转炉冶炼高碳低磷钢氧枪“氮搅”工艺实践_安全管理网

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  • 转炉冶炼高碳低磷钢氧枪“氮搅”工艺实践

    文档作者: 刘书超        文档来源: 本溪钢铁集团公司炼钢厂
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    更新时间: 2021年01月27日
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    冶金能源 ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY Vo1.32 No.5 SepL 2013 转炉冶炼高碳低磷钢氧枪“氮搅"工艺实践 刘书超 (本溪钢铁集团公司炼钢厂) 摘要在冶炼GCrl5类高碳低磷钢时,终点提枪后手动方式二次下枪转换为高压氮气对熔 池钢渣进行强烈搅拌,也可在搅拌的同时加人200—300kg铁矿石,搅拌时间10—20s,枪位 在200—400cm,钢水[P]能稳定控制在0.018% 以下,平均“跑碳” 量为0.01% 一0.o2% , 单纯“氮搅” 和“氮搅” 同时添加铁矿石,钢水温降分别为13.2℃ 和24.3℃ ,而适当地提 高终点温度即可弥补。试验表明,采用“氮搅”工艺后,冶炼GCrl5钢种一次倒炉[P]合 格率达到95%以上,从而大大降低了磷高补吹率,满足较高的终点钢水碳含量。 关键词转炉氮搅脱磷温降铁矿石 Oxygen—lance“nitrogen—stirring’’technology practice in converter steel of high——carbon and low —-phosphorus LiU Shuchao (Steel—making Plant of Benxi Iron and Steel(Group)Co.,Ltd.) Abstract Namely GCrl5 class in smelting low phosphorus high carbon steel,the destination carry a gun manual way after second gun for high pressure nitrogen under convemion of steel slag pool made strong mixing,also Call be in the mix and adding 200—300kg iron Ore,stirring time 10 to 20s,a gun in 200~4OO cm,molten steel[P]Call stability control under 0.018% ,the average”run carbon” content is 0.01% 一0.02% ,and the simple“nitrogen stir”and“nitrogen stir”and adding iron Ore, steel temperature drop of 13.2℃ ,respectively,and 24.3'E,a8 appropriate,to make up for the ternperature increase.Test show that the“nitrogen stir” technology,the GCrl5 smelting steel a fall fur- [1ace[P]could achieve 95% above,which will greatly reduce the high phosphorus blow rate,meet the end of high hquid carbon content. Keywords converter nitrogen—stirring dephosphorization temperature drop iron Ore 实践表明,加强熔池搅拌、促进渣钢反应平 衡是提高转炉冶金效果的有效途径。本钢炼钢厂 对于铁水磷含量较不稳定的铁水,采用BOF— LF+RH—CC工艺路径生产GCrl5等高碳低磷矩 形坯钢种。当转炉一次终点碳含量较高但磷含量 不满足出钢要求时,必须采用补吹以降低磷含 量,从而造成终点碳含量偏低和钢中氧含量过高 影响钢水纯净度,且补吹后通常造成炉渣过氧化 严重及炉况损失。为应对冶炼高碳低磷钢遇到的 上述问题,大胆尝试、摸索创新氧枪“氮搅” 收稿日期:2013—04—10 刘书超(1980一 ),工程师;117000 辽宁省本溪市。 工艺,利用冶炼高碳低磷钢种终点炉渣高碱度、 高氧化性的特点,通过用氧枪高压氮气强化熔池 渣钢搅拌,达到脱除钢水磷含量和控制碳烧损的 目的。此工艺在一定程度上替代了补吹操作,减 轻了因补吹带来的钢水过氧化等问题,节省了等 样时间,提高了生产效率和钢水质量。由于此类 钢种对钢中[N]不作要求,且后续工序经RH 循环脱气,故对成品[N]影响甚微。 1 氮搅工艺技术特点 冶炼GCrl5类高碳低磷钢时,过程渣况较 活跃,过程枪位GAP值控制在200—250em (正 Vol-32 No.5 Sept.2013 冶 金能源 ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY 常180—220em),过程返干严重时流量可降至 26000—28000m /h(正常30000m /h),过程测 试后拉碳枪位控制在180—200era (正常160 170cm)。此种吹炼模式提枪后一般炉渣氧化性 较强,但由于过程枪位较高,熔池钢渣搅拌不足 而导致渣钢反应不充分脱磷效果不好,氮搅工艺 正弥补了吹炼过程熔池搅拌不足的缺陷。 