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提高60t转炉出钢口使用寿命的实践

2022-02-05 来源:步旅网
第36卷第4期 山 东 冶 金 V0l_36 No.4 2014年8月 Shandong Metallurgy August 2014 提高60 t转炉出钢口使用寿命的实践 曾四宝,张利武 (山东石横特钢集团有限公司,山东肥城271612) 摘 要:石横特钢60 t转炉通过改进出钢口组装工艺,优化出钢口更换工艺,调整挡渣工艺等措施对出钢口进行优化改进, 减少了下渣量,提高合金收得率,改善了钢水质量,出钢口使用寿命由200~300炉提高至700~800炉,每月更换出钢IZ1次 数由6—8次减少至2~3次,减少出钢口耐材费用6000元/月。 关键词:转炉;转炉出钢口;使用寿命;组装;挡渣 中图分类号:TF065 文献标识码:B 文章编号:1004—4620(2014)04—0013—02 1前言 通常缩小出钢口内径,增加出钢口砖的壁厚可 延长出钢口的寿命,但增加的壁厚是有限的,因为 转炉出钢口是钢水由转炉进入钢包的唯一通 套管内径太小会使出钢时间变得过长,过长的出钢 道,对于转炉的安全生产、钢水质量、溅渣质量、炉 时间会延长流出出钢口的钢流与大气接触的时间; 体维护等有着非常重要的作用,转炉出钢口寿命是 流出的钢流直径越小,它与大气的接触表面积越 转炉冶炼指标的综合体现之一。转炉出钢口在使 大,导致钢中增氮 和加重二次氧化;过长的出钢时 用过程中除了受高温钢水和高氧化性炉渣的直接 间还会导致热量损失较大,需要较高的出钢温度, 冲刷和侵蚀外,还受温度急冷急热的影响,随着使 因而延长转炉冶炼时间,造渣材料及脱氧剂消耗升 用时间的延长,镁碳砖出钢口由于气相氧化一组织 高,生产率下降等;同时,出钢时间过长还会延长钢 结构恶化一磨损侵蚀n],出钢口砖不断侵蚀,容易出 水和熔渣与转炉出钢侧炉衬的接触时间,对炉衬有 现局部侵蚀严重、形状不规则、出钢钢流散流、下渣 不利影响。因此,暂时维持现有出钢口参数不变。 等问题,易造成成分超差增加,其使用寿命难以和 2.3控制钢水、炉渣氧化性 炉体同步,在使用过程中需频繁更换出钢口。为 转炉冶炼过程中,钢水及炉渣均属于高氧化 此,对影响转炉出钢口使用寿命的因素进行分析, 性,对于镁碳质耐材侵蚀能力较强,根据氧的饱和 并加以改进,以提高出钢口使用寿命。 溶解度与温度的关系式lg[%O]_一6 320/t+2.734b , 2转炉出钢口的分析及改进 可知转炉终点温度与钢中氧含量呈正比,转炉终点 温度越高,钢中氧含量越高。据文献[4]介绍,转炉 2.1转炉出钢口材质分析 出钢温度每提高1℃,终点ao(钢水自由氧含量)增 石横特钢60 t转炉出钢口材质一直使用 加3.27 X 10 ;终渣(FeO)每增加1%,终点0。增加 MT16A,其理化指标均符合GB/T 22589—2008镁碳 10.92 X 10 ;终点[c]每增加l%,tto降低24.35的倍 砖中的相应要求,产品材质能够满足使用要求,暂 数。同时,要考虑炉渣溅渣护炉的需要,根据文献 不做调整,出钢口理化指标见表1。 [5]介绍,钢水中溶解氧含量在0.04%~0.09%,此时 表1 转炉出钢口理化指标 的炉渣很适合溅渣护炉,溶解氧含量超过0.09%时, 脾亏 Il盘目.显气孔体积密度常温耐压高温抗折w(MgO),w(C)/ 炉渣氧化性强,太稀会影响溅渣质量,需加入白云 率/% /(g.cm3)强度,Mpa强度/MPa % % MT16A 3 2.98 36 1O 78 16.2 石等改质材料。因此,转炉出钢温度由1 640~1 680 2.2转炉出钢口壁厚分析 ℃降至1 620—1 660 oC,在正常情况下,严禁高于 转炉出钢口内径150 mm,外径245 mm,壁厚 1 680 oC,提高终点碳含量(≥0.08%,合格率由60% 47.5 mm,新更换出钢口后,出钢时间达3 min,过程 提高至85%以上),降低终渣(FeO)含量(≤14%)等 出钢温降约60—80℃(不同钢种合金含量而存在差 方面人手,可以降低钢水及炉渣的氧化性,进而有 异),常规钢种出钢温度控制在1 680℃以内。 