lf爐精煉造白渣工藝研究與實(shí)踐

1、G O N GC H E N GJ IS H U ／ I ~ 困 L F爐精煉造白渣工藝研究與實(shí)踐 廖紅軍 王振超( 寶鋼集團(tuán)新疆八一鋼鐵有 限公司新疆烏魯木齊 8 3 0 0 2 2 )摘 要 根據(jù)I J F 爐造渣 工藝的特點(diǎn) ， 利 用爐渣組元c a O 、 S i O、 A 1 ： 0 ， 、 C a F 2 L - ~ 行分析研 究， 制定 出 合理的渣 系配比和快速造 白渣制度。 達(dá) 到穩(wěn) 定脫硫 、 脫氧效果 ， 成分和

2、溫度控制精度較 高， 充分發(fā)揮 了L F ~ ． P 精 煉的效果 。關(guān)鍵詞 L F 精煉 白渣 隨著 市場(chǎng)對(duì)鋼材品質(zhì) 的提 高 ， L F 爐精煉作 為提升鋼材質(zhì)量 的手段 ， 得 到了迅速 的發(fā)展 。 在 L F 爐精煉過(guò)程 中 ， 通過(guò)合理 陜 速 造 白渣 ， 盡 快營(yíng)造 出爐 內(nèi)穩(wěn)定 的還原性氣 氛 ， 可 以達(dá)到脫硫 、 脫 氧的 、 吸收鋼 中的夾雜物 、 控制夾 雜物的形態(tài) 、 精 確控制成分 等 目的 ； 形成 的白泡

3、沫 渣 ， 埋弧效果好 ， 熱效率高 ， 減少 了對(duì)耐材的 侵蝕 。 八一鋼鐵有限公 司在原造渣工藝的基礎(chǔ)上 ， 制定 出快速造 白泡沫渣 ， 合理地控制 I J F 埋弧 、 脫硫 、 脫氧 、 成分 和溫度等 主要 精煉環(huán)節(jié) ， 充分發(fā)揮 L F 爐精煉效果 。一 、 精煉快速造 白 渣 工藝 制定 1 ． 轉(zhuǎn)爐渣 對(duì)精煉造渣的影響。 ( 1 ) 渣中碳粒對(duì)精煉造渣及鋼 中碳含量的影響 。冶煉 中、 高碳 鋼時(shí) ， 轉(zhuǎn)爐 出鋼合金化

4、加 入的增碳 劑 ， 部 分混入鋼 渣 中參與脫 氧 ， 因熔渣 中的碳 粒難 以量 化 ， 使得 脫氧程度 、 成份碳控制不準(zhǔn)。為解決這一問(wèn)題 ， 采用鋼包進(jìn)入 L F位后， 增加在線供氬強(qiáng)度 ， 確?；烊肴墼械奶剂Ｍ耆刍? 2 )轉(zhuǎn)爐下渣對(duì)精煉造渣 的影響 。 轉(zhuǎn) 爐出鋼過(guò)程下渣 ， 爐渣受鋼流的 混 沖乳化 ， 起 到充分氧化鋼 液的作用 ， 使鋼 成分 、 脫氧元 素不斷 變化。這種原始渣氧化性強(qiáng) 、 氧勢(shì) 高 ， 延長(zhǎng)

5、了 L F 精煉脫 氧時(shí)間。實(shí)踐 中發(fā)現(xiàn) ， 轉(zhuǎn)爐鋼包 內(nèi)下渣厚度小于 5 0 m m時(shí) ， 精煉 送 電 4 分 鐘 ～ 7 分鐘后 ，即可獲得流動(dòng)性和埋 弧效 果 良好 的熔渣 ，熔渣 S i 0 2 含量也較少 ， 精煉過(guò)程熔渣 粘度變化小 ， 能較早 形成 白渣 。因此 ， 轉(zhuǎn)爐 良好的擋渣率和下渣量的控制 ， 是精煉 迅速造 白渣 的前提。 ( 3 ) 轉(zhuǎn) 爐加頂渣對(duì)精煉造渣的影響。 為減輕 L F 爐負(fù)荷 ， 我廠 采用在轉(zhuǎn)

