【來訊】干式除塵轉爐二次下槍吹煉如何減少泄爆
2019-08-1316:51:48
國內轉爐煉鋼廠大多采用一槍吹煉到終點的冶煉技術，冶煉過程不起槍，并且冶煉終點的碳含量強制要求低于0.15%，此種技術顯然無法滿足品種鋼生產的終點低磷、高碳的技術要求。為實現品種鋼的生產，干式除塵轉爐吹煉過程“起槍走雙渣”。此外，若吹煉終點高拉碳以后仍須進行吹煉，也面臨吹煉過程中起槍并二次下槍吹煉的問題。而煉鋼吹煉過程中起槍并二次下槍吹煉，有可能造成CO含量急劇上升，從而顯著提高泄爆發生頻率。因此，有一種避免CO含量增加的干式除塵轉爐二次下槍吹煉的方法。
日前，河鋼宣鋼的一種干式除塵轉爐二次下槍吹煉的方法獲得發明授權。該發明通過前期的頂吹氧氣流量實現熔池弱攪拌，使得二次吹煉前期的CO2含量逐步上升到15wt%、CO含量保持在<3%的水平，從而避免了CO含量的增加，降低了泄爆發生頻率。
控制機理及吹煉工藝
為解決泄爆問題，河鋼宣鋼出一種技術方案：即干式除塵冶煉過程高拉碳以后二次下槍吹煉時，頂吹噴槍首先采用計算的氧氣流量吹煉80s～100s，然后正常吹煉即可。操作人員降下轉爐活動煙罩的同時二次下槍，使用手動操作打開頂吹噴槍的氮氣截止閥，使用氮氣吹掃除塵系統管路中的空氣與殘留的一氧化碳;吹掃后，頂吹噴槍切換成氧氣開始吹煉。氮氣吹掃除塵系統管路至O2含量降至12%～14%。
具體而言，該干式除塵轉爐二次下槍吹煉的方法應用下述機理及吹煉工藝：
前燒期的反應機理。對吹煉過程中起槍并二次下槍吹煉的鐵水進行吹煉的前期稱為前燒期。二次下槍吹煉過程中，CO+[O]=CO2的冶金反應進程行(前燒期)，當熔池攪拌程度激烈時才會產生后繼的冶金反應進程：[C]+CO2=2CO。因此，熔池攪拌程度決定著化學反應的進行程度，也就決定著冶金反應的產物種類。
前燒期熔池攪拌程度控制方法。控制好煉鋼過程中起槍并二次下槍吹煉時的熔池攪拌程度，決定著該工藝條件下的煉鋼操作能否順利進行。在氧氣轉爐煉鋼過程中，爐內的狀態是由力學、物理化學作用形成的一個復雜的運動過程。氧氣經過氧槍噴頭形成了氧氣射流，氧氣射流經過高溫爐氣沖擊在熔池表面，引起了熔池運動，起機械攪拌作用。尤其是在剛下槍時，轉爐內乳濁層尚未形成或者很薄，熔體內部反應尚未大規模開始或者處于暫時停止階段，氧氣射流沖擊熔池的是判斷熔池攪拌程度的重要方法。前燒期熔池弱攪拌控制時，在將轉爐一次除塵管路中的O2含量由21%降至6%以下這段時間內，轉爐熔池冶金反應的產物主要為CO2氣體，CO氣體的冶金反應被限制，CO氣體的產生量控制在9%以下。前燒期結束即可正常吹煉，隨著熔池攪拌程度的提高，化學反應的進程加快，冶金反應產物也隨之發生變化：O2的含量降至0.2wt%～0.7wt%、CO含量從35wt%升至70wt%、CO2含量保持在5wt%～7wt%的水平。
煉鋼過程中二次下槍吹煉前的管路吹掃控制方法。煉鋼過程中起槍并二次下槍吹煉時，由于此生產間隙有空氣進入荒煤氣管路，可能會有過剩的空氣與煙道中殘留未燃的CO進入除塵系統，造成燃燒爆炸。控制方法是降下轉爐活動煙罩的同時二次下槍，使用手動操作打開頂吹噴槍的氮氣截止閥，使用氮氣吹掃除塵系統管路中的空氣與殘留未燃的CO。操作人員觀察軸流風機后的激光氣體分析儀數值，當O2含量由21wt%左右降至12wt%～14wt%時，切換成氧氣進行前面所述的熔池弱攪拌控制吹煉。
具體應用案例
該干式除塵轉爐二次下槍吹煉的方法在河鋼宣鋼150噸轉爐上進行了實際應用。該轉爐爐膛直徑5.256m，高8.664m，容積165m3，采用靜電除塵器進行一次除塵，平均出鋼量180t，平均供氧時間15min，石灰消耗35kg/t，輕燒白云石消耗20kg/t。具體工藝如下：
裝料。在得知鐵水具體成分、溫度以后，要及時調整廢鋼的加入量，并計劃好散裝料的具體加入批次、加入時間及每批加入量。
前期控制。正常模式開吹氧流量設定為35000Nm3/h，開吹在確定點火成功并度過泄爆期后，加入全部的輕燒白云石和1/3的石灰，槍位控制采用由高到低模式。待供氧量達到3000Nm3時開始有爐渣從爐口溢出，初期的硅錳氧化渣已形成，此時起槍倒渣。這時的爐氣CO在35%左右，吹煉前期生成量的CO說明爐內溫度升高，化學反應開始加速。
煉鋼過程中起槍并二次下槍吹煉時的控制。提槍倒渣時要盡量多倒渣，倒完渣后立直爐子，待干法允許吹煉的信號給定后，降罩至下限。同時，向爐內吹氮氣90s～120s。當軸流風機后的激光氣體分析儀顯示的O2含量由21%左右降至12%～14%時，切換成氧氣，進行前燒期的熔池弱攪拌控制吹煉。槍位設為200cm，開吹采用熔池弱攪拌，控制流量為17711Nm3/h、時間持續80s～100s，80s～100s后氧流量恢復正常流量35000Nm3/h。其后可多批少量加入剩余石灰，要注意控制氧流量上升過程中爐渣發泡噴濺的情況。
過程及終點控制。過程控制槍位采用低槍位吹煉，造渣料主要以輕燒白云石、石灰、小粒級燒結礦等為主。終點控制按所煉鋼種終點要求進行控制。若終點控制一次命中，即可結束吹煉，進行下一步出鋼及脫氧合金化操作。假如終點控制高拉碳以后，終點成分或者溫度不合，則要進一步吹煉，可重復上一步操作。
采用煉鋼過程中起槍并二次下槍吹煉時的控制方法后，CO含量為6.34%，O2含量6.06%，成功地錯開了干法系統電場的泄爆點，了設備的正常運行。
經長期試用證實，該控制方法可使得干式除塵轉爐高拉碳含量為0.30%～0.60%，并在此過程中實現一次除塵用靜電除塵器的零泄爆紀錄。