利于出钢口寿命的延长。 2.4改进出钢口组装工艺 收稿日期:2014—07—15 转炉出钢口砖有整体式出钢口工艺和分体式 作者简介:曾四宝,男,1972年生,1995年毕业于鞍山钢铁学院钢铁 冶金专业,2007年毕业于北京科技大学冶金工程专业,硕士。现为 出钢口工艺两类,根据目前耐材厂家的加工工艺, 山东石横特钢集团有限公司技术副总工程师,炼钢厂总工程师,从 整体式出钢口工艺受脱模、加工压力影响,其致密 事炼钢工艺技术工作。 度稍逊于分体式出钢口砖,从提高出钢口砖耐侵蚀 13 2014年8月 山东冶金 第36卷 性角度考虑,采用分体式出钢口砖使用寿命更长。 但是,采用分体式出钢口砖,在使用过程中砖缝间 容易出现渗钢现象,也就是说在出钢过程中空气被 吸进出钢口,造成砖与砖接缝处抗侵蚀能力弱,整 体寿命易受到不良影响,同时,渗钢也增加了更换 过程的施工难度。为消除渗钢,首先要提高出钢口 的组装质量,出钢口砖竖向组装,采取出钢口砖接 缝处均匀涂抹刚玉浇注料,并研合的方式,整支出 钢口砖组装完毕,静置1 d,并在最上层焊接压筋,出 钢口砖外侧流淌的刚玉浇注料需清理干净,防止有 结块产生;其次,在安装出钢口时,要在出钢口与袖 砖之间均匀填实填充料,不得有局部不密实现象。 .转炉出钢口座砖及周围砖的厚度为500 mm,在 出钢过程中,需要承受钢水静压力、长时间的高温 侵蚀及下方钢包的辐射热影响,出钢口部位是炉体 安全运行的薄弱环节之一。在整个炉役期间,为保 证出钢安全,尤其是随着炉龄的长寿化要求(2万炉 以上),转炉溅渣层厚度尤其是出钢侧、倒渣侧希望 控制在原始尺寸(1 295 mm)的基础上+50 mm一+ 150 mm,随着溅渣层厚度的不断变化,组合出钢口 砖需要控制在不同的长度,控制原则是出钢口砖总 体长度控制在与出钢口外口平齐的基础上,插入炉 内部分低于溅渣层10~50 mm,一般情况下,严禁高 出溅渣层,防止出钢出不净现象的发生。在此过程 中,需对出钢口砖进行加工,控制总长度在1 305~ 1 440 mm,使用出钢口分6节、6.5节、7节三个组装 模式,使用半节的出钢口时,半节砖必须放置在最 内层,防止脱落。 2.5优化出钢口更换工艺 1)选择合理的扩孔直径。合理的扩孔直径可 便于快速填料和减少对出钢口袖砖的损害。对出 钢口扩孑L用钻头的尺寸、结构形式及材质进行了优 化,钻头直径最大处由260 mm减至255 mm,优化了 转炉出钢口扩孔用钻头的结构,在原钢质的圆筒状 钻头体上镶焊碳化钨的硬质合金,而且采用多层几 何切削,提高排泄性能,保持较小的切削阻力,大幅 提高切削能力。材质由碳化钨硬质合金代替铸造 耐磨合金。扩孔直径控制在255—265 mm,出钢口 砖周围填料厚度控制在10 mm左右。 2)严格控制扩孔角度。扩孔作业前,必须调整 拆炉机车身、钻杆位置和炉体倾动位置,保持钻头 中心线与出钢口中心线重合,并随着扩孔深度的增 加,适当调整拆炉机及炉体倾动位置,严防扩孔角 度出现大的偏差,扩孔角度控制在9.5。一10。(原 始角度10o),避免伤及出钢口套筒袖砖。 3)严格定位及控制填料质量。出钢口砖插入 14 炉内后,要对出钢口砖的角度及位置进行微调,确 保不偏斜,保证出钢口合理的插入深度,插入炉内 部分低于溅渣层10~50 mm,先从炉体外侧往里填 料,填料要均衡,密实;其次,从内侧填料,填料过程 中不得一次填料过多,要边填料边捣实,填料高度 不得高出溅渣层,便于快速形成喇叭口,有利于挡 渣;填料要对出钢面的侵蚀严重的部位进行修正, 不得在出钢口周围及出钢口以下有明显的凹坑。 4)控制烧结时间。要确保烧结质量,烧结时间 不得低于15 min,以填充料烧结完好为准。 2.6调整挡渣工艺 出钢时,出钢操作人员要严格控制倾动速度及 角度,摇炉过程中,快速通过前、后下渣区,消除带 渣出钢。另外,在出钢过程中在炉口不下渣的前提 下,尽量使转炉向下倾动,将下渣量减至最少,并采 取挡渣出钢。为此,采用挡渣锥代替挡渣球挡渣, 优化挡渣方式后,转炉出钢过程中下渣量减少,合 金氧化损失减少,si回收率可提高约7.51%、Mn回 收率可提高约1.42%;可避免渣量增加带来的质量 过剩,同时,有利于减少对出钢口砖的侵蚀。 