主要操作方法如下:提枪后小幅度倒炉观察 渣面情况,若渣面较高发泡,则转炉回零后,手 动方式下二次下枪,接近开氧点时,手动切换为 高压氮气(流量控制在30000—32000m /h)继 续下枪对熔池钢渣进行强烈搅拌,枪位在距液面 200—400em之间反复走行,搅拌时间为l0— 20s。若倒炉观察发现渣面发死或渣面不高,则 可在下枪搅拌的同时添加200—300kg铁矿石, 以增加炉渣氧化性、引起渣面扰动,为搅拌创造 条件,枪位控制可偏低一些,时间也可适当延 长。氮搅结束后立即进行终点测试,若温度和节 奏允许,可以进行二次氮搅操作后再出钢。 2 氮搅工艺的冶金效果 2.1 对终点[P]影响 加强熔池搅拌是提高渣钢反应的有效途径, 脱磷反应是渣钢界面反应,氮搅工艺利用终点炉 渣的较强的氧化性,通过加强熔池搅拌促进渣钢 反应的平衡,从而达到改善脱磷的效果。施行氮 搅工艺后,转炉冶炼高碳低磷钢终点[P]含量 有了明显改善,终点[P]可稳定在0J 020% 以 下。 表l为同一炉次使用氮搅前后的终点[P] 含量对比,可以看出,氮搅可以利用终点高氧化 性、高碱度炉渣对熔池进行“渣洗”,从而促进 渣钢充分混熔反应,达到二次脱磷的效果,平均 脱磷量为0.003% ~0.009%。 单纯氮搅和氮搅同时添加矿石相比,脱磷效 果基本相同,不同的是当终点渣况氧化性偏弱 时,通过向炉内添加铁矿石可以增加炉渣的氧化 性,从而为氮搅脱磷创造条件。 2.2 对炉中[c]的影响 虽然下枪过程同转炉补吹过程相似,但效果 大不相同。在用高压氮气对熔池的搅拌过程中, 熔池中碳氧反应发生机率和程度均较小,故氧枪 氮搅过程脱碳量较少,如表2,氮搅前后钢中碳 含量相比,平均脱碳量为O.01% 一0.02% ,对 出钢过程增碳影响不大。 表1 同一炉次使用氮搅前后的终点[P]含量对比 % 2.3 对炉渣性质的影响 试验表明:通过强氮搅可以将钢水[P]控 制在0.020% 以下,氮搅工艺能够满足冶炼高碳 低磷钢脱磷的需要,但是,氮搅工艺的深脱磷能 力有限,使用氮搅工艺将钢液[P]控制在 0.010%以下较为困难。主要因为在较高的终点 碳含量下,氮搅后炉渣的氧化性迅速下降,渣中 (FeO)平均可降低2.5% 一3.5% ,TFe平均可 降低2.8% ~3.2% ,且炉渣流动性减弱,从而 导致炉渣脱磷能力下降。表3为氮搅前后炉渣成 分对比。 表3 氮搅前后炉渣成分对比 竺! 坚 翌 垦 氮搅前 4.4.41 lO.∞ l5.38 l8.24 3.45 氮搅后 4 8.26 lO.05 l2.64 l5.33 3.36 冶 金 能 源 ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY Vo1.32 No.5 SepL 2013 2.4 对熔池温度的影响 氮搅过程钢水中磷、碳等元素的氧化量较 小,因此,化学热对于熔池温度的影响较小,而 由于高压氮气的强搅拌作用,熔池的物理热损失 较大,添加矿石等会使温降进一步增加。如图 1,单纯氮搅时间控制在10—20s,钢水平均温 降约为l3.2℃。 如图2,氮搅同时加入铁矿石的温降与氮搅 时间和加入铁矿石的量成正比,若氮搅时间控制 在l0—15s的同时加入200—300kg铁矿石,则 钢水平均温降为20.1—24.3℃。 当冶炼GCr15系列高碳钢种时,终点温度 须控制在1680—1700℃,则氮搅后实际出钢温 度在1665—1675℃ ,可以满足钢包温度。 \ 髅 赙 屐 p 趔 逝 嚼 图1 熔池温降与氮搅时间的关系 3O 问/s 图2 氮搅加入铁矿石的温降与氮搅时间、矿 石量的关系 2.5 氮搅工艺脱磷机理分析 脱磷反应是渣钢界面反应,氮搅工艺对脱磷 反应的促进作用是提高渣钢间磷的系数分配,磷 的分配比公式为: 1g(%P)/[%P]=22350/T一16.0+O.O8(% CaO)+2.5lg(%TFe) 经过计算,氦搅后渣钢间磷分配比平均提高 约40% ,磷的分配比更接近理论值。从实际炉 渣成分变化来看,氮搅前后炉渣(FeO)、 (TFe)均有所降低。由于熔池温降较大而炉渣 成分变化较小,因此,温降对于炉渣脱磷能力的 贡献要大于炉渣成分变化。通过计算可知,氮搅 前后磷分配比理论计算值的提高幅度略大于实际 值,炉渣仍具有一定脱磷能力。但是,由于氮搅 时间有限,在目前的炉渣条件下,进一步提高脱 磷效果较难,故在过程渣况和终点渣况偏粘的情 况条件下,单纯通过氮搅很难将钢水[P]控制 在0.010% 以下。 3 结论 转炉冶炼高碳低磷钢种时采用氮搅模式,在 一定意义上代替了传统补吹模式和大流量复吹 “后搅”模式,降低了钢水的氧化性,简化了冶 炼操作,稳定了终点磷合格率。在转炉实际操作 中,基本实现了氮搅结束送样化验成分[P]一 次合格,避免了磷高二次补吹和二次等样等步骤 和“小耽误”时间,保证了转炉整体节奏和后 续处理周期。 (1)氮搅工艺在冶炼GCr15系列高碳低磷 钢种时的顶部强搅拌作用能稳定地将钢中[P] 控制在0.020%以下,避免和减少了因磷高造成 的补吹,完全满足高碳钢脱磷的需要。 (2)单纯氮搅和氮搅同时添加铁矿石相比, 钢水平均温降分别为13.2和24.3~C。两种情况 下脱磷效果和脱碳量基本相同,实际炉中“跑 碳”量仅为0.01% 一0.02%,基本不影响出钢 过程增碳。 (3)从氮搅前后的炉渣成分变化来看,炉 渣中(FeO)、(TFe)均有所降低,精炼前氧化 性减弱,同时提高了钢水收得率,降低了钢铁料 消耗成本。 (4)在实际操作中应初判炉渣状况, “渣 泡”时可直接“氮搅”,渣况偏死时应适当加入 少量铁矿石并延长“氮搅”时间。 (5)“氮搅”炉次终点温度应适当提高,留 出1O一2O℃的温度富余量。 赵艳编辑
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