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1、 转 炉 长 寿 复 吹 冶 炼 工 艺 技 术转炉长寿复吹冶炼工艺技术钢铁研究总院工艺所是我国最早开发、推广复吹转炉炼钢工艺技术的企业。在70-80年代，钢铁研究总院工艺所就率先在国内首钢、唐钢等钢厂推广了复吹转炉炼钢工艺技术。上世纪末90年代，转炉溅渣护炉技术在我国大面积推广应用，转炉炉龄大幅度提高。在我国出现了复吹转炉底吹供气元件寿命低，不能与转炉炉龄同步、复吹效益不能得到充分发挥的问题。钢铁研究总院工艺所针对这一问题，作了大量开发研究工作。目前已成功地开发出“长寿复吹转炉冶炼工艺技术”，形成了多项专利技术。现已在包钢、本钢、首钢、莱钢、武钢二炼钢和济钢等数十家大、中、小型钢铁企业得到应
2、用，并取得了显著的效果。采用“长寿复吹转炉冶炼技术”后，底吹供气元件寿命做到了与转炉高炉龄基本同步，使复吹的冶金效果在全炉役得到发挥。“长寿复吹转炉冶炼技术”的开发成功，使我国复吹转炉炼钢工艺技术一举走在了世界的前列。该项技术现已在国内多次获得了国家、行业的科学技术进步奖。1 复吹转吹炼工艺技术基本原理复吹转炉炼钢工艺技术是氧气转炉诞生五十年来，所出现的两次重大的技术进步之一，基本原理是在顶吹氧气炼钢同时底吹辅助性搅拌气体：l 钢水终点氧含量降低： 0.01-0.03%l 低碳钢水终点氧含量降低： 100PPm;l 吨钢效益为2-6元/t；l 金属收得率提高： 0.51.5%；l 石灰消耗降低
3、：310kg/t；l 复吹工艺具有成渣速度快和吹炼平稳的双重优点；l 复吹工艺具有降低消耗，具有广泛的钢种冶炼适应性；l 氧气消耗减少： 46Nm3/t；l 是否采用复吹炼钢工艺，已成为现代转炉的标志之一。2 转炉长寿复吹的技术发展复吹转炉采用溅渣技术后，炉龄大幅度提高（超过万炉）。 炉龄提高后，底吹供气元件一次性寿命不能同步提高，造成复吹比大幅度降低。 如何提高底吹供气元件寿命，已成为炼钢工业国际性难题。3 转炉长寿复吹的技术发展转炉采用溅渣技术后，随着炉龄提高到一定水平时，转炉底吹供气元件被蚀损掉或出现堵塞，导致丧失底吹供气功能，而成为顶吹转炉炼钢。 国际炼钢界对此问题，采取了以下不同的技
4、术措施。4 长寿复吹转炉的技术发展复吹转炉炼钢工艺核心技术是底吹供气与供气元件。二十余年来冶金工作者为保持底吹供气元件寿命与炉衬同步，进行了不懈的努力: 改变底吹供气元件结构：弥散式狭缝式毛细管式环缝管式 生长蘑菇头保护技术：利用高速气体的冷却作用，液体金属在供气元件表面生长出蘑菇头，以此来保护供气元件。 改进生产工艺：如降低出钢温度，采用渣补或火焰喷补技术。溅渣护炉技术在复吹转炉上应用以后，钢铁研究总院工艺所与武钢等企业合作，经过技术攻关与理论实践，形成了多项专利技术，终于解决了底吹供气元件一次性寿命与炉龄不能同步的问题。提高了底吹供气元件一次性寿命，我国冶金者攻克了冶金界一个世界性难题。5
5、 复吹技术在铁水预处理的应用长寿复吹技术在转炉领域得到了广泛的应用，在转炉脱磷冶炼工艺中，正是采用了两个复吹转炉联合作业，一座复吹转炉作为铁水预处理脱磷炉，另一座复吹转炉作为脱碳精炼炉。经过预处理炉处理过的低磷、低硅半钢，兑入脱碳炉精炼成为优质钢水。同时脱碳精炼炉的炉渣，可以处理后返回预处理脱磷炉中，作为化渣助熔剂使用.转炉双联炼钢工艺具有如下技术特点：（1）采用了两个复吹转炉联合作业，一座转炉作为铁水预处理脱磷炉，一座转炉作为脱碳精炼炉。（2）在脱磷炉里完成了脱磷、部份脱硅及少量脱硫任务，实现了转炉铁水三脱预处理。（3）精炼炉的任务可以大幅度减轻，将炼钢负荷简化为脱碳、升温，从而可以大幅度地
