降低轉爐出鋼溫度的實踐

降低轉爐出鋼溫度的實踐

在轉爐中精煉過程中，溫度是生命的基礎。溫度不僅是精煉過程的基礎，也是保持良好鑄造材料質量的基礎。轉爐煉鋼系統(tǒng)溫度控制水平的高低關系到鋼鐵料消耗、合金料消耗、耐火材料消耗等多項指標的好壞,直接決定煉鋼成本的高低。降低轉爐出鋼溫度對保障生產順行、提高產品質量、降低生產成本有著重要意義,是各煉鋼廠重要的研究課題之一。1配鋼和預應力系統(tǒng)優(yōu)化萊鋼煉鋼廠銀山前區(qū)主要生產45號、40Cr、20CrMnTi等優(yōu)質鋼,比例在50%以上,優(yōu)鋼品種全部進行精煉處理,高效快節(jié)奏的連鑄生產以及優(yōu)鋼產品的高質量要求對轉爐煉鋼系統(tǒng)溫度控制提出了更高的要求。銀山前區(qū)自2005年建成投產以來,出鋼溫度平均在1680℃左右,致使第一個爐役在使用13000爐時就出現(xiàn)兌鐵位發(fā)紅的險情,整個爐役爐齡也僅僅為14500爐,出鋼溫度過高且不均衡成為制約生產順行與降低成本的瓶頸。2通過降低卷繞道的鋼溫2.1出鋼口材質調整煉鋼廠銀山前區(qū)轉爐原用出鋼口內徑為160mm,材質為瀝青鎂砂,出鋼口平均出鋼時間約為3min20s,出鋼時間長,出鋼過程鋼流散熱多,出鋼過程溫降大。1)通過與廠家合作對出鋼口材質進行改進,將原先采用的瀝青鎂砂調整為鎂碳磚MT14A,以增加出鋼口耐材的密實度和耐侵蝕性。2)將出鋼口內徑由160mm擴大到目前的168mm,以縮短放鋼時間,減少放鋼溫降。3)制定出鋼口后期維護制度。針對出鋼口后期侵蝕嚴重,出鋼口不圓整、鋼流散、出鋼過程溫降大的現(xiàn)狀,制定出鋼口后期維護制度,及時修補出鋼口,保證出鋼過程鋼流圓整,減少鋼流散熱。通過調整出鋼口材質及內徑、制定出鋼口后期維護制度后,現(xiàn)階段煉鋼廠銀山前區(qū)出鋼口壽命基本穩(wěn)定在400爐以上,新出鋼口出鋼時間比原來縮短40s,降低了出鋼過程溫降,有效地降低了轉爐出鋼溫度。2.2連鑄容器技術鋼包屬于間歇式短期運行的金屬液體容器,熱損失影響因素比較復雜。隨著現(xiàn)代煉鋼技術的發(fā)展,鋼包已經不再是一個簡單的液態(tài)金屬運輸容器。由于爐外精煉和連鑄技術的出現(xiàn),鋼包裝載鋼水的時間更長且鋼包容量不斷擴大,隨之帶來2個方面的問題:一是鋼水熱損失進一步加劇,鋼水溫降進一步加快,容易出現(xiàn)低溫鋼,為了保證連鑄生產的順利進行,一般采用提高轉爐出鋼溫度或通過精煉提溫進行補償,勢必造成冶煉時間延長以及能源原料的大量消耗;二是包襯系統(tǒng)高熱通量,導致鋼包外殼溫度過高,包殼強度和抗蠕變性降低。2.2.1成型工藝及特點新型硬質隔熱板保溫材料是用低渣球含量的棉,以復合結合劑結合,采用真空成型工藝,經干燥和機加工精制而成,該硬質隔熱板具有:①良好的保溫效果;②優(yōu)良的化學穩(wěn)定性;③優(yōu)良的熱穩(wěn)定性及耐壓強度,高溫高壓不易粉化;④低熱容量、低熱導率;⑤安全性高,施工方便等特點。其主要理化指標見表1。2.2.2鋼包材質對包層保溫層的影響目前,大多數(shù)鋼廠鋼包僅有永久層及工作層,此種鋼包內襯結構形式的保溫效果不太理想,因此,對鋼包進行了保溫改造,在包襯最外圈增加硬質隔熱板保溫層。硬質隔熱板形狀見圖1。90t鋼包原設計80mm永久層,沒有保溫層,因此導致鋼包外殼溫度一直居高不下,平均在364.55℃,最高達到410℃,遠遠高于350℃的下包標準,既不利于鋼包包齡的提高,也不利于出鋼溫度的降低。