6、爐 出鋼 時(shí)向鋼包 配加頂渣 的工 藝 ， 利用 鋼水 出鋼 時(shí)的攪拌動(dòng)能及鋼水顯熱將頂渣部分熔化 ， 實(shí)現(xiàn)終渣預(yù)脫氧 ， 降低 了L F 爐渣料的加入量和化渣時(shí)間 ，起到了對(duì)原始渣改質(zhì)及預(yù)脫氧 的作用 ， 堿度提高 ， 氧化性 降低 。 鋼包到 L F 位后 ， 增加氬氣流量 ，在加熱前保證精煉渣基本形成 ， L F 爐加熱造渣期間 ， 按需補(bǔ)加渣 料 ， 進(jìn)行渣 的脫氧和堿度的調(diào)整 ， 確保在前期盡快形成 白渣 。2 ． 合理 的精

7、煉渣 系。 ( 1 ) L F 精煉 目 標(biāo)渣系 的選擇 。 爐渣的精煉 能力決定于 爐渣 的化學(xué) 、 物理性 能 。為確保 爐 渣盡 快形 成 ， 具 有 良好 的流 動(dòng)性 、 發(fā)泡 埋弧 作用 、 脫 硫及 吸 附夾 雜物 的能力 ，根據(jù) 生 產(chǎn)實(shí) 踐和研 究 資料介 紹 ， 選擇 L F爐精 煉 目標(biāo) 渣 系 ， 如 表 1所示 。表 1L F 爐精煉 目標(biāo)渣 系( ％ )( 2 ) 爐渣堿度對(duì)精煉造渣的影響。隨著爐渣堿度的提高，

8、 C a O活度提高 ，脫硫能力增強(qiáng) 。但堿度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致 爐渣的流動(dòng)性 降 低 ， 不利于精煉的化渣 。經(jīng)實(shí)際生產(chǎn) 中取渣樣分析 ， 爐渣 的堿度 控制在 3 ． 2 左右較 為理想 。 ( 3 ) 爐渣 中 A 1 2 0 ， 對(duì)精煉造渣 的影響 。 渣 中的 A 1 2 ( )是兩性氧化物 ， 在堿性還原渣中 A l 2 0 ， 呈酸性 。 當(dāng)渣 中A l 2 0 ， ≤3 0 ％時(shí) ， 隨著渣 中 A l 2 0含量 的提 高 ，

9、 爐渣 的熔 點(diǎn)降低 ， 流 動(dòng)性提 高 ， 有利于化渣 。 但 隨著渣 中 A 1O ， 含量的提高 ， 對(duì)于吸附 鋼中 A l 2 0 ， 基夾雜物不利 。因此合理控制渣 中的 A l 2 0， 有利于獲 得 良 好 的冶金性能和物理性能 。( 4 ) 爐渣中 c a F 2 對(duì)精煉造渣的影 響。 渣 中的 c a R是 良好的化渣 助熔劑 ， 可以短時(shí)間內(nèi)改變爐渣的 流動(dòng)性。但用量過(guò)多會(huì)導(dǎo)致?tīng)t渣變稀 、 破壞包襯 ， 且不利 于夾

10、雜 物的去除 ， 因此 c a應(yīng)控制在一個(gè)合適 的范圍。 ( 5 ) 熔渣氧化性對(duì) 精煉造渣 的影響 。爐渣 的氧勢(shì)對(duì)脫氧過(guò)程影響極大 ， 氧勢(shì)越低 ，脫氧速度越快。 而降低爐渣 中( M g O + F e O ) 含量和提高堿度 ， 是降 低爐渣氧勢(shì)的可靠措施。在這種脫氧制度下， 渣中 M g O 、 F e O這 些不穩(wěn)定氧化物 向鋼液 中擴(kuò)散供 氧反應(yīng)成 為可 能。在 白渣化差 的情況下 ， 鋼 中氧含量 回升已被 現(xiàn)場(chǎng)定氧證實(shí)

11、 。 只有提高爐渣堿 度 ， 盡早使?fàn)t渣 白渣化 ， 這一供氧反應(yīng)才能抑 制。因此 ， 為盡快營(yíng) 造 出 L F 爐 的還 原性氣氛 ， 降低 渣 中( M [ g O + F e O ) 含量 ， 通 過(guò)提高 轉(zhuǎn)爐 出鋼擋 渣率 ， 避免大量 氧化渣進(jìn)入 鋼包 ， 是 L F 爐迅 速造 白渣 的前提。3 ． 合理的渣 量選擇 。穩(wěn)定埋弧 的渣厚應(yīng) ≥l O O m m ( 因弧長(zhǎng)為 7 0m m～ 9 0 m m) ， 而轉(zhuǎn)爐下渣