6、提高供氧强度，实现高效转炉炼钢（包括自动化吹炼技术的采用）。（4）大幅度地提高了转炉生产率，由于采用双联法，两个炉子联合作业后，冶炼周期大幅度地缩短，依然能达到两炉子2吹2的吹炼水平。（5）由于实现了铁水全量预处理，可以在成本大幅度增加的情况，提高了钢水纯净度6 钢铁研究总院大力推广长寿复吹工艺钢铁研究总院工艺所经过二十余年的不解努力，长寿复吹转炉炼钢工艺技术推广工作获得了很大的成功：l 全国已有50个企业采用了我院的长寿复吹技术；l 从3-300吨200座转炉，包括全部炉型；l 现有4种基本型号500余支底吹供气元件在工作；l 转炉类型从铁合金熔炼转炉到普通转炉。l 企业类型：国有大型企业（
7、武钢等）、地方骨干企业（济钢）、股份制企业（津西钢厂）、民营企业（荣程钢厂）。7 长寿复吹转炉技术基本特点采用双环缝式底吹供气元件（钢铁研究总院专利产品），底吹供气元件寿命与溅渣护炉后的转炉炉龄基本同步；转炉底部布置根据炉容大小，布置多个底吹供气元件；底吹供气支管路与供气元件数量相同，每路供气管路气量单独控制调节；包括PLC基础级、上位机及其复吹供气模型软件的转炉复吹自动化系统；建有采用工厂普通采用空气源的吹堵空气系统。8 推广长寿复吹技术中产生的创新点采用具有独立知识产权的环缝式底吹供气元件；底吹供气强度可在较大范围内调整，以满足不同钢种的冶炼工艺需要；底吹供气阀架设备的集成化、立体化、模块
8、化；完善的底吹控制自动化系统，形成了友好的人机控制画面；支管旁通供应底吹基本气量技术，以保证供气系统的绝对安全；远程控制吹堵技术在实践中应用。9 长寿复吹转炉工艺成套技术钢铁研究总院工艺服务项目 向需求方提供工艺设计； 向需求方提供全部工程设计； 复吹工程全部设备供货； 全部工程施工指导服务； 提供厂内技术培训及操作规程； 提供全部控制软件编程； 复吹工程施工及开炉指导； 开炉后的复吹工艺技术服务。10 冶金工艺所推广长寿复吹工艺技术业绩11 钢铁研究总院冶金工艺所推广长寿复吹工艺技术业绩l 授权实用新型专利2项；l 获得国家发明专利授权2项12长寿复吹转炉炼钢设备的特点底吹气源的供应:国内多
9、数钢厂氮气和氩气气源供应量较紧张，压力不稳定。为此在复吹转炉的底吹供气系统上设置了独立的增压站和储气罐，保证底吹气源的压力和流量的稳定。实现在炼钢厂区内对复吹用气进行增压、调峰，保证复吹供气不受厂区总管网压力波动的影响。 底枪布置及底枪支数:我国早期复吹普遍采用单个或2个底吹供气元件，经常发生烧顶枪、喷溅及倒炉喷渣等问题。为克服上述问题，开发多点供气技术：根据炉容及工艺的区别选择2-8支底吹底吹供气元件。多路底吹供气系统均设有单独的流量、压力调节阀及检测系统。可保证每支底吹供气元件供气均衡并保持稳定。多路供气具有以下优点：（1）底吹能量分散，利于减少喷溅；（2）消除了倒炉时的经常发生的涌渣和炉
