一种缩短转炉冶炼周期的方法与流程

1.本发明涉及转炉炼钢技术领域，尤其是涉及一种缩短转炉冶炼周期的方法。


背景技术：

2.近年来，随着现代科学技术的发展，钢铁企业大力推行结构优化，炼钢生产正在向实现紧凑式连续化的专业生产线、实现高效率快节奏的生产工艺、进一步提高钢水的洁净度、实现生产和管理智能化、降低消耗和污染的方向发展。转炉冶炼周期是衡量转炉炼钢水平的综合技术指标之一，与转炉钢产量、操作工艺、钢水质量以及设备作业率等紧密联系。目前，先进钢企转炉冶炼周期水平已达≤25min。
3.某炼钢厂中，连铸机设计生产能力大于转炉的生产能力，目前转炉常规冶炼周期为30min～36min，转炉工序成为了瓶颈限制环节。因此，缩短转炉冶炼周期，实现高效率生产已成为迫在眉睫急需突破解决的问题；实现高效化快节奏生产，其意义已不仅仅是优化转炉技术经济指标，更重要的是实现全连铸的炉机匹配，铸坯直轧工艺保证，确保炼钢系统的生产稳定、均衡和顺行。
4.转炉冶炼周期包括吹炼时间和辅助时间(包括兑铁、出钢、溅渣、测温取样、倒渣等)两部分，先进钢企吹炼时间与辅助时间之比基本都在1:(1～0.8)左右，而部分钢企的转炉吹炼时间与辅助时间之比在1:(1.3～1.5)，因此压缩吹炼时间与降低辅助时间的空间巨大，需进行技术改进，以释放更大产能，获得更大的效率与效益。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种缩短转炉冶炼周期的方法。
6.为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
7.一种缩短转炉冶炼周期的方法，供氧制度改进：
8.1)吹炼开始之前的30s之内，氧枪在吹炼等待位，避免从高位下枪增加降枪时长；
9.2)采用干法除尘，且氧枪点火正常后加入粒钢1.5t～2.5t；
10.3)全氧吹炼过程采用恒枪变压操作，氧压为0.85mpa～0.95mpa，基础枪位为1.2m～1.3m；
11.4)终点前保证≥15s的压枪时间，终点c按照0.07％～0.09％控制。
12.优选的，氧枪采用正常吹炼时氧气流量的65％～70％的氧气流量进行点火；
13.当出现化渣有不良趋势，采取小幅动枪 0.2m及配加粒钢或除尘灰进行干预；
14.当出现低温溢渣时，采用快速高低枪位1.3m～1.5m进行提前干预；
15.终点前1min～1.5min，根据化渣实际，做好快提慢降高低枪位调渣操作，提枪至收火后多频次小幅度降枪，稳定终渣渣况与脱磷效果。
16.优选的，对装入流程进行细化、分解与改进：控制加废钢全流程≤30s，两部行车运行及挂钩的准备时间≤45s，兑铁水全流程≤105s，铁水罐与废钢斗距挡火门安全停靠距离不大于1.5m。
17.优选的，对氧枪喷头进行改进：喉口直径为12mm，ma＝2.03，夹角为13
°
，设计压力为0.85mpa，确保吹炼全流程供氧强度不低于4.1m3/min
·
t。
18.优选的，转炉底吹制度优化：前期底吹流量调大至0.06m3/min
·
t，有助于前期化渣和熔池快速升温；
19.吹炼4～8min进入返干期，炉中feo含量低，此时将底吹流量调小至0.03m3/min
·
t，有助于缓解返干现象的发生，提高脱磷效率；
20.吹炼后期将底吹流量调大至0.06m3/min
·
t，有助于碳氧反应趋于平衡；
21.终点抬枪后底吹流量达到最大0.08m3/min
·
t，有利于降低钢中氧，控制渣层厚度与泡沫化程度，提高金属收得率与保证倒炉效果。
22.优选的，出钢口长寿命使用保障：出钢口材质改进为mt-10a，同时首砖设计为分体式；
23.通过保c控p提mn操作方案，以实现c-mn-o-feo之间协调控制，降低化学侵蚀程度与速率；
