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1、顶 底 复 吹 转 炉,对顶底复吹转炉的特点有所认识,型钢2#转炉2 0 0 7.1,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？,一、顶底复吹转炉概述,1、氧气顶吹转炉,氧枪在炉内位置是铁水里还是铁水以上？,渣,铁水,氧枪,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
2、速度非常快。缺点：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。,2、氧气底吹转炉,转炉,O2,底吹枪,？,底吹转炉特点：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。缺点：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。,
3、氧气顶吹转炉,氧气底吹转炉,氧气侧吹转炉,顶底复吹转炉,3、顶底复合吹炼的种类,迄今为止用来作为搅拌钢水的气体:氧气,空气 二氧化碳 氮气 氩气等,LBE N2/Ar2 炉底用透气转LD-KG N2/Ar2 炉底用小口径喷嘴BSC-BAP O2或空气 喷嘴吹O2或空气，用氮气 遮盖K-BOP 氧气和石灰粉 用OBM喷嘴，用氧气喷 入石灰粉,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。由于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
4、将随熔池中含碳量的减少而明显减少。而且由于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
5、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3050ppm。如果吹炼终了到出钢期间继续吹N2 则还将增N5-10ppm。,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。,4）采用氩气搅拌,4、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,图3溶解氧与碳含量的关系,图4吹炼终点C和O之间的关系,图5渣中铁含量与终点碳的关系,图6 终点c和吹炼终点Mn的关系,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%,
6、图7 渣中TFe含量与磷分配比的关系,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。,顶底复吹转炉特点：,1、成分、温度更均匀。2、由于搅拌力增强，改善了渣-金属间的 平衡条件，减少钢 水的过氧化现象。3、提高钢水中的残锰量。4、更有效的降低钢水中的含磷量。5、减少了喷溅。,二、新区顶底复吹转炉情况介绍,（一）概况 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
7、。底吹采用全程吹氮气，现运行良好。,1.底部供气采用N2、Ar2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.供气强度调节范围从0.005m3min.t到0.10m3min.t。3.冶炼的绝大多数钢种，供气强度最大值在0.07 0.10m3min.t。4.通常使用底吹供气强0.03m3/min.t。,（二)底吹供气模式,钢种 小流量 中流量 大流量高碳 0.0050.02中碳 0.020.08低碳 0.020.08,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
8、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,（三）底吹枪的分布,（四）底吹主画面,（五）参数设置画面,1、底吹转炉炉体维护认识不足炉体最薄弱的环节在于两处：一是渣面大面，二是熔池带。,三、主要经验及现存问题,（1）渣面大面的维护主要是依靠倒料。,（2）熔池带。在新区三座转炉中都普遍存在着熔池暗带的现象，从个人角度的长时间 观察及分析，我认为两个方面形成了此暗带。A 炉底深。B 底吹枪漏气。,C 在炉底较深时，钢水也可能 会从熔池底部底吹漏气的
9、地 方渗钢，造成事故!,目前措施 炉底高度不允许下到7.7以下，尽量 控制在7.65以上。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。,2、底吹的利用,底吹对复吹转炉溅渣的影响A 在低枪位操作时，顶吹气流溅起的熔渣和底吹气流溅起的熔渣之间互不影响。B 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。C 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。,现在实
10、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。,图8,底部供气元件的维护,气泡反击 气流通过供气元件以气泡的形式进入熔池，当气泡脱离元件端部的瞬间，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，对元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,为
11、什么会出现元件损坏呢？,如何对底吹元件进行维护呢？既保证畅通，又得长寿。,请大家想象一下其究竟是一种什么形态？,“炉渣-金属蘑菇头”,“炉渣-金属蘑菇头”金属蘑菇头气囊带放射气孔带迷宫式弥散气孔带,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 首先是炉底的控制必须稳定，其次是提高一次拉碳率，避免后吹，第三保证炉衬温度。C 试验成熟一旦发生堵塞时的处理方法。？,冶炼过程中顶枪与底吹的配合 带来问题：粘枪 吃枪 粘烟道 火焰判断 粘炉口 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
12、,3、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,一定要稳定,四、转炉炼钢计算机自动控制简介,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。,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。,2、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
13、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。,3、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,铁水数据,废钢数据,辅料数据,计划,微机,静态控制,计划,动态控制,3、转炉的计算机控制具备的功能,（1）工艺过程参数的
14、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。,4、副枪系统,副枪系统包括钢水温度、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
15、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,济钢三炼钢副枪系统,副枪,探头,副枪夹持器,副枪与探头连接,副枪准备测量旋转过程中,副枪测量过程中,测量完毕从副枪孔拔出,测量完毕旋转至取枪位,副枪操作界面,五、国内其他厂家相关信息,1、武钢第二炼钢厂3号转炉从1999年5月16日开炉，到今年10月24日停炉，历时两年零五个月。转炉顶底复吹炉龄达到22766炉。通过改善供气管道联接，分段调节底部供气流量，减缓供气元件侵蚀速度等方法形成了武钢所特有的氧枪挂渣技术、底部供气疏通技术等，成功地解决了顶底复吹与高炉龄同步这一世界难题。据介绍，美国有些钢厂也曾有过3万炉的炉龄纪录，但无法做到顶底复合吹炼同步。,2、武钢二炼钢厂1号转炉顶底复吹炉龄达到30000炉，再次刷新了由该厂连续4次保持的世界纪录。炉役长达3年零4个月。共冶炼高牌号硅钢、压力容器钢、汽车用钢、耐火耐候钢、电视机框架钢等17大系列343个“双高”品种，,新区复吹转炉下一步面对的问题：,1、超低碳钢的冶炼2、与RH配套生产高附加值钢种 3、RH的投产将进一步降碳提温，炉体维护问题4、氧枪5、操作工艺的进一步成熟6、智能化炼钢,课后作业,如何提高底吹利用率？,谢谢大家,谢建勇,