2.7维护出钢口 在使用过程中,出钢侧出现溅渣层侵蚀不均匀 现象时(如出钢口周围及出钢面有凹坑,出钢口周 围不平等),改变以往单纯依靠换包时间修补的模 式,做到适时修补。以出钢钢流不散流,不下渣,控 钢时间不大于20 s,出钢能出净为准,且每次修补质 量要达到可延续16 h以上;遇到出不净钢现象时, 必须立即停炉处理。 3结语 石横特钢60 t转炉采取延长出钢口使用寿命措 施后,减少了下渣量,提高合金收得率、改善了钢水 质量,出钢口使用寿命由实施前的200—300炉提高 至700~800炉,每个月更换出钢口次数由6—8次减 少至2 3次,月增加钢产量700 t,降低出钢口耐材 费用6 000元/月,同时,提高了转炉炉体整体稳定 性,为实现炉龄长寿化打下良好基础。 参考文献: [1]王雅贞,张岩,张红文.氧气顶吹转炉炼钢工艺与设备[M].北 京:冶金工业出版社,2005. [2]M.A.Tindyala.内陆钢公司4号转炉车间出钢口寿命的延长 [J].武钢技术,1996,34(12):42. [3]孙翠花,王尖锐,王富庆,等.低温出钢控制技术的研究与实践 [J].莱钢科技,2o13(2):14. [4]尹卫平,刘洪波,李洪春,等.转炉钢水氧含量变化规律的研究 [J].炼钢,2004,20(1):48. [5]苏天森,刘浏,王维兴.转炉溅渣护炉技术[M].北京:冶金工业 出版社,2002. (下转第16页) 2014年8月 山东冶金 第36卷 电功率与钢包智能控制技术就是将LF通电功率大 小与钢包底吹氩气流量连锁在一起,在保证钢包底 吹效果的同时满足了通电时埋弧效果。 3I2 LF相应参数控制 5)确保连铸钢包一中间包、中间包液面、中间 包一结晶器保护浇铸密封性,以及结晶器保护渣覆 盖的良好性,避免钢水与空气接触造成二次氧化 ]。 3.4应用效果 1)开浇前4炉成品铝控制在0.015%一0.020%, 实际生产中以因钢水流动性差造成的非计划 更换浸入式水口个数和结晶器液面波动来衡量钢 水流动性的好坏。通过上述工艺措施的改进,新开 以减少温降导致的钢水中氧与铝再次发生反应产 生A1:0,夹杂物,同时,钙含量控制在0.002 0% 0.002 5%,以保证钙处理效果。 2)延长LF精炼炉(前4炉)处理周期至51~53 浇次连铸机钢水流动明显,因钢水流动性差造成的 非计划更换浸入式水口个数由4支变为0支,结晶 min,保证软吹时间在20 min左右,保证夹杂的充分 上浮和去除。 器液面波动由±10mm降低到-t-2mm。 3)保证LF(前4炉)白渣保持时间为20 25 min,降低钢水氧化性。 3.3连铸机开浇标准化操作 4结论 新开浇次钢水流动性差主要是由于钢水中的 1)浇次第一炉中间包必须进行预吹氩处理,保 证预吹氩时间≥3 min。中间包开浇前停火后要及 时开启预吹氩阀门,直至大包开浇后吹氩管烧损后 关闭预吹氩阀门。 铝被二次氧化产生了A1。O,,浇铸过程中堵塞水口所 致。为改善钢水流动性,采取如下措施:1)延长LF 白渣保持时间以及软吹时间;2)强化精炼效果,根 据精炼不同阶段的通电功率,采取不同的吹氩制 度,确保精炼炉的去夹杂和脱硫效率;3)第一炉开 浇时在中间包稳流器内加硅钙块降低钢水氧化性, 2)大包开浇后先在2流、4流处加入碳化稻壳, 冲击区处在钢液面漫过稳流器(550 mm)后再加入 稻壳,以防止稻壳卷入。 3)在钢液面达到400 ITlm或中间包钢水称重达 到15 t时再组织中间包开浇,开浇顺序为先开浇靠 边的流次,最后开浇中间的流次。 4)第一炉开浇时使用硅钙块,将硅钙块按5 kg/ 减少钢中酸溶铝和钙的损耗和夹杂物来源;4)严格 实行保护浇铸措施。通过上述措施的实施,基本杜 绝了新开浇次前期钢水流动性差现象。 参考文献: [1]于平,陈伟庆,冯军,等.高碱度渣精炼的轴承钢中夹杂物研究 [J].钢铁,2007,39(7):20. [23费三林,周正,潘明,等.轴承钢GCrI5连铸钢水流动性差的原 因和改进措施『J].特殊钢.2011。32(2):41—43. 袋分装好,见大包钢流后加入稳流器内,前3 min内 分批加入,共计2、3袋。 