24.同时结合不同铁耗的生产组织模式，在静态热平衡模型的指导下，达到出钢温度区间稳定控制在1600℃～1660℃。
25.优选的，溅渣工艺优化：采用轻烧镁球配合焦丁共同调渣；
26.当终点c＞0.1％时，不加焦丁，按照下极限枪位 0.5～2.5m的枪位高-低交替操作，确保渣层均匀性与溅渣效果；
27.当0.08％＜c≤0.1％时，加入焦炭后在吹炼基础枪位2.5m开始溅渣，待炉口渣粒减少后逐步降枪至(下极限枪位 0.5m)；
28.当0.05％≤c≤0.08％时，加入焦炭后在枪位3.0m开始溅渣，待炉口红火消失后逐步降枪到吹炼基础枪位2.5m，炉口渣粒稀少后再逐步降枪；
29.当c＜0.05％时，加入焦丁后枪位控制在3.2～3.5m，防止炉渣溢出，待炉口火焰消失后逐步降枪到2.5m，观察炉口渣粒稀少后逐步降枪。
30.优选的，合并压缩辅助倒炉时长：采用1炉全留渣 倒炉测温取样与1炉直倒 倒渣，2炉一循环降低辅助倒炉时间。
31.优选的，使用tco投弹式副枪，操作要求：探头检测时化渣良好，探头检测前压枪时间大于30s，探头检测前3min不能加料，探头检测时钢水温度大于1590℃；
32.发现氧枪严重粘渣时，要清理氧枪后，再实施探头检测；
33.炉口粘渣严重时必须清理；
34.使用初期，终点提枪检测时在氧枪提枪至关氧点以上后方可执行投弹操作。
35.与现有技术对比，本技术取得了如下的有益的技术效果：
36.(1).转炉单班具备稳定生产18炉，具备完成19炉生产能力，单炉冶炼周期稳定控制在25
±
1min，达到国内领先水平。
37.(2).转炉一倒命中率不低于95％，转炉直接出钢比例不低于50％。
38.(3).终点c提高不低于0.015％，终点余mn含量提高不低于0.03％，终渣tfe降低不低于1.5％，出钢温度同比降低不低于10℃，精炼上钢温度降低不低于5℃。
39.(4).通过对滑板挡渣出钢口的材质、结构、操作工艺进行针对性改进，出钢口达到长寿命450炉以上的使用效果。
40.(5).结合氧枪喷头优化设计，供氧、造渣、留渣的全流程制度优化与提升，并结合tco投弹式副枪控制系统的引进与使用，确保“1炉全留渣 倒炉测温取样
→
1炉直倒 倒渣”2炉一循环降低辅助倒炉时间新模式，确保“从下枪准备吹炼开始至出钢开始”全流程控制在14.5min以内。
41.(6).制定完善的高效调渣溅渣工艺，达到留渣、溅渣、干法半氧点火、吹炼过程、倒炉全流程最大化融合，既达到缩短时间，又达到降本增效的效果。
具体实施方式
42.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.本技术提供了一种缩短转炉冶炼周期的方法，供氧制度改进：
44.1)吹炼开始之前的30s之内，氧枪在吹炼等待位，避免从高位下枪增加降枪时长；
45.2)采用干法除尘，且氧枪点火正常后加入粒钢1.5t～2.5t；
46.3)全氧吹炼过程采用恒枪变压操作，氧压为0.85mpa～0.95mpa，基础枪位为1.2m～1.3m；
47.4)终点前保证≥15s的压枪时间，终点c按照0.07％～0.09％控制。
48.在本技术的一个实施例中，氧枪采用正常吹炼时氧气流量的65％～70％的氧气流量进行点火；
49.当出现化渣有不良趋势，采取小幅动枪 0.2m及配加粒钢或除尘灰进行干预；
50.当出现低温溢渣时，采用快速高低枪位1.3m～1.5m进行提前干预；
51.终点前1min～1.5min，根据化渣实际，做好快提慢降高低枪位调渣操作，提枪至收火后多频次小幅度降枪，稳定终渣渣况与脱磷效果。
52.在本技术的一个实施例中，对装入流程进行细化、分解与改进：控制加废钢全流程≤30s，两部行车运行及挂钩的准备时间≤45s，兑铁水全流程≤105s，铁水罐与废钢斗距挡火门安全停靠距离不大于1.5m。