12、渣層厚度 為 2 0m m～ 5 0 r a m， 因此要 求 新 加 渣料 量 厚 度 至少 在 5 0m m～ 8 0 m m 。鋼 包 內(nèi) 熔渣 面積 5 ． 3 m， 熔渣 密度 2 ． 6 g ／ e m， 新加渣料量應(yīng)為為 6 9 0k g 一 1 1 0 0 k g ， 充 分考慮泡 沫渣工藝 特點(diǎn) ， 渣量應(yīng)適 當(dāng)減少 ， 因此新加渣料量控制 在 6 0 0 k g ～1 0 0 0 k g 。 根據(jù)以上計(jì)算及實(shí) 際渣系

13、成分確定新加渣料 總量為 9 0 0 k g ， 根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐 ， 埋 弧效果較好 。4 ． 脫氧劑的選擇 。根據(jù)不 同的精煉鋼種 ， 我廠 主要采用 的脫 氧劑有 ： 電石 、 硅鈣粉 、 硅鐵粉 、 鋁粒等 。5 ． L F 精煉造渣 工藝流程 。轉(zhuǎn)爐 出鋼加頂渣鋼包到位加第二 批渣料送 電加熱加脫氧劑造白渣 、 保 白 渣 。二 、 技術(shù)效果 1 ． 造渣情況。( 1 ) 通過(guò) 跟蹤 中、 高碳類鋼 6 8 爐次的情況 ， 送 電

14、6 分鐘后 ， 爐渣完全化透 ， 取渣樣成分如表 2 ：表2 實(shí)際生常 中爐渣的渣樣成分( ％ )項(xiàng) 目C a 0S i O 2A l 2 0 3C a F ：Mg OF e 0Mn 0變化 4 5 ． 2 ～1 4 ． 1 ～1 1 ． 6 ～6 ． 1 ～5 ． 6 ～0 ． 2 1 ～0 ． 0 4 —范圍5 6 _ 81 9 ． 62 1 ． 19 ． 81 0 ． 60 _ 8 90 I 3 6平均值 5 0 ． 1 81

15、7 ． 1 21 4 ． 6 88 ． O 17 ． 7 80 ． 8 10 ． 1 6送 電 1 0 分鐘 后取渣樣成分如表 3 ：2 Q 1 2 ．旦 業(yè)D A L u D I A 0 5 H l Y E 大陸橋視野 l 2 4 6 I 工程技術(shù)／ G O N GC H E N GJ IS H U項(xiàng) 目C a 0S i O 2A l 2 0 3C a F 1M g oF e 0Mn 0變化 4 6 ． 8 ～1 3 ． 2～1 2

16、． 8～4 ． 2～6 ． 1～O ． 1 8～O ． 0 1～范圍 5 4 ． 61 8 ． 82 0 ． 28 ． 91 2 ． 10 ． 8 20 ． 2 9平均值 4 9 ． 6 6l 5 ． 2 81 5 ． 5 26 ． 8 68 ． 8 20 ． 4 80 ． 0 8通過(guò)對(duì)渣樣 的統(tǒng)計(jì)分析 ， 基本達(dá)到預(yù)定 的 目 標(biāo)值 。( 2 ) 通過(guò)采用 轉(zhuǎn)爐 出鋼加 頂渣并對(duì)爐渣 進(jìn)行預(yù)脫 氧 ， 鋼包 到位 后加第二批渣料 ，

17、 并增加氬氣攪拌強(qiáng)度 ， 縮 短了化渣 時(shí)間和造 白渣時(shí)間 ， 新舊工藝對(duì)比效果如表 4 ：表4 新 、 I B I藝化渣、 造渣效果對(duì) l ~ k ( m i n )新工藝精煉 舊工藝精煉 新工藝精煉 舊工藝精煉 項(xiàng) 目化渣 化渣 造 白渣 造 白渣 單爐 時(shí)間 1 ． 0— 4 ． 83 ． 6 ～2 2 ． 84 ． 2l 0 ． 66 ． 7～ 2 6 ． 8平 均時(shí)間 2 ． 9 79 ． 5 56 ． 7

