朱 波
(萊蕪鋼鐵股份有限公司煉鋼廠, 山東萊蕪271126)
摘 要:通過采取優(yōu)化轉(zhuǎn)爐出鋼口材質(zhì)及尺寸、鋼包保溫、包蓋系統(tǒng)應(yīng)用鋯質(zhì)耐火纖維、合金在線高溫烘烤、連鑄系統(tǒng)保溫等集成技術(shù), 降低出鋼溫度, 實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐煉鋼全系統(tǒng)均衡、有效地低溫度損失運(yùn)行。
關(guān)鍵詞:溫度;均衡;可控
對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝來(lái)說(shuō), 溫度就是生命, 溫度不僅是煉鋼過程的基礎(chǔ), 更是獲得良好鑄坯質(zhì)量的基礎(chǔ)。轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)溫度控制水平的高低關(guān)系到鋼鐵料消耗、合金料消耗、耐火材料消耗等多項(xiàng)指標(biāo)的好壞,直接決定煉鋼成本的高低。降低轉(zhuǎn)爐出鋼溫度對(duì)保障生產(chǎn)順行、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本有著重要意義, 是各煉鋼廠重要的研究課題之一。
1 現(xiàn)狀分析
萊鋼煉鋼廠銀山前區(qū)主要生產(chǎn)45 號(hào)、40Cr 、20CrMnTi 等優(yōu)質(zhì)鋼, 比例在50 %以上, 優(yōu)鋼品種全部進(jìn)行精煉處理, 高效快節(jié)奏的連鑄生產(chǎn)以及優(yōu)鋼產(chǎn)品的高質(zhì)量要求對(duì)轉(zhuǎn)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(chǎn)以來(lái), 出鋼溫度平均在1 680 ℃左右, 致使第一個(gè)爐役在使用13 000 爐時(shí)就出現(xiàn)兌鐵位發(fā)紅的險(xiǎn)情, 整個(gè)爐役爐齡也僅僅為14 500 爐, 出鋼溫度過高且不均衡成為制約生產(chǎn)順行與降低成本的瓶頸。
2 降低轉(zhuǎn)爐出鋼溫度的綜合措施
2 .1 優(yōu)化轉(zhuǎn)爐出鋼口的材質(zhì)及尺寸
煉鋼廠銀山前區(qū)轉(zhuǎn)爐原用出鋼口內(nèi)徑為160 mm , 材質(zhì)為瀝青鎂砂, 出鋼口平均出鋼時(shí)間約為3min 20 s , 出鋼時(shí)間長(zhǎng), 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(duì)出鋼口材質(zhì)進(jìn)行改進(jìn), 將原先采用的瀝青鎂砂調(diào)整為鎂碳磚MT14A , 以增加出鋼口耐材的密實(shí)度和耐侵蝕性。
2)將出鋼口內(nèi)徑由160 mm 擴(kuò)大到目前的168 mm , 以縮短放鋼時(shí)間, 減少放鋼溫降。
3)制定出鋼口后期維護(hù)制度。針對(duì)出鋼口后期侵蝕嚴(yán)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(hù)制度, 及時(shí)修補(bǔ)出鋼口, 保證出鋼過程鋼流圓整, 減少鋼流散熱。
通過調(diào)整出鋼口材質(zhì)及內(nèi)徑、制定出鋼口后期維護(hù)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(shí)間比原來(lái)縮短40 s , 降低了出鋼過程溫降, 有效地降低了轉(zhuǎn)爐出鋼溫度。
2 .2 鋼包保溫改造
鋼包屬于間歇式短期運(yùn)行的金屬液體容器, 熱損失影響因素比較復(fù)雜。隨著現(xiàn)代煉鋼技術(shù)的發(fā)展, 鋼包已經(jīng)不再是一個(gè)簡(jiǎn)單的液態(tài)金屬運(yùn)輸容器。由于爐外精煉和連鑄技術(shù)的出現(xiàn), 鋼包裝載鋼水的時(shí)間更長(zhǎng)且鋼包容量不斷擴(kuò)大, 隨之帶來(lái)2 個(gè)方面的問題:一是鋼水熱損失進(jìn)一步加劇, 鋼水溫降進(jìn)一步加快, 容易出現(xiàn)低溫鋼, 為了保證連鑄生產(chǎn)的順利進(jìn)行, 一般采用提高轉(zhuǎn)爐出鋼溫度或通過精煉提溫進(jìn)行補(bǔ)償, 勢(shì)必造成冶煉時(shí)間延長(zhǎng)以及能源原料的大量消耗;二是包襯系統(tǒng)高熱通量, 導(dǎo)致鋼包外殼溫度過高, 包殼強(qiáng)度和抗蠕變性降低。
2 .2 .1 新型硬質(zhì)隔熱板保溫材料的應(yīng)用
新型硬質(zhì)隔熱板保溫材料是用低渣球含量的棉, 以復(fù)合結(jié)合劑結(jié)合, 采用真空成型工藝, 經(jīng)干燥和機(jī)加工精制而成, 該硬質(zhì)隔熱板具有:①良好的保溫效果;②優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性;③優(yōu)良的熱穩(wěn)定性及耐壓強(qiáng)度, 高溫高壓不易粉化;④低熱容量、低熱導(dǎo)率;⑤安全性高, 施工方便等特點(diǎn)。其主要理化指標(biāo)見表1 。
2 .2 .2 包襯結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)
目前, 大多數(shù)鋼廠鋼包僅有永久層及工作層, 此種鋼包內(nèi)襯結(jié)構(gòu)形式的保溫效果不太理想, 因此, 對(duì)鋼包進(jìn)行了保溫改造, 在包襯最外圈增加硬質(zhì)隔熱板保溫層。硬質(zhì)隔熱板形狀見圖1 。
