高铁水比冶炼平稳性，钢铁消耗得到大幅下降，成本指标得到下降，取得了较好的经济效益。高铁水比冶炼溢渣或喷溅发生比例＜0.5％，转炉钢铁料降低≥6.5kg/t，转炉终点温度提升≥5.5℃/炉，转炉终点P≤0.035％，命中率≥98％，吨钢渣量降低9.3kg/t。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。

高铁水比冶炼基础冶炼热平衡参照模型如下表2：

表2高铁水比冶炼基础冶炼热平衡参照模型

各关键因素对终点温度影响经验参考值如下表3：

表3各关键因素对终点温度影响经验参考值

依据实际入炉铁水物化指标与装入量配加实际，参考与基础热平衡计算数据差值并结合各关键因素对终点温度影响经验参考值，对本炉冶炼终点温度进行预估及造渣料+冷料配给数据进行预判，温度富余按照粒钢与石灰石比例1:1进行配加进行控温与均衡碱度。

供氧制度：

1)半氧过程选用高铁比模式点火正常后基础枪位控制在1.40m左右，加粒钢前先提枪200～300mm左右在加料后恢复正常枪位。

2)全氧开始枪位控制在1.40m左右，先升压后加料工作氧压0.90～0.95Mpa，利用半氧及粒钢加入产生的高FeO优势，强化熔池搅拌，加速成渣效果(尤其生料)与生石中分解的CO₂气体排除，降低后续操作难度。

3)吹炼至CO浓度数值达10％左右(3min左右开始出现)，碳焰初现时先降压至0.83～0.80Mpa左右，如出现低温溢渣前兆适当快速高低枪位交替操作枪位1.4～1.7m氧压0.75～0.80Mpa，提枪可扩大气体排出通道，降枪进行均衡熔池反应，降压减缓C-O反应速度，如低温溢渣不易控制可适当小批量加入100～200kg/次石灰石、石灰进行压渣操作，缩短过度期。

4)错峰期过后(5～6min以后)根据实际化渣实际采用1.4～1.8m枪位氧压0.85～0.88Mpa吹炼，如出现返干征兆(CO曲线趋势总体向低位运行；音频曲线中、下线持续运行；火焰直冲有力；氮封口飞渣迹象)每次0.1m左右进行提前干预，如9～10min返干严重，提枪幅度增大，高枪位控制在1.8～2.0m采用快提慢降(每次降枪幅度控制在0.2～0.4m)高低枪位交替操作。保持脱碳速率均匀稳定，消除炉渣死区，提高炉渣熔均效果，但严禁长时间高枪位操作。

5)吹炼终点前1.5min左右，可采用大幅度调枪操作，上限枪位2.3～2.5m，工作氧压控制在0.95～0.90Mpa，高枪位保持时间控制≤30s，(每次降枪幅度控制在0.2～0.4m，每次保持时间控制在5～10s，高枪位保持与调整时间根据实际渣况与收火枪位灵活控制。

6)终点前保证≥30s压枪时间，枪位1.0m氧压0.93～0.95Mpa降低渣中FeO与筛上物，并确保终点温度成分均衡+保Mn+强化倒炉平稳性。

造渣制度：

1)半氧点火正常后加入(30～60s)开始加入粒钢(80～100wt％)利用渣量偏少优势加速其熔化、控温与降低前期加料数量与时长。

2)全氧开始先加入全部生白云石——石灰总量70～80wt％——石灰石60～70wt％，一批渣料2.5min加入完毕，最晚不超3min，保证合理碱度区间、控温及保证有效渣料熔化时长。

3)中期渣料根据化渣与温度实际，采用多批次小批量加入，石灰单批量加入≤500kg，石灰石/粒钢加入≤300kg，所有物料吹炼10min加入完毕。高铁水比冶炼造渣料加入对照表见表4。

表4高铁水比冶炼造渣料加入对照表

本发明不局限于上述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (1)

1.一种控制转炉高铁水比冶炼过程平稳性的集成方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)依据实际入炉铁水物化指标与装入量配加实际，参考与基础热平衡计算数据差值并结合各关键因素对终点温度影响经验参考值，对本炉冶炼终点温度进行预估及造渣料+冷料配给数据进行预判，温度富余按照粒钢与石灰石比例1:1进行配加进行控温与均衡碱度；

(2)采用以下供氧制度：

1)半氧过程选用高铁比模式， 点火正常后基础枪位控制在1.40m，加粒钢前先提枪200～300mm， 在加料后恢复正常枪位；

2)全氧开始枪位控制在1.40m，先升压后加料， 工作氧压0.90～0.95Mpa，利用半氧及粒钢加入产生的高FeO优势，强化熔池搅拌，加速成渣与生石中分解的CO₂气体排除；

3)吹炼至CO浓度数值达10％，碳焰初现时先降压至0.83～0.80Mpa，如出现低温溢渣前兆， 适当快速高低枪位交替操作， 枪位1.4～1.7m， 氧压0.75～0.80Mpa，如低温溢渣不易控制， 可适当小批量加入100～200kg/次石灰石、石灰进行压渣操作；

4)错峰期过后根据实际化渣实际采用1.4～1.8m枪位， 氧压0.85～0.88Mpa吹炼，如出现返干征兆， 每次0.1m进行提前干预，如9～10min返干严重，提枪幅度增大，高枪位控制在1.8～2.0m采用快提慢降，每次降枪幅度控制在0.2～0.4m，高低枪位交替操作；

5)吹炼终点前1.5min，采用大幅度调枪操作，上限枪位2.3～2.5m，工作氧压控制在0.95～0.90Mpa，高枪位保持时间控制≤30s，每次降枪幅度控制在0.2～0.4m，每次保持时间控制在5～10s，高枪位保持与调整时间根据实际渣况与收火枪位灵活控制；

6)终点前保证≥30s压枪时间，枪位1.0m， 氧压0.93～0.95Mpa， 降低渣中FeO与筛上物，并确保终点温度成分均衡+保Mn+强化倒炉平稳性；

(3)采用以下造渣制度：

1)半氧点火正常后开始加入粒钢80～100wt％；

2)全氧开始先加入全部生白云石——石灰总量70～80wt％——石灰石60～70wt％，一批渣料不超过3min加入完毕，保证合理碱度区间、控温及保证有效渣料熔化时长；

3)中期渣料根据化渣与温度实际，采用多批次小批量加入，石灰单批量加入≤500kg，石灰石/粒钢加入≤300kg，所有物料吹炼10min加入完毕。