18、 21 4 ． 3 22 ． 氧控制情 況。隨機(jī)統(tǒng)計(jì) 了 4 O 爐次中、 高碳鋼精煉造渣工 藝更新前后的鋼材全氧含量情況 ， 統(tǒng)計(jì)分析表明 ， 全氧含量大 大 降低( 平均降低 1 0 ． 8 p p m ) ， 統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表 5 ：表5 新、 1 S T藝全氧含量對(duì) ~( p p m )項(xiàng) 目新工藝 舊工藝 全氧含量 1 6～3 22 2～5 6平均全氧含量 2 3 ． 83 9 ． 63 ． 脫硫效果。通過(guò)跟蹤 中、 高碳類

19、鋼 6 8 爐次的情況 ， 統(tǒng)計(jì)分 析 表明， l J F 爐的脫硫能力較以前( 脫硫率 6 6 ． 8 ％) 有所增強(qiáng) ， 統(tǒng)計(jì) 結(jié)果見(jiàn)表 6 ：項(xiàng) 目到站 出站 脫硫率 變化范圍0 ． 0 1 1 ～ 0 ． 0 2 60 ． 0 0 1 ～ 0 ． 0 1 25 5 ． 5 ～ 8 7 ． 6平均值 0 ． 0 1 80 ． O o 47 8 ． 2情況 ， I J F 爐對(duì)成分和溫度控制精度能夠滿 足工藝要求 ， 統(tǒng)計(jì)結(jié)

20、果見(jiàn)表 7 ：表7 成分 目 標(biāo)值( ％) 和溫度 目標(biāo)值( ℃) 控制精度 Cs iM nA l微合金元素 溫度 ±0 ． 0 l±0 ． 0 2±0 ． O1+ 0 ． o 0 5～0 ． 01 5±O ． 0 0 2±5三、 結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)優(yōu)化 L F 爐精煉迅 速造 白渣工藝 ， 縮短了爐內(nèi)化渣 、 造 白渣時(shí)間 ， 取得了較好 的脫硫 、 脫氧效果 ， 成分和溫度控制精確 度較高

21、 ， 充分發(fā)揮 了 L F 爐優(yōu) 良的精煉效果 。參考文獻(xiàn) 【 1 ] 陳 家 詳 ． 鋼鐵 冶金 學(xué)【 M】 ． 北京冶金工業(yè) 出版社， 1 9 9 0[ 2澤平， 賀道 中 ． 爐外精煉． 冶金工業(yè) 出 版社， 2 0 0 8 ．【 3 1 1 ~ $ 建斌． 爐外處理． 冶金 工業(yè) 出版社， 2 0 0 8 ．( 上接 第 2 4 4頁(yè) ) 元 ， 是對(duì) 消防設(shè) 備 、 非消 防設(shè)備 發(fā) 出的控制信 號(hào) ， 是在對(duì)火災(zāi)確認(rèn)后 的處

22、理單元 ， 消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng) 這一 職能 決 定了它工作可靠性是相當(dāng)重要的 ，直接關(guān)系到消防滅火工作 的成敗。本設(shè)計(jì)的消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)是總線形與多線形相接合 的聯(lián) 動(dòng)控制系統(tǒng) ，在對(duì)火災(zāi)確認(rèn)后 ，由值班人員根據(jù) 水流指示 器 、 濕式報(bào)警 閥情況啟 動(dòng)噴淋泵 ， 消火栓按鈕按下直接啟動(dòng)消防 水泵 ， 然后再 根據(jù) 動(dòng)作情況聯(lián) 動(dòng) 、 防排煙風(fēng)機(jī) 、 防火卷簾 門 ， 切換 消防廣播 ， 迫降所 有電梯 ， 啟動(dòng)警鈴 ， 點(diǎn)燃應(yīng) 急照明

23、， 切斷非消防 電源等一系列消防措施 。在消防 中心設(shè)專線直接控制裝置啟停 風(fēng) 機(jī) 。對(duì) 于本工 程地 下室 的防排 煙系統(tǒng) ，本設(shè)計(jì) 選用 海灣公 司 K Z 0 1 4多線制控制 盤和 8 3 0 2 C切換模 塊連接專線控制 風(fēng)機(jī) ， 主 機(jī)既可通過(guò)專線傳輸 自 動(dòng)控制信號(hào) ，操作人員亦可在消防 中心 手動(dòng)啟停風(fēng)機(jī) ， 風(fēng)機(jī) 的啟動(dòng)信號(hào)經(jīng)專線 回傳到消防 中心 的多線 控制盤 ， 故障狀態(tài)則 由總線編碼輸入模塊實(shí)現(xiàn)信號(hào)返回到主機(jī)。