90 t 鋼包原設(shè)計(jì)80 mm 永久層, 沒有保溫層,因此導(dǎo)致鋼包外殼溫度一直居高不下, 平均在364 .55 ℃, 最高達(dá)到410 ℃, 遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于350 ℃的下包標(biāo)準(zhǔn), 既不利于鋼包包齡的提高, 也不利于出鋼溫度的降低。針對(duì)90 t 鋼包外殼溫度高的現(xiàn)狀, 在打結(jié)永久層時(shí)增加20 mm 厚的硬質(zhì)隔熱板保溫層, 以降低鋼包溫降。同時(shí)根據(jù)鋼水液面能夠達(dá)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。90 t 鋼包增加硬質(zhì)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(zhì)隔熱板后鋼包外殼溫度效果對(duì)比見圖2 。
2 .3 鋯質(zhì)耐火纖維在包蓋系統(tǒng)上的研究應(yīng)用
2 .3 .1 新型包蓋內(nèi)襯材料的研究
90 t 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(jié), 施工比較麻煩, 施工完畢后需養(yǎng)生, 烘烤2 ～ 3 d 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(fèi)能源;同時(shí)內(nèi)襯的熱震穩(wěn)定性差, 在使用不到3 個(gè)月就會(huì)出現(xiàn)裂紋、脫落現(xiàn)象。為此, 研究應(yīng)用了鋯質(zhì)耐火纖維包蓋內(nèi)襯新材料。鋯質(zhì)耐火纖維主要理化指標(biāo)見表2 。
2 .3 .2 鋯質(zhì)耐火纖維內(nèi)襯包蓋系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)
鋯質(zhì)耐火纖維內(nèi)襯包蓋系統(tǒng)的蓄熱量低、熱導(dǎo)率小, 可減少蓄熱量達(dá)50 %以上, 散熱損失也可降低至原來(lái)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(zhì)耐火纖維內(nèi)襯包蓋鋼結(jié)構(gòu)因熱應(yīng)力而變形的程度降低50 %以上;鋯質(zhì)耐火纖維制包蓋比一般澆注包蓋質(zhì)量減少85 %左右, 降低依托設(shè)備的疲勞強(qiáng)度, 增加鋼包的有效利用率, 同時(shí)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(shí)的急冷急熱, 會(huì)引起澆注料的大面積剝落, 并且會(huì)污染鋼水;鋯質(zhì)耐火纖維內(nèi)襯包蓋現(xiàn)場(chǎng)施工方便、快捷, 不需配套施工設(shè)備, 也不需養(yǎng)護(hù), 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(zhì)耐火纖維內(nèi)襯包蓋組裝圖見圖3 。
2 .4 合金在線高溫烘烤技術(shù)
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(zhuǎn)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(shí)施合金在線烘烤, 但在實(shí)際使用過程中, 暴露出合金烘烤溫度低的弱點(diǎn), 10 座合金烘烤窯僅為單層4 個(gè)燒嘴, 合金的烘烤溫度在100 ～ 200 ℃之間波動(dòng), 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(gè)燒嘴改造為雙層7 個(gè)燒嘴, 同時(shí)增加配風(fēng)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(chǎng)圖見圖4 。
2 .5 連鑄系統(tǒng)保溫技術(shù)的研究與應(yīng)用
為提高連鑄澆注過程的溫度控制水平, 推廣應(yīng)用了中間包保溫改造、低過熱度澆注等系統(tǒng)保溫技術(shù)。
2 .5 .1 中間包保溫技術(shù)
原來(lái)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(jīng)常超過標(biāo)準(zhǔn)
(300 ℃), 給生產(chǎn)順行造成隱患。為此, 在中間包內(nèi)襯上增加了保溫層。改進(jìn)后的中間包包底及包壁溫度全部符合標(biāo)準(zhǔn), 提高了中間包的保溫效果。
2 .5 .2 低過熱度澆注技術(shù)
依據(jù)各鋼種的窄成分目標(biāo)中限值, 對(duì)各鋼種的液相線溫度進(jìn)行重新測(cè)算, 將鋼包運(yùn)行路線進(jìn)行優(yōu)化, 縮短鋼包運(yùn)行時(shí)間, 減少過程溫度損失。同時(shí)優(yōu)化電磁攪拌參數(shù)及二冷動(dòng)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(jī)提高拉速創(chuàng)造條件, 降低鋼水在中間包和鋼包內(nèi)的停留時(shí)間, 減少過程溫度損失。
連鑄系統(tǒng)保溫技術(shù)的應(yīng)用, 使中間包過熱度由原來(lái)的30 ℃降至目前的15 ～ 20 ℃成為現(xiàn)實(shí), 使鋼包氬前、氬后溫度及出鋼溫度相應(yīng)降低15 ℃得以實(shí)現(xiàn)。
3 結(jié)語(yǔ)
通過降低轉(zhuǎn)爐出鋼溫度的綜合措施, 將萊鋼煉鋼廠銀山前區(qū)轉(zhuǎn)爐平均出鋼溫度由實(shí)施前的
1 680 ℃降低到實(shí)施后的1 646 ℃。出鋼溫度的降低, 有力地促進(jìn)了爐齡的提高, 實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐煉鋼全系統(tǒng)均衡、有效地低溫度損失運(yùn)行。