53.在本技术的一个实施例中，对氧枪喷头进行改进：喉口直径为12mm，ma＝2.03，夹角为13
°
，设计压力为0.85mpa，确保吹炼全流程供氧强度不低于4.1m3/min
·
t。
54.在本技术的一个实施例中，转炉底吹制度优化：前期底吹流量调大至0.06m3/min
·
t，有助于前期化渣和熔池快速升温；
55.吹炼4～8min进入返干期，炉中feo含量低，此时将底吹流量调小至0.03m3/min
·
t，有助于缓解返干现象的发生，提高脱磷效率；
56.吹炼后期将底吹流量调大至0.06m3/min
·
t，有助于碳氧反应趋于平衡；
57.终点抬枪后底吹流量达到最大0.08m3/min
·
t，有利于降低钢中氧，控制渣层厚度与泡沫化程度，提高金属收得率与保证倒炉效果。
58.在本技术的一个实施例中，出钢口长寿命使用保障：出钢口材质改进为mt-10a，同时首砖设计为分体式；
59.通过保c控p提mn操作方案，以实现c-mn-o-feo之间协调控制，降低化学侵蚀程度
与速率；
60.同时结合不同铁耗的生产组织模式，在静态热平衡模型的指导下，达到出钢温度区间稳定控制在1600℃～1660℃。
61.在本技术的一个实施例中，溅渣工艺优化：采用轻烧镁球配合焦丁共同调渣；
62.当终点c＞0.1％时，不加焦丁，按照下极限枪位 0.5～2.5m的枪位高-低交替操作，确保渣层均匀性与溅渣效果；
63.当0.08％＜c≤0.1％时，加入焦炭后在吹炼基础枪位2.5m开始溅渣，待炉口渣粒减少后逐步降枪至(下极限枪位 0.5m)；
64.当0.05％≤c≤0.08％时，加入焦炭后在枪位3.0m开始溅渣，待炉口红火消失后逐步降枪到吹炼基础枪位2.5m，炉口渣粒稀少后再逐步降枪；
65.当c＜0.05％时，加入焦丁后枪位控制在3.2～3.5m，防止炉渣溢出，待炉口火焰消失后逐步降枪到2.5m，观察炉口渣粒稀少后逐步降枪。
66.在本技术的一个实施例中，合并压缩辅助倒炉时长：采用1炉全留渣 倒炉测温取样与1炉直倒 倒渣，2炉一循环降低辅助倒炉时间。
67.在本技术的一个实施例中，使用tco投弹式副枪，操作要求：探头检测时化渣良好，探头检测前压枪时间大于30s，探头检测前3min不能加料，探头检测时钢水温度大于1590℃；
68.发现氧枪严重粘渣时，要清理氧枪后，再实施探头检测；
69.炉口粘渣严重时必须清理；
70.使用初期，终点提枪检测时在氧枪提枪至关氧点以上后方可执行投弹操作。
71.本技术的技术方案的总体原则：
72.1).装入全流程时间稳定控制在3min以内，测算废钢斗、铁水罐的安全极限下距炉口等待位置，并完善行车等待限位，达到精准定位，减少行车运行时长；
73.完善地面与行车配合，降低行车运行间隔时长，完善炉口清理与废钢布槽管理规定与操作，要求避免卡废钢与洒铁等。
74.2).吹炼全流程时间稳定控制13.5min以内，选择合理的氧枪喷头参数，制定正确供氧参数、造渣制度、底吹分段控制，达到供氧强度从3.7m3/min
·
t提升至不低于4.1m3/min
·
t，全流程化渣可判可调可控，氧气及造渣料利用率稳定，一倒命中保证，不出现化渣异常造成的返干、溢渣、喷溅、终点指标异常、倒炉困难等现象。
75.3).出钢全流程时间控制在4min以内，出钢口的材质与设计改变达到总体耐高温腐蚀性、高温耐压强度、具有更高的抗氧化能力与提高更护速率，操作优化改进有效屏蔽高温熔损与化学侵蚀对出钢口寿命的影响，最终实现出钢口400炉以上长寿命使用效果，保证出钢口的中后期运行时长。
76.4).溅渣全流程时间控制在3min以内，采用溅渣枪位优化与添加镁球确保终渣mgo饱和度，添加焦粒降低终渣feo，确保快速、高效、高质“溅得起、粘得住、抗侵蚀”的溅渣目的，更可屏蔽留渣操作对溅渣时长的影响与保证全留渣后续操作效果及安全。
