钢包在线吹氩改造

豆天普,孙前进,冒建忠

(马钢第二钢轧总厂炼钢分厂,安徽马鞍山243000)

钢包在线吹氩改造

豆天普,孙前进,冒建忠

(马钢第二钢轧总厂炼钢分厂,安徽马鞍山243000)

为了满足日益加快的生产节奏和提高钢水质量的需求,分析马钢第二钢轧总厂钢包在线吹氩现存问题,并对在线吹氩设备进行改造。通过改造充分发挥在线吹氩系统功能,节约吹氩时间,提高钢水质量。

转炉;钢包精炼;在线吹氩

1 引言

马钢第二钢轧总厂现有4座40t顶底复吹转炉,与之相匹配的4座钢包底吹氩精炼站。随着工艺水平的提升和生产节奏的加快,产品质量要求的提高,要求炉外精炼效果要好,时间要短。钢包底吹氩具有工艺简单、搅拌力强,对成分、温度均匀效果好等特点,被广泛应用在小转炉炼钢。而在线吹氩是利用出钢和钢水运输过程不间断进行钢包底部吹氩精炼,充分利用出钢及钢水运输时间对钢水进行均匀(成分、温度)、除杂(气体、杂质),特别是在出钢前期加入合金时冶金效果明显。马钢第二钢轧总厂经过改进,已经使用在线吹氩。但是,由于设备、工艺、安全等因素的影响,在线吹氩设备不能充分被利用。结合我厂实际情况对原有在线吹氩系统进行改造,实现不间断、全程在线吹氩,提高在线吹氩设备效能,延长钢水精炼时间,提高钢水质量。

2 在线吹氩现状调查

我厂现有在线吹氩采用压力调节控制模式,由于钢包在使用过程中,底部透气砖不可避免存在结瘤现象,导致不同炉次钢包底吹氩所需压力不同,且我厂建厂设计原因导致出钢后钢水要反向通过转炉、炉台、操作是下方运输,在运输过程无法监控。出于生产安全的考虑,只能在出钢过程前30s内人工在线吹氩,出钢中、后期和钢水运送过程停止吹氩,进入精炼站后在肉眼监控下继续吹氩,主要精炼任务在站内完成。在生产紧张的情况下,站内精炼效果常受到干扰而影响钢水质量。

2.1 转炉、精炼站布置情况

马钢第二钢轧总厂转炉区自1959年建厂以来,生产布置基本没有大的变动。由于建厂早,设计存在缺陷,精炼站和转炉分别位于操作台的两侧,造成钢水运输路程长且监控困难的情况。由于无法监控,在线吹氩在钢水运输过程中为防止钢水大翻和飞溅造成生产事故从而导致在线吹氩不能正常运行,转炉、精炼站布置如图1。

图1 转炉、精炼站布置图

2.2 现行生产工艺现状

我厂平均出钢量在33.5t,出钢时间在2.5min～4min之间,在出钢过程中采用手抛铝铁的方式脱氧、机械加入合金进行成分微调。由于小转炉出钢时间短,合金加入集中的特点,如果后续精炼效果不好,易造成成分偏差,影响钢水质量。我厂吹氩精炼采用压力控制模式,包括在线吹氩和站内吹氩。在线吹氩只限于出钢开始到出钢至2/3时间段内,在线工作压力控制在1 200k Pa,实际在线时间由炉前根据生产需要灵活控制,由于温度和回P的原因,在线时间往往只有30s左右。站内吹氩,我厂采用PLC控制,人工肉眼判断确定吹氩强度,吹氩亮点控制在200mm～400mm之间,吹氩时间根据钢种控制,普碳钢≥3min,低合金钢≥4min,微合金钢种≥5min,补加合金后保证吹氩时间不小于2min,由于在线吹氩效能不高且效果不能保证,主要精炼任务在站内吹氩。精炼工艺如图2。

图2 精炼工艺图

2.3 在线吹氩设备现况

我厂在线吹氩是在以前站内精炼的基础上改造而来。通过卷筒实现吹氩管路的可伸缩性,进而实现钢包在线移动吹氩。在正常情况下,站内精炼也使用在线吹氩管路,在线管路故障时,启用顶吹管路进行精炼。在线吹氩操作由吹氩工和炉前出钢工配合完成,出钢前吹氩工将在线氩气压力调至1 300kPa,并将开关权限送至炉后出钢房。出钢过程中由炉前出钢工控制在线吹氩的开始、停止。因此,出钢工只能控制氩气开关而不能控制吹氩强度,在线过程因吹氩工看不到出钢情况,故而不能调节吹氩强度,导致在线吹氩在出钢中、后期和运输过程不能正常工作。在线吹氩工程如图3。

3 制约在线全程吹氩因素

3.1 钢包底吹氩所需压力不确定

吹入钢包的氩气靠动能推动钢水形成循环流动,其动力就是一系列分散气泡产生的膨胀功。氩气所受压力等于钢包底部静压力,氩气压力只有大于钢包底部静压力时,氩气气泡才能进入钢水,随着气泡的上升,气泡所受的外压力逐渐减小,气泡逐渐膨胀变大,气泡内压力变小,形成负压,不断从钢液中吸收气体、杂质,从而起到“气洗”作用。钢包底部静压力:

图3 在线吹氩工程示意图

由公式(1)可以计算出钢包底部静压力P0,即破顶压力,但在实际生产中,由于钢包透气砖结瘤导致钢包吹氩压力大于P0,随着出钢及钢包的晃动,透气砖结瘤部分溶解,造成吹氩压力变小,导致钢包透气性的不确定。为防止钢包突然吹通造成钢水大翻及二次氧化,影响生产安全和钢水质量,所以在线吹氩不能全程吹氩。

3.2 在线管路的泄露

钢包与气源的连接管道易漏气。更换钢包过程中快换接头存在磨损,使用时间长了易漏气,并且由于操作不规范,进场造成快换接头被拉坏但不能及时发现。钢包在运输过程中软管磨损严重,也易造成漏气。由于没有定期检查和更换制度,管路泄露问题不能及时发现,致使连接管道漏气透气砖的压力达不到工作压力,吹不动钢水,影响在线吹氩效果。

3.3 在线吹氩过程无法监控

我厂对于吹氩效果好坏采用人工肉眼观察钢水裸露亮点大小判断,由于建厂设计不合理,使钢水出钢后反向运送到吹氩站,整个钢水运输过程都在炉台下方通道,运输距离偏长,无法肉眼观察,钢包吹氩情况不能及时了解,钢水运输过程无法实现在线吹氩。

3.4 出钢过程回P严重

由于出钢前堵口操作不规范及挡渣塞质量问题导致出钢前期卷渣,再加上在线吹氩气量过大时,加剧卷渣的情况,造成严重的回P现象,在生产中炉前操作者不愿意进行在线吹氩,造成在线吹氩实际效能低下。

4 在线吹氩改造

4.1 实施钢包透气性检查

鉴于钢包在使用过程中透气性变化的现状,利用氩气气流压力和流量的关系,建立钢包透气性检查系统,通过钢包透气性检查发现透气性差的钢包,及时进行更换,保证钢包的透气性。通过钢包透气性检查还可以及时发现在线管路泄露,及时处理,避免工作压力吹不通钢包。钢包透气性检查标准见表1。

表1 钢包透气性检查标准

4.2 加强在线管路的维护管理

针对在线管道在生产中经常出现漏气的现象,一方面加强出钢过程的规范操作,另一方面对易损坏零件(钢包快换接头及管路接头)进行定期检查、更换,防止漏气。同时对在线管路进行定期清扫,防止管路堵塞。

4.3 调整吹氩模式

在现有设备、工艺的基础上,采用双模式分段控制,以最少的投入实现全程在线吹氩。在线吹氩压力模式化,分为强吹和弱吹。出钢前期和中期采用强吹模式,起到吹通、吹扫钢包透气气道和提供足够的搅拌力加速合金的熔化作用。出钢后期和钢水运输过程采用弱吹,进一步使合金熔化,同时提前进行成分、温度的均匀,去除钢水中的夹杂。进站以后保持原有的操作方式,保证精炼效果。对在线吹氩的控制方式上进行改造,出钢房控制台在原有的开关氩气的基础上添加了模式选择按钮及强度调节按钮,出钢工可以根据肉眼观察,根据钢包状况选择在线吹氩模式,调节吹氩强度,实现在线全程、不间断在线吹氩,提高在线吹氩效果。

强吹压力:1 000kPa

弱吹压力:根据公式(1),结合经验,制定在150kPa

分段控制示意图如图4。

图4 吹氩分段控制示意图

4.4 加强出钢前堵口管理,减少出钢前冲渣

鉴于在线吹氩前期采用强吹模式,在强吹模式下,氩气量偏大易造成卷渣造成回P〛大的弊端。为了减少回P,必须减少前期下渣量。通过挡渣塞的改进和规范挡渣操作,提高挡渣成功率,减少前期下渣量,减少卷渣,降低出钢回P。

5 结束语

通过对钢包透气性检查,及时发现透气性差钢包和管路泄露问题,为在线吹氩提供相对稳定的保障,通过在线工艺的调整和模式化操作实现全程在线吹氩,通过加强出钢前挡渣的管理,有效地降低了出钢过程及出钢后回P,解决了制约在线吹氩正常运行的回P因素。在线吹氩系统的改造,实现了全程不间断在线吹氩,提高了脱氧合金化效果,使钢包精炼前移,提高小平台样的代表性,为我厂稳碳降锰攻关提供了基础条件,提升了吹氩效果,提高了钢水质量。

[1] 韩永东.底吹氩气系统的建模、分析与智能控制[J].河北冶金,2002.5.

[2] 李智勇.钢包在线底吹氩自动控制系统的研究和应用[J].中国仪器仪表,2011(5).

[3] 段鹏飞.钢包底吹氩理论及生产实践[J].山西机械,2002(增刊).

[4] 何平.钢包底吹氩理论及生产实践[J].山西机械,2002(增刊).

Modification of Online Argon Blowing in Ladle

DOU Tian-pu,SUN Qian-jin,MAO Jian-zhong
(Steelmaking of the Second Steel-Rolling Plant in Masteel,Ma an-shan 243000,Anhui,China)

In order to meet the growing quality of steel and the production pace,the online argon blowing equipment is modified on the basis of analyzing the existing problems in online argon blowing equipment of the second steel rolling plant of Masteel.The modified argon blowing equipment can save time of argon blowing,and improve the quality of molten steel.

converter;ladle Refining;online argon blowing

TF769

B

1001-5108(2015)06-0022-04

豆天普,工程师,主要从事小转炉炼钢及钢包精炼工作。