24、風(fēng)管上 的防火閥和排煙 閥通過(guò)模塊掛接總線 ，受主機(jī)監(jiān)控 。同樣 ， 消火栓泵 、 噴淋泵亦屬于重要 消防設(shè)備 ， 根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要 求 ，應(yīng)在 消防控制室設(shè) 置手動(dòng)直接控制裝置 。如 同風(fēng)機(jī)控制方式～ 樣 ，在消防中心設(shè)置多線制控制盤以及在水泵房安裝 8 3 0 2 C切 換模 塊 ， 8 3 0 2 C上聯(lián) 多線制控 制盤 ， 下聯(lián)水 泵控制 箱 ， 多線制控 制盤 與 8 3 0 2 C 之 間用專線相 連。多線制控 制盤接 收到命

25、令 后 ，則 向相應(yīng)專線模塊 輸出 電平 或脈沖信號(hào) ( 可跳線設(shè) 置 ) ， 從 而啟停消 防水 泵。本設(shè)計(jì)選用聯(lián)動(dòng)控制盤為 K Z 0 1 4 型 ， 其特點(diǎn) ： 一是插 箱式 結(jié) 大陸橋視野 0 A U J D l A 0 5 H l Y E — 2 0 1 2 ． — 0 7 ( T ~ 一 J )構(gòu) ， 可根據(jù)受控設(shè) 備的數(shù)量任意組合 ； 二是聯(lián)動(dòng)設(shè)備 通過(guò)模塊 與 探測(cè)器掛接在 同一總線上 ， 實(shí)現(xiàn)總線控制方式 ； 三是“

26、自 動(dòng) ” 、 “ 手 動(dòng)” 及“ 禁止” 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì) ， 可杜絕誤操作 。 L D — K Z 0 1 4 多線制 控制盤通 過(guò)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)接 口 連接 ， 聯(lián)動(dòng)控制模塊 、 監(jiān)視模塊與各探 測(cè)器可 同一 回路使用 ， 而且 可以任意分配插入 ， 使工程布線大為 簡(jiǎn)化 。 需要特別強(qiáng)調(diào)的是 ： 不管是總線聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)還是 多線聯(lián)動(dòng)系 統(tǒng) ， 設(shè)計(jì)時(shí)都必須和各個(gè)聯(lián)動(dòng)設(shè) 備的一 、 二次線路的設(shè)計(jì) 緊密結(jié) 合 ， 考慮該設(shè)備 的控制需要控制中

27、心發(fā)出多少個(gè)指令 ， 向控制 中心返 回多少個(gè)狀態(tài)信號(hào) ， 然后再選擇滿足上述要求的控制模塊 ．同時(shí) ， 根據(jù)有關(guān)規(guī)范要求 ， 控制 中心多線控制 盤和消防水泵 、 防 排煙風(fēng)機(jī)等之間須有硬線連接 ，以保證控制 中心對(duì)這些 重要 的 消防設(shè)備進(jìn)行 控制 ， 即可 以進(jìn)行邏輯 自動(dòng)的聯(lián) 動(dòng)控 制 ， 又可 以手 動(dòng)操作 ， 即一對(duì)一直觀 的控制操作 ， 并可 以在控制盤上直接反 映設(shè)備實(shí)時(shí) 的工作狀態(tài) ， 各個(gè)聯(lián)動(dòng)設(shè)備就地均設(shè)置手動(dòng)操 作

28、按 鈕 ，以防消防控制 中心操作失靈等意外情況發(fā)生 時(shí) ， 就地仍然能有 效對(duì)聯(lián)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行操作 。七、 結(jié)束語(yǔ) 以上分析 了消防聯(lián)動(dòng)控制技 術(shù)的原理 及具體應(yīng)用 ，著重講 述 了重要消防設(shè)備尤其是消防水泵聯(lián)動(dòng)控 制的方案設(shè)計(jì) 。消防 電氣設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性很高 的工作 ， 既要認(rèn)真研究 電氣技術(shù) ， 綜 合運(yùn) 用計(jì) 算機(jī)知識(shí) 、 電子知識(shí) ， 又要熟讀 各種消 防設(shè)計(jì) 規(guī)范 ， 熟 悉不 同產(chǎn)品的性能 ， 將標(biāo)準(zhǔn) 、 理論 與工程實(shí)踐結(jié)合