文档库

最新最全的文档下载
当前位置:文档库 > 顶底复吹培训讲义

顶底复吹培训讲义

内容介绍

●顶底复吹转炉概述

●顶底复吹转炉的冶金特点

●顶底复吹转炉的种类

●新区三座顶底复吹转炉概况

●新区顶底复吹转炉在运行过程中存在的问题

●自动化炼钢简介

●国内其他厂家顶底复吹转炉运行信息

●为什么出现顶底复吹转炉?

●顶底复吹转炉有何先进?

●顶底复吹转炉在运行中出现的问题?

1 顶底复吹转炉概述

1.1氧气顶吹转炉

氧枪在炉内位置是铁水里还是铁水以上?

顶底复吹培训讲义

●氧气顶吹转炉炼钢工艺的特点是从熔池上方供氧,氧气通过氧枪所形成的超音速氧

●射流与熔池相互作用,形成了氧气- 熔渣-金属的乳浊液;化学反应均在乳浊液中进

行,因而冶炼速度非常快;高温反应区集中于熔池的表面,造成了炉渣的氧化铁含量高,熔池内成分与温度梯度较大,很不均匀;从而诱发了间断性喷溅。同时烟尘量大,铁损也较多。

1.2氧气底吹转炉

底吹转炉工艺是从转炉底部供氧,氧气流从熔池穿过,氧的利用率高,对熔池搅拌

强度至少是顶吹转炉的10 倍左右,因此消除了熔池温度和成分的不均匀性,吹炼平稳,也避免了由此而引发的喷溅,能够吹炼超低碳钢种。底吹转炉成渣困难,但可以通过底部供气喷嘴向熔池喷入石灰粉,从而改善了脱p s 的条件。由于从转炉底部供入氧气,喷嘴需要冷却,一般是用碳氢化合物为冷却介质,所以冶炼终点钢中氢含量较高。

1.3 顶底复合吹炼的冶金特点

? 图1顶吹与复合吹炼过程中主要元素浓度变化

图2熔池中碳的不均匀值比较

顶底复吹培训讲义

顶底复吹培训讲义

顶底复吹培训讲义

同时使用2支副枪,在熔池的2个不同点进行测温取样。图1 表示熔池内碳含量的测定结果。在顶吹法中即使在熔池内碳含量为0.2% 以下的低碳区域内,偏差值最大为0.07 % ;而在顶底吹炼法中即使在高碳区内,偏差值仅处于0.02 % 的范围内,因此碳含量的分布显著得到改善。熔池温度的均匀化取得同样显著的效果。由于搅拌力增强,改善了渣-金属间的平衡条件,减少了钢和渣得过氧化现象。提高了钢水中的残锰量,降低了钢水中的含磷量,减少了喷溅。

图3溶解氧与碳含量的关系

顶底复吹培训讲义

图4吹炼终点[c]和[O]之间的关系

顶底复吹培训讲义

图3和图4位顶吹和复吹终点是钢水中溶解氧与含碳量的关系。复吹时,底部吹入气体后,在熔池内部建立许多气泡生成核心,使其相中CO分压力降低。由图看出,金属中碳氧更接近平衡,特别是在低碳时,降低钢水中的溶解氧有明显的效果,对冶炼低碳钢特别有利。

图5渣中铁含量与终点碳的关系

顶底复吹培训讲义

图6 终点[c]和吹炼终点[Mn]的关系

顶底复吹培训讲义

残锰的变化大

后期温度

终碳

过程返干

铁水锰

2007.2 取样分析铁水锰0.20% 残锰?