77.5).倒炉、测温取样与倒渣全流程时间控制在1min以内，结合吹炼工艺及溅渣工艺优化改进，进行两项融合与系统协调，采用“1炉全留渣与倒炉测温取样 1炉直接倒炉出钢与倒渣”，2炉一周期循环模式，达到终点验证与保证炉内总体渣量、溅渣护炉压力、吹炼平
稳性、干法半氧点火顺行等综合性协调控制与保障。
78.6).tco投弹式副枪控制系统的引进与使用，达到终点温度、c精准测量与p的可判指示，大大提升终点命中率与质量保障，转炉直接倒炉比例可提升至80％以上。
79.本技术的技术方案的具体实施细则：
80.1.1).装入流程细化、分解与改进：基本时间划为加废钢全流程30s，两部行车运行及挂钩等准备45s，兑铁水全流程105s，铁水罐与废钢斗距挡火门安全停靠距离不大于1.5m，并配加等待位、装入位的限位标志，确保行车的精准定位；加废钢完毕退斗过程中，及时联系吊重罐行车启动，废钢行车北行，重罐行车及时跟进；指挥加废钢、兑铁水过程中，口令清楚、精准，确保行车加入与转炉摇炉匹配。
81.1.2).氧枪喷头设计优化：在一定操作氧压和枪位条件下，为吹炼提供所需的供氧强度，使氧气射流获得较大的动能、氧气射流沿轴线的衰减应尽可能减慢、不出现负压区和过强的湍流运动，以达到合适的穿透深度，均匀搅拌熔池，对炉衬侵蚀小且均匀，同时又不致引起明显返干、溢渣与喷溅等，重新优化设计了氧枪喷头，参数为喉口直径12mm，ma＝2.03，夹角13
°
，设计压力0.85mpa，确保吹炼全流程供氧强度不低于4.1m3/min
·
t。
82.1.3).供氧及造渣制度优化改进：
83.1.3.1)吹炼前30s氧枪在吹炼等待位，避免从高位下枪增加降枪时间；
84.1.3.2)采用干法除尘且半氧低流量点火正常后(30s左右)开始加入粒钢2t左右，增加前期低温区保持时长，增加渣中feo含量，总体提升及保证前期脱磷效果，降低后续脱磷压力；
85.1.3.3)全氧吹炼过程基本采用恒枪变压操作(氧压0.85mpa～0.95mpa，基础枪位1.2～1.3m)，提高氧气利用率与稳定过程化渣效果，如化渣有不良趋势小幅动枪( 0.2m)及配加少量粒钢或除尘灰进行干预，如出现低温溢渣时采用快速高低枪位(1.3～1.5m)进行提前干预，避免长时间溢渣粘炉口、温度损失及后续易增加返干的可能性，8～9min以后严禁长时间(45s以上)高枪位(＞1.8m)调渣，避免温度分层差出现喷溅及溢渣现象；
86.1.3.4)终点前1～1.5min根据化渣实际，做好(快提慢降提枪至收火后多频次小幅度降枪)调渣操作，稳定终渣渣况及稳定脱磷效果；
87.1.3.5)终点前保证≥15s左右压枪时间，保证终渣渣况流动性适当及成分温度均匀性，终点c按照0.07％～0.09％左右控制，适度保证终渣feo，避免炉渣粘度偏大气体排除受阻，导致渣面过高的现象；
88.1.3.6)做好倒炉前氮气打渣效果的保证，枪位2.5～6m首先确保氮气穿透渣层，后根据炉口、氮封口飞渣实际飞出渣粒暗红、细小、稠密，以便做好终渣粘稠度、泡沫度等确定，不具备条件直接开氧点吹后氮打后再倒炉，杜绝倒炉渣况不佳再点吹倒炉；
89.1.3.7)炉长参与6min后冶炼过程，结合过程控制、取样杆渣样形貌综合判断p含量，一助根据过程化渣实际及渣料配加实际判断终点p含量，炉长一助共同评定p含量，保证不等样出钢的命中率与直倒精准终点精准控制；
90.1.3.8)吹炼10min左右确认渣罐，杜绝“炉等罐”；
91.1.3.9)半氧前90s低流量吹炼过程中及时清理渣道。
92.1.4).转炉底吹制度设计优化：前期底吹流量适当调大至0.06m3/min
·
