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1 利用模型熱平衡計算,確定合適的裝入制度
根據(jù)馬鋼轉(zhuǎn)爐冶煉中高碳鋼種都走轉(zhuǎn)爐—吹氬—LF(+VD)—連鑄的工藝路線的特點,要求終點碳控制在目標(biāo)±0.025%以內(nèi),吹氬前溫度高于1 570℃ ,首先利用模型熱平衡計算,確定合適的裝入制度,滿足出鋼碳和溫度的要求。
根據(jù)靜態(tài)控制模型(一次、二次加料計算),確定終渣堿度為3.2~3.5,ω(FeO)為12%~15%,終點溫度1 620~1 640℃ ,終點ω[C])為0.10%~016%,ω(P)≤0.012%。馬鋼鐵水的成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)為:C 4.00~ 4.40、Si 0.20~ 0.70、Mn0.20~0.40、P 0.090~0.120、S 0.20~0.40,鐵水溫度為1 280 1 350℃。將鐵水成分和溫度,廢鋼、生鐵、以及所用造渣料石灰、輕燒白云石、鎂球、礦石等成分輸入靜態(tài)控制模型,計算出確保達(dá)到終點要求所需要鐵水、廢鋼(包括生鐵)配比及散狀料加入量,經(jīng)過一定爐數(shù)實踐,確定正常情況下中高碳鋼的裝入制度,鐵水100 t,廢鋼15 t,生鐵8 t,總裝入量115 t。
2 應(yīng)用煙氣分析動態(tài)控制,優(yōu)化轉(zhuǎn)爐脫磷保碳冶煉操作
利用爐氣分析可以預(yù)報熔池碳含量和溫度,進(jìn)行終點控制,還可以進(jìn)行吹煉過程造渣控制,通過爐氣分析法可以計算出爐內(nèi)殘氧量(吹入氧量、爐氣耗量、硅氧化耗氧),爐內(nèi)殘氧與爐渣狀況有十分密切的對應(yīng)關(guān)系,通過控制爐內(nèi)殘氧,可以控制爐內(nèi)成渣過程,優(yōu)化造渣過程,以達(dá)到脫磷的最佳效果。
2.1 轉(zhuǎn)爐底吹供氣強度
保持轉(zhuǎn)爐底吹攪拌與長壽爐齡同步技術(shù),以使熔池的鋼水成分和溫度攪拌均勻,并使煙氣中一氧化碳、二氧化碳和氧濃度能真實反映轉(zhuǎn)爐熔池氧化反應(yīng)過程,保持煙氣分析全爐有效、準(zhǔn)確。同時考慮冶煉中高碳鋼要求留碳低磷出鋼的目標(biāo)。
2.2 應(yīng)用煙氣分析動態(tài)控制,優(yōu)化供氧造渣制度
根據(jù)吹煉過程中所測得的轉(zhuǎn)爐煙氣成分及煙氣量可以計算出每一時刻爐渣中所蓄積的氧氣量,用以控制渣中氧化鐵合理含量。根據(jù)馬鋼鐵水條件,特別是ω(P)的波動范圍0.090%~0.120%和終點ω(P)≤0.012%以下的目標(biāo),造渣制度實行鐵質(zhì)成渣路線即保證吹煉過程和吹煉終點渣中有較高的氧化鐵。
根據(jù)冶金學(xué)原理可知,脫磷需要爐渣有較高的氧化鐵和堿度,以及較低熔池溫度。此外,由于脫磷反應(yīng)屬于界面反應(yīng),還必須滿足一定的動力學(xué)條件,以加快成渣速度和加大渣和金屬的接觸面積。一是根據(jù)熱平衡計算冶煉中高碳鋼時,前期配加礦石0.8~1.5 t幫助化渣。二是留渣操作,根據(jù)上一爐濺渣后的渣量多少,實行全部或部分留渣操作,起到早化渣,化好渣。三是根據(jù)碳一氧反應(yīng)特點,吹煉前期為了加速化渣和脫磷,碴中保持較高氧化鐵含量,采用高槍位(1.8±0.1)m,中等供氧強度22000~23 000 m3/h,底吹強度采用大氣量0.06 m3/(t·min);吹煉中期脫碳反應(yīng)激烈,采用低槍位(1.5±0.1)m,大供氧強度24000~25 000 m3/h,底吹強度采用中供氣量0.04 m3/(t·min);吹煉后期,碳氧反應(yīng)減弱,為保證渣中有一定氧化鐵,進(jìn)一步均勻熔池成分和溫度,采用中槍位(1.7±0.1)m,低供氧強度21 000~22000 m3/h,底吹強度采用大供氣量0.06 m3/(t·min),吹煉終點前1 min,采用壓槍操作(槍位1.3 m)。經(jīng)過實踐,轉(zhuǎn)爐脫磷率達(dá)到90%以上,保證終點ω(P)≤0.012%。
3 吹煉終點的控制
為了提高煙氣曲線與轉(zhuǎn)爐內(nèi)成分對應(yīng)的準(zhǔn)確性,采取了以下的措施。
(1)加強原輔材料的基礎(chǔ)管理
強調(diào)所有入轉(zhuǎn)爐的原輔材料成分、溫度、質(zhì)量的準(zhǔn)確性,加料前及時傳輸?shù)綘t前計算機進(jìn)行模型計算,造渣料每周抽查2次成分及時更新。為此,在化驗室增加1臺光譜儀,脫硫站增加1臺碳硫儀,倒罐站上增加1套自動測溫取樣器,且要嚴(yán)格培訓(xùn)教育崗位操作人員。
(2)選用優(yōu)質(zhì)的造渣材料
提高造渣料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),為確保脫磷效果,石灰質(zhì)量要達(dá)到2級以上,ω(CaO)≥ 90%,ω(MgO)≤2%,ω(SiO2)≤2%,ω(S)≤ 0.05%,燒堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤5%,活性度達(dá)到360 mL,粒度40~80 mm 占85%、≤ 40 mm 不超過15%、≤ 10 mm 不超過10%。對石灰中含有燒堿成分CaCO3高溫分解過程在方程中加入吸熱效應(yīng)的理論計算的完善措施等,使終點溫度達(dá)到目標(biāo)值的準(zhǔn)確率大大提高。
(3)規(guī)范轉(zhuǎn)爐冶煉操作
煙氣分析動態(tài)控制煉鋼技術(shù)是實現(xiàn)自動化煉鋼的最佳途徑,要減少人為經(jīng)驗干預(yù),規(guī)范操作標(biāo)準(zhǔn),要求全程降罩操作,終點前5 min不得加料,并且加料、氧槍操作由模型自動控制,以確保煙氣曲線與爐內(nèi)成分對應(yīng)的準(zhǔn)確性。
4 脫硫和出鋼擋渣要求
轉(zhuǎn)爐脫硫率一般在30%左右,主要在冶煉后期高溫高堿度脫硫。馬鋼鐵水中ω(S)為0.02%~0.04%,出鋼脫氧合金化后控制在0.025%以下。
中高碳鋼脫硫主要利用LF爐造還原性氣氛白渣以滿足成品要求;出鋼雙擋渣,吹煉前用擋渣帽堵出鋼口,防止搖爐出鋼時下渣;出鋼快結(jié)束時,用擋渣塞擋渣,控制每噸鋼下渣量小于3 kg。