铁水锰0.32% 残锰?0.14% 图7 渣中TFe含量与磷粉配比的关系

顶底复吹培训讲义

关于P的控制炉前平均小于0.2%

底部供气加强了熔池搅拌,特别是在吹炼末期,是钢-渣反应进一步接近平衡。对于脱磷反应,在同样的炉渣碱度和FeO下,复吹时的脱磷反应更接近平衡,因而脱磷效果更好。

1.4底吹气种类

1)采用氧气搅拌

采用氧气搅拌:不论是用纯氧、氮与氧的混合物或者空气,都需要用燃料(天然气、丙

烷或油)来进行遮盖保护以防止与耐火材料接触和起冷却作用。由手燃料分解和氧与熔

池中的碳发生反应生成两倍于吹入氧气体积的一氧化碳,从而产生比较大的搅拌力。但

是这种搅拌力将随熔池中含碳量的减少而明显减少。必须用燃料进行遮盖保护,故炉底供气系统结构比较复杂,喷嘴及炉底寿命低。

2)采用CO2气体搅拌

采用CO2气体搅拌:由于CO2与熔池中的碳发生反应(CO2 +C),所以也是

一种搅拌力比较强的气体。另外CO2不会恶化钢质,具有一定冷却作用,因此是应用较

普遍的气体。但是CO2气体具有一定氧化性以及发生反应时将造成压力波动,对炉底

耐火材料具有一定程度的影响,特别是会相对引起熔池CO分压的增加,不利于超低碳

钢的冶炼。

3)采用氮气搅拌

N2作为搅拌气体,无需遮盖保护,供气元件结构简单,对炉底耐火材料的蚀损小,在非氧化性气体中价格最便宜,因此被广泛采用,但它会增加钢中〔N〕。当采用全程吹N2时,即便使用较小供N2强度,钢中含〔N 〕量也要增加30—50ppm。如果吹炼终了到出钢期间继续吹N2 则还将增〔N〕5---10ppm。Ar气是最为理想的搅拌气体,既可保证搅拌效果,,又没有增加钢中有害气体的危险,但其价格昂贵。

2 新区顶底复吹转炉情况介绍

2.1概况

顶底复吹培训讲义

顶底复吹培训讲义

新区有三座120吨顶底复吹转炉,分别于2004年7月、8月,2005年元月投产,现炉龄分别为20384炉、20100炉、17325炉。

2.2 底吹采用全程吹氮气,现运行良好。

1).底部供气采用N 2、Ar切换方式,根据吹炼期的不同循环供气;底部供气总管压力应≥1.2MPa。

2.)供气模式按高中碳钢、低碳钢模式所设置。供气强度调节范围从0.005m3/min.t到0.10m3/min.t根据钢种需要进行选择。

3.)冶炼的绝大多数钢种,供气强度最大值在0.07~0.10m3/min.t。每个炉次各阶段供给的气体种类和强度都是变化的。

4.)通常使用底吹供气强度0.03m3/min.t

●钢种小流量中流量大流量

●高碳 0.005—0.02

●中碳 0.02—0.08

●低碳 0.02—0.08

为什么高碳钢用低一些的供气强度,低碳钢用较高供气强度?

底部吹入惰性气体,熔池中气泡的CO分压降低,有利于含碳量较低时脱碳反应的进行,在冶炼低碳或超低碳钢时,不致使钢水过氧化。

从碳氧反应的方程式可知,碳氧反应的气体产物体积比反应前有所增加,因此,反应的环境压力及CO的分压力影响反应的进行,降低气氛中CO分压力可以促进碳氧反应进行。

C + O2 = 2CO

2.3底吹枪的分布

分布于直径1811.5的同心圆上,60度均匀分布

顶底复吹培训讲义

顶底复吹培训讲义

2.4底吹主画面

顶底复吹培训讲义

顶底复吹培训讲义

3 投产两年来主要经验及现存问题3.1底吹转炉炉体维护

以2#炉为例,现在2#转炉的炉龄为15700炉,炉体最薄弱的环节在于两处:

一是渣面大面,二是熔池带。

㈠渣面大面的维护主要是依靠倒料,现在基本能保证两天倒一次料,现在一次拉碳率平均能达到60%左右,一次补吹率在95%以上,即现在已经大大减少了对大面的侵蚀,但此处仍较薄弱,原因有几点:

⑴现使用的补炉料质量太差,倒一次料最多能维持两个班,两个班后基本看不倒料,补炉料的耐侵蚀性太差。.