t，有助于前期化渣和熔池快速升温；
93.吹炼4～8min左右进入“返干”期，炉中feo含量低，此时将底吹流量适当调小至0.03m3/min
·
t，有助于缓解“返干”现象的发生，提高脱磷效率；
94.吹炼后期将底吹流量调大至0.06m3/min
·
t，有助于碳氧反应趋于平衡；
95.终点抬枪后底吹流量达到最大0.08m3/min
·
t，有利于降低钢中氧，控制渣层厚度与泡沫化程度，提高金属收得率与保证倒炉效果。
96.1.5).出钢口长寿命使用保障：根据实际冶炼条件，出钢口总体材质由mt-12a改进为mt-10a，提高出钢口总体耐高温腐蚀性、高温耐压强度及具有更高的抗氧化能力，同时首砖设计为分体式，确保可快速更换，为提高出钢口寿命创造了先决条件；操作改进：针对高温熔损与化学侵蚀，通过“保c控p提mn”工艺操作方案持续改进与实施，持续推进“c-mn-o-feo”之间协调控制，降低化学侵蚀程度与速率；同时结合不同铁耗的生产组织模式，在静态热平衡模型的指导下，达到出钢温度区间稳定控制在1600～1660℃，并根据出钢温度预判合理匹配“r-mgo-t”之间对应关系，达到渣中mgo饱和度最优保证，大大延长出钢口的中后期运行时长。
97.1.6).高效高质溅渣工艺实施：采用轻烧镁球配合焦丁共同调渣与溅渣枪位针对性跟进，特别是采用焦丁调渣操作后，大大提高了留渣条件与溅渣速度及效果，但终点c＜0.07％采用焦丁调渣时，往往会发生剧烈的碳氧反应，如果此时枪位控制不当易引起炉渣外溢事故，因此对溅渣过程操作重新优化改进；
98.当终点c＞0.1％时，不加焦丁按照正常枪位(下极限枪位 0.5～2.5m)“高—低”交替操作，确保渣层均匀性与溅渣效果；
99.当0.08％＜c≤0.1％时，加入焦炭后在吹炼基础枪位2.5m开始溅渣，待炉口渣粒减少后逐步降枪(下限枪位：下极限枪位 0.5m)；
100.当0.05％≤c≤0.08％时，加入焦炭后高于吹炼基础枪位3.0m开始溅渣，待炉口红火消失后逐步降枪到吹炼基本枪位(2.5m)，炉口渣粒稀少后在逐步降枪；
101.当c＜0.05％时，加入焦丁后枪位控制在3.2～3.5m左右，防止炉渣溢出，待炉口火焰消失后逐步降枪到2.5m，观察炉口渣粒稀少后逐步降枪。
102.1.7).合并压缩辅助倒炉时长：采用“1炉全留渣 倒炉测温取样
→
1炉直倒 倒渣”2炉一循环降低辅助倒炉时间新模式，达到终点验证与保证炉内总体渣量合理、降低溅渣护炉压力、提升吹炼平稳性、干法除尘运行安全、半氧点火顺行高效、削弱连续倒渣等综合性协调与保障。
103.1.8).tco投弹式副枪控制引进与高效使用：tco投弹式副枪控制系统在tco原有的测温、定氧、算碳的基础功能上，增加了p预判功能，tco具有技术设备简单、投资成本低、占地面积小、集成装配、维护方便、运行可靠、检测快速、精准度高，在功能上与转炉机械式副枪相近，为了确保tco高效测成率与精准命中率制定tco使用规定：首先检测探头是靠重力与速度砸入钢水设定深度中，因此冶炼过程中部分相关因素会影响检测数据的代表性；操作要求：探头检测时化渣良好、探头检测前压枪时间大于30s、探头检测前3min不能加料、探头检测时温度大于1590℃、氧枪粘渣/钢严重会导致探头下落过程中撞击氧枪概率变大以至于探头检测失败概率变大(发现氧枪严重粘渣时，要清理氧枪后再实施探头检测)、炉口粘渣严重时必须马上清理、使用初期终点提枪检测时在氧枪提枪至关氧点以上方可执行投弹操作(以免气流影响探头轨迹)。
104.本技术中，元素含量及组分含量的单位均为质量百分数。
105.本发明未详尽描述的方法和装置均为现有技术，不再赘述。
106.以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。