針對90t鋼包外殼溫度高的現(xiàn)狀,在打結永久層時增加20mm厚的硬質隔熱板保溫層,以降低鋼包溫降。同時根據(jù)鋼水液面能夠達到的位置,要求保溫層與鋼包包沿距離為(500±10)mm,以保證保溫效果。90t鋼包增加硬質隔熱板保溫層后,外殼溫度平均在290.43℃,比沒有加保溫層的平均降低了74.12℃。增加硬質隔熱板后鋼包外殼溫度效果對比見圖2。2.3包層系統(tǒng)的研究和應用2.3.1產品的開發(fā)和應用90t鋼包烘烤器以及鋼包與中間包包蓋原采用普通澆注料打結,施工比較麻煩,施工完畢后需養(yǎng)生,烘烤2~3d后方可投入使用。澆注料包蓋不但自重大,而且蓄熱量大,浪費能源;同時內襯的熱震穩(wěn)定性差,在使用不到3個月就會出現(xiàn)裂紋、脫落現(xiàn)象。為此,研究應用了鋯質耐火纖維包蓋內襯新材料。鋯質耐火纖維主要理化指標見表2。2.3.2鋯質耐火纖維壁蓋的優(yōu)點鋯質耐火纖維內襯包蓋系統(tǒng)的蓄熱量低、熱導率小,可減少蓄熱量達50%以上,散熱損失也可降低至原來的1/3,大大提高了鋼包的熱效率;纖維制包蓋的外殼溫度比采用澆注料的包蓋外殼溫度平均降低110~130℃,使用鋯質耐火纖維內襯包蓋鋼結構因熱應力而變形的程度降低50%以上;鋯質耐火纖維制包蓋比一般澆注包蓋質量減少85%左右,降低依托設備的疲勞強度,增加鋼包的有效利用率,同時還可大大減緩由于澆注料本身自重而引起的包蓋外殼變形。外殼變形后的澆注料包蓋,加上使用時的急冷急熱,會引起澆注料的大面積剝落,并且會污染鋼水;鋯質耐火纖維內襯包蓋現(xiàn)場施工方便、快捷,不需配套施工設備,也不需養(yǎng)護,大大提高了包蓋的利用率;富有彈性的耐火纖維制品緩沖效果好,有利于壽命的提高和保持好的保溫效果。鋯質耐火纖維內襯包蓋組裝圖見圖3。2.4提高系統(tǒng)溫度煉鋼廠銀山前區(qū)原先采用冷合金料加入的合金化工藝,冷合金料溫度低,造成出鋼過程鋼水溫度損失大,轉爐被迫提高出鋼溫度。為改變這一現(xiàn)狀,銀山前區(qū)增加了10座合金烘烤窯,實施合金在線烘烤,但在實際使用過程中,暴露出合金烘烤溫度低的弱點,10座合金烘烤窯僅為單層4個燒嘴,合金的烘烤溫度在100~200℃之間波動,難以有效提高系統(tǒng)溫度控制的水平。為此通過合金窯改造,將單層4個燒嘴改造為雙層7個燒嘴,同時增加配風量,將合金烘烤溫度由200℃以下提高到350℃以上。合金烘烤窯現(xiàn)場圖見圖4。2.5連鑄機行業(yè)的研究和應用為提高連鑄澆注過程的溫度控制水平,推廣應用了中間包保溫改造、低過熱度澆注等系統(tǒng)保溫技術。2.5.1包底溫度超過標準原來在中間包外殼與永久層之間沒有保溫層,在澆注過程中包壁和包底溫度經常超過標準(300℃),給生產順行造成隱患。為此,在中間包內襯上增加了保溫層。改進后的中間包包底及包壁溫度全部符合標準,提高了中間包的保溫效果。2.5.2減少過程溫度損失依據(jù)各鋼種的窄成分目標中限值,對各鋼種的液相線溫度進行重新測算,將鋼包運行路線進行優(yōu)化,縮短鋼包運行時間,減少過程溫度損失。同時優(yōu)化電磁攪拌參數(shù)及二冷動態(tài)配水量,降低已澆注鋼水的過熱度,提高冷卻速度,為鑄機提高拉速創(chuàng)造條件,降低鋼水在中間包和鋼包內的停留時間,減少過程溫度損失。連鑄系統(tǒng)保溫技術的應用,使中間包過熱度由原來的30℃降至目前的15~20℃成為現(xiàn)