⑵对于挂渣工作。新区自投产以来,对炉体维护方面挂渣强调得最多,但从实际效果看,两年来,渣面挂渣效果始终较差,我认为主要原因在兑铁上,目前的废钢量较少,在废钢较多的情况下摇炉挂渣面,将废钢铺开对于保护渣面作用较好,但在目前的情况看,主要是铁块,保护作用要小,而且兑铁时间较长,包嘴短,炉子必须摇得够低才能兑完铁,这几个方面造成即使挂上渣子也会在此时冲刷掉,使挂渣作用体现不出来。补炉料的侵蚀较快应该也与此有较大关系。

㈡熔池带。在新区三座转炉中都普遍存在着熔池暗带的现象,从长时间观察及分析,我认为两个方面形成了此暗带。

⑴炉底深。炉底在大于7.7的情况下基本都会出现此暗带。

⑵底吹枪漏气。在新区投产以后,2005年4份开始分别发现1#炉、2#炉底吹存在漏气现象,在炉底透气孔处用布条试验结果也可证实,即在炉底砖底吹枪部位存在漏气现象,在炉底较深时,底吹气会从熔池根部出气,造成此处溅渣层薄,温度降低快,从而形成熔池暗带。⑶从另一个角度分析,就是因为此熔池暗带的形成,我们得想到在炉底较深时,钢水也可能会从熔池底部底吹漏气的地方渗钢,造成事故。

⑷针对熔池暗带,定了以下措施,:

①炉底高度不允许下到7.7以下,尽量控制在7.65以上。

②将溅渣时的底吹流量提高,提高供气压力,在顶吹与底吹氮气的相互作用力下使溅渣层

尽量在熔池部位停留,更多的保护耳轴以下部位。溅渣枪位和底吹流量都需要摸索调整,需要一个最佳值。

3.2底吹的利用

①底吹对复吹转炉溅渣的影响

a 底吃气量变化对炉衬各高度溅渣量的影响不大

b 在低枪位操作时,顶吹气流建起的熔渣和底吹气流溅起的熔渣之间互不影响

c 在最佳枪位时,顶吹气流和底吹气流二者的合力有利于增大溅渣量和溅渣高度

d 超过最佳枪位时,随着枪位升高,顶吹气体射流对熔池的冲击区大,对熔渣的搅拌能下降,顶吹射流的能量一部分被底吹涌起的渣滴抵消,一部分被渣滴吸收。

顶底复吹培训讲义

现在实行的溅渣方式:先低后高再低,低枪位维持1分钟左右,然后提高800MM,再根据起渣情况压强,回到开始枪位,后压至最低枪位,直至终点。

3.3底部供气元件的维护

3.3.1底吹与转炉同寿命一直是一项比较难的课题,在国内很多同类型转炉中也都在不断摸索此问题,为什么会出现元件损坏呢?

气泡反击气流通过供气元件以气泡的形式进入熔池,当气泡脱离原间端部的瞬间,对其周围的耐火材料有一个冲击作用,这种现象称为“气泡反击”。供气量越大,反击率越高,队员件周围耐火材料蚀损越严重。

水锤冲刷在气泡脱离元件端部时引起钢水的流动,冲刷着元件周围耐火材料,这种现象称为“水锤冲刷”。

凹坑熔损由于气体与钢水的共同冲刷,在元件周围形成凹坑,加剧了对耐火材料的蚀损。炉底涨幅炉底大幅下降与上涨都将对元件造成很坏的影响,有些直接是不可挽回的。

3.3.2如何对底吹元件进行维护呢?既保证畅通,又得长寿。

这就要谈到“炉渣-金属蘑菇头”。

请大家想象一下其究竟是一种什么形态?

金属蘑菇头气囊带、放射气孔带、迷宫式弥散气孔带三层

开炉初期,由于温度较低,再加上攻入气流的冷却作用,金属在管端部冷凝形成单一的小金属蘑菇头,并在每个小金属蘑菇头件形成气囊。

通过粘渣、挂渣和溅渣,有熔渣落在蘑菇头上面,底部继续供气,其射流穿透渣层,冷凝后即形成了放射气孔带。

落在放射气孔带上的熔渣继续冷凝,炉渣-金属蘑菇头长大。此时的蘑菇头加大了对气流的阻力,气流的流动受到熔渣冷凝不均匀的影响,随即改变了流动方向,形成了细小、弥散的气孔带,又称迷宫式弥散气孔带。

金属蘑菇头的形成对底吹供气元件的寿命起着至关重要的作用。

3.3.3维护方法:

A 炉役初期通过粘渣、挂渣和溅渣,尽快形成蘑菇头,2004年8月份开炉至2005年年初期间,我们都看到了蘑菇头在逐渐形成的过程。

B 在蘑菇头形成后就得采取手段保护蘑菇头,首先是炉底的控制必须稳定,控制在7.55-7.7

之间,其次是提高一次拉碳率,避免后吹,第三是减少空炉时间,以减轻温度急变对炉衬的影响,新区检修一般为8小时,手段为2小时后停止供气,保证炉衬温度。

C 试验成熟一旦发生堵塞时的处理方法。

3.4冶炼过程中顶枪与底吹的配合

带来问题:

粘枪吃枪粘烟道

粘炉口

案例:FeO降低,返干、欲喷、不提枪反降枪,压喷

原因分析:底吹搅拌与顶枪配合不当

措施:

稳定底吹流量,提高顶枪枪位

3.5溅渣时顶枪与底吹的配合

主要问题:

“熔池暗带”炉底上涨耳轴以下部位薄弱

原因分析:作用力抵消

措施:提高溅渣枪

“ 低高低”

针对炉底情况适当改变底吹流量

炉底深大流量图9

顶底复吹培训讲义

3.6泄爆问题

a 系统密封

b 打火不好,燃烧不充分

c 开吹瞬间波动较大氧压枪位一定要稳

4、转炉炼钢计算机自动控制简介

顶底复吹培训讲义

计算机用于钢铁企业管理和转炉冶炼过程控制,显著提高了转炉生产率,降低了原材料、能源和人工消耗及生产成本,提高了产品质量,减轻了劳动强度。

4.1静态控制

静态控制是按照已知的原材料条件和吹炼终点温度及含碳量,按静态模型计算吹氧量、冷却剂加入量、造渣材料以及其原材料加入量并按其进行吹炼,在吹炼过程中不按任何新信息修正吹炼的控制方法。

动态控制

静态控制只考虑始态与终态之间量的差别,而不考虑量随时间的变化,因而静态控制的命中率是有限的。为了提高命中率,应根据吹炼过程中检测的金属成分、

温度及炉渣状况等有关随时间变化的动态信息对吹炼参数进行修正,以达到预定的吹炼目标,这种方法称为动态控制法。动态控制的关键在于迅速、准确的连续获得反馈信息。否则,即使建立的模型再好也是枉然。

目前,转炉终点静态控制的命中率可达60%--70%,比人工控制命中率约高10%--20%,动态控制的终点成分和温度的命中率可达90%以上。

目前转炉的自动控制还处于发展和逐步完善阶段。

4.2转炉自动控制系统包括什么?

计算机系统

电子秤量系统

检测调节系统

逻辑控制系统

显示装置

副枪系统

顶底复吹培训讲义

顶底复吹培训讲义

顶底复吹培训讲义

顶底复吹培训讲义

4.3转炉的计算机控制具备的功能

转炉的计算机控制系统通常应具备的功能有: (1)工艺过程参数的自动收集、处理和 记录;

(2)根据模型计算出各种原材料,包括铁水、废钢、辅助材料、铁合金和氧气的用量; (3)吹炼过程的自动控制,包括静态控制、动态控制和全自动控制; (4)人机联系,包括用各种显示器报告冶炼进程和向计算机输入; (5)信息控制系统本身的故障处理;

(6)生产管理,包括向后步工序输出信息以及打印每炉冶炼记录和报表等。 如图8

顶底复吹培训讲义

4.4副枪系统

副枪系统监测及报警包括钢水温度、钢水定碳、钢水溶氧和钢水液位(在探头端部设有电极,当电极接触钢水时,电极导电,即以此时副枪高度来换算钢水液面高度)检测。副枪也设有冷却水系统,其检测和报警以及控制和氧枪相同。

副枪探头按测定性能分有下列四种类型:1)测温探头2)测温+定碳+取样探头;3)定氧探头;4)钢水液面测定探头。

其工作原理如图9

顶底复吹培训讲义

济钢三炼钢副枪系统

顶底复吹培训讲义

副枪

顶底复吹培训讲义

探头

顶底复吹培训讲义

副枪夹持器

顶底复吹培训讲义

副枪与探头连接

顶底复吹培训讲义

副枪与探头连接完毕