10、口喷溅等现象，提高了安全性；（3）当个别底吹喷嘴堵塞时，其余底吹喷嘴自动提高供气量，保证工艺对底吹供气强度的要求；（4）多支底吹供气元件布置炉内圆周上，使炉内搅拌更加均匀。 13长寿复吹转炉炼钢设备的特点吹堵设备在长寿复吹技术中，采用厂内动力空气气源，可随时向复吹系统提供高压无油空气。 在底吹供气元件发生堵塞现象时用于吹堵，为底吹供气元件的维护提供辅助手段。目前这一技术已获得了国家专利授权。14 长寿复吹转炉炼钢设备的特点底部供气元件为解决喷嘴易堵塞问题，钢研总院研制开发了环缝管式底吹喷嘴并获得了国家专利授权。环缝管式底吹喷嘴与传统集束管式供气元件相比，在使用中有如下优点：维护简单、不易堵塞，
11、寿命长已做到大于15000炉，与炉龄同步；供气流量调节范围大，环缝管式底吹喷嘴在使用中气体流动阻力小，在较低压力下工作（0.3 MPa），不会堵塞；不易堵塞。由于气流集中，动能大，对炉渣的穿透力强，不 易发生堵塞；由于可在高压下工作,对钢种适应性强。由于供气强度可在较大的范围内进行调整，从而保证了冶炼高碳钢到低碳钢等各类钢种对底部供气强度的要求。15 底吹供气元件的维护效果16 底枪蘑菇头与底枪冷测通气量对比钢铁研究总院工艺所在试验室中，对用过的残枪进行了水模试验，将与新枪进行了对比，其性能基本一致，说明环缝式底吹元件的长寿性能良好。17 停炉时拆下的底部供气元件水模试验18 长寿复吹工艺的技
12、术路线1）“长寿复吹转炉冶炼工艺技术”将适应溅渣护炉的要求，底吹供气元件寿命与转炉高炉龄基本同步；（2）实现底吹供气元件的长寿，形成永久性蘑菇头保护底吹供气元件；（3）采取适当的维护措施，保证蘑菇头在全炉役内，具有良好的通气能力，能够控制与调节复吹的冶金效果。（4）采用“长寿复吹转炉冶炼工艺技术”后，应能提高钢水的纯净度、缩短冶炼时间，获得一定的经济效益。19 实用工艺方案举例120吨转炉长寿复吹工艺方案在吹炼前期采用氮气作为主搅拌气源，在终点倒炉前5分钟切换为氩气搅拌（或根据氧步实现这一功能）。采用氩气搅拌钢水，为达到降低钢水终点氮含量的目的，吹氩气时间要求大于5分钟。供气强度选择在0.03
13、-0.10Nm3/t.min的范围内。当底部供气强度超过0.10Nm3/t.min以后，提高底吹强度对熔池脱氮及均匀化已影响不大。底部供气模式前期变化不大，后期需根据终点碳含量的变化改变供气强度。终点碳越低，则底搅拌所需气量越大。对高、中、低三种碳含量，一般设有C、B、A三种供气模式可供选择。20 实用工艺方案举例工艺条件转炉公称炉容：120吨转炉最大装入量 ：130 吨转炉最大出钢量：120 吨 21 底吹供气系统工程特点u 采用环缝式底吹供气元件（专利号：ZL01201717.5），底吹供气元件寿命与转炉炉龄基本同步；u 转炉底部布置底吹供气元件6个；u 底吹供气管路为6路供气，每路采用独
14、立控制系统，每支底吹供气元件的流量可单独自动化控制调节； u 建有底枪空气吹堵模块，一旦发生底枪堵塞可用低压压缩空气复通；u 吹炼过程底吹供气采用模式控制方式，根据冶炼钢种要求选定控制模式后，由计算机全程闭环控制，无须人工干预；u 采用包括PLC基础级、上位机及复吹供气模型软件的转炉复吹自动化系统。22 考核指标提供方提供“长寿复吹转炉工艺技术（LCB）”，应达到现今国内外先进水平。采用“长寿复吹转炉冶炼工艺技术（LCB）”后，可达到如下技术经济指标：（1）复吹转炉底吹供气元件一次性寿命与炉龄同步； （2）冶炼低碳钢（终点碳含量在0.03-0.08%）；CO0.0030； （3）底吹气体在吹炼过程中快速切换并可调。