Cause Analysis and Improvement of Poor Fluidity of Molten Steel in Continuous Casting Machine ZHANG Fei (The Special Steel Plant of Laiwu Branch Company of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Laiwu 271 105,China) Abstract:Pointing to poor fluidity of molten steel in continuous casting machine at the early stage of new starting casting and by detection analysis to nozzle blockage,found that he tmain reasons are high temperature of molten steel,serous molten steel secondary oxidation and tundish scouring,etc.Through adopting some measures included raising the molten steel surface in tundish at starting casting,increasing the refining slag amount in early four furnace,extending the treatment period of LF refining furnace and formulating a standard for starting casting operation of continuous casting machine,ete,the fluidity of molten steel at new starting casting can be improved effectively. Key words:fluidity of molten steel;nozzle clogging;standard operating;refining (上接第14页) The Practice of Increasing Taphole Service Life on 60 t Converter ZENG Sibao.ZHANG Liwu (Shandong Shiheng Speei ̄Steel Group Co.,Ltd.,Feieheng 271612,China) Abstract:Through some optimizing measures for taphole included improving taphole assembly process,optimizing the replacement process,adjusting slag stopping process,maintaining taphole on 60 t converter in Shiheng special steel the slag quantity is reduced, the yield of alloy element is raised and the quality of molten steel is improved.The service life of taphole is significantly increased from 200—300 furnace before optimization to 700-800 furnace after optimization.The changing times is decreased from 6-8 times to 2-3 times and the refractory material cost on taphole is reduced 6 000 Yuardmonth. Key words:converter;taphole;service life;assemble;slag stopping 16 

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