（钢铁冶金专业论文）精炼工序钢水温度控制研究.pdf

东北大学硕士学位论丈 摘要 摘要 小史坩小钢第炼钢厂精炼设施a h f 、l f 剥r 钢水“盅度渊1 7 功能进n 、j 沦 利分析，以期对设备的顺行和潜力的发挥提供指甘。 自1 9 9 8 年1 1 月1 5 同投产以来，本钢第二炼钢厂a h f 精炼升温率就居高不 r ，2 0 0 2 年高达4 5 。由于化学升温的局限性，铸坯多种表面和内部质量缺陷州 f 发小。另外，升温艺采用原设计的工艺参数( 其中一部分是在炼钢j _ 投，“ 俐j i 【jj 小j 。条1 1 卜，在生产过程中摸索出的参数) ，存：i ：j 1 ：升温川铝利用率低、 t 1 4 l | l 成份烧损严重、升温效果差等问题。 本研究为解决匕述问题，分析了从出钢到开始浇注整个过程的温度变化规 他，找a h f 精炼升温率过高的原因，针对这些原因采j _ | ) ( 了姗i 下措施：格执行 烁俐r 序i i 艺枷程提高炼钏终点温度命中率：严格执行精炼i2 艺路衽，保处 j + l ! l l - ；jf n j ：加强生产管理，保证节奏，提高钢水传搁时间命中率等。通过这蝗措施， 解决了a h f 升温：【2 艺存在的问题，为连铸生产的顺行提供了必要的条件，a ， 少了合会损耗，提高了升温效率。经过半年的实践，以上措施降低了a h f 的片 汕i ：托6j j 份达到了3 4 8 9 ，提高连铸坯的内音| _ ；和表面质量，降低炼钢厂的消牦 折枷、，捉商经济效益，2 0 0 3 年l 6 月降低消耗8 1 2 万元。 媒题研究中剥l f 处理过程中的温度变化进行了数值模拟。模型计算结果表剧j ， 觅分烤也j i 缩艇m 钢时阳j 和钢包转运时问以利用转炉热量提t 岛钢水温度是必要 的。l f 处理过程中采用埋弧精炼工艺有利于改善传热以达到生产的要求。精炼渣 j 1 j 鞋和底吹强度都是影响l f 效率的重要因素。 关键词钢水精炼，升温率，加热效率，经济效益 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t a bs t r a c t 1h e t e m p e r a t u r ea d j u s t i n g f u n c t i o n so fa h fa n dl ff u r n a c e si nb e n x in o2 s t e e l m a k i n gf a c t o r yh a v eb e e ns t u d i e di nt h i st h e s i s t h er e s u l t sh a v eb e e na p p l i e di n s t e e lr e f i n i n g p r o c e s s e s t h eh e a t i n gr a t i oo f a h fw a sh i g hs i n c en o v 1 5 ，1 9 9 8 t h eh e a t i n gr a t i oi s4 5 i n2 0 0 2 b e c a u s eo fl i m i t a t i o no f c h e m i c a lh e a t i n go p e r a t i o n ，s u r f a c ea n di n n e rd e f e c t s o fs l a bf o r m e de v e r yn o wa n dt h e n o nt h eo t h e rh a n d ，u n d e rt h eo p e r a t i o nw i t ht h e o r i g i n a ld e s i g np a r a m e t e r s ，t h eu t i l i z a t i o nr a t i oo f a l u m i n u mi sl o w , t h eb u r n i n gl o s so f e l e m e n ti ns t e e li sh i g h ，a n dt h ee f f e c to f t e m p e r a t u r ee l e v a t i o ni sb a d ， i no r d e rt os o l v et h ea b o v e m e n t t o n e dp r o b l e m s ，t h ec h a n g eo f t e m p e r a t u r ea l o n g s t e e lm a k i n gp r o c e s sh a sb e e na n a l y z e da n dt h ec a u s e so fh i g hb e a t i n gr a t i oa ta h f 1 3 1 o c e s sw e r ec l a r i f i e d t h e nt h e o p t i m i z e do p e r a t i o n w a sd e t e r m i n e da s ：s t r i c t i m p l e m e n t a t i o no fs t e e lm a k i n gp r o c e s sr o l e s ，e n s u r i n go fr e f i n i n gt i m e ，e n h a n c e m e n t o fp r o c e s sm a n a g e m e n t ，k e e p i n gp r o c e s sr h y t h m ，s t r i c tc o n t r o lo fl a d l et r a n s p o r t a t i o n a n ds oo n b ym e a n so ft h e s eo p e r a t i o n s t h ep r o b l e mo f t e m p e r a t u r ee l e v a t i o ni na h f p r o c e s sw a s s o l v e d t h e nt h ea l l o yu t i l i z a t i o nr a t i ow a si n c r e a s e da n d h e a t i n ge f f i c i e n c y w a se n h a n c e d a t i e rp r a c t i c ef o rh a l fy e a r , t h eh e a t i n gr a t i oo fa h fw a sl o w e r h a n b e f o r e t h eh e a t i n gr a t i oi s3 4 8 9 i nj u n e2 0 0 3 a n dt h eq u a l i t yo t s l a bw a si m p r o v e d c o n s u m p t i o ni n d e x o fs t e e l m a k i n gf a c t o r yw a sd e c r e a s e d e c o n o m i c a lb e n e f i tw a s j n c r e a s e d t h ec o n s u m p t i o nd e c r e a s e d4 4 4m i l l i o ny u a l lf r o m j a n u a r yt oj u n e2 0 0 3 t h en u m e r i c a ls i m u l a t i o no ft e r n p e r a t u r ec h a n g ei nl fp r o c e s sw a ss t u d i e d t h e s i n m l a t i n g r e s u l t ss h o w e dt h a ti ti s n e c e s s a r y t o p r e h e a tl a d l es h f f i c i e n t l y s h o r t e n s m e l t i n g t i m ea n dl a d l e t r a n s p o r t a t i o n t i m et oi n e r e a s es t e e l t e m p e r a t u r e j nl a d l e s u b m e r g e d - a r cr e f i n i n gt e c h n o l o g yi sb e n e f i tt oi n c r e a s i n gh e a t i n ge f f i c i e n c yi ni , f p r o c e s s t h ea m o u n to fr e f i n i n gs l a ga n db o t t o mb l o w i n gi n t e n s i t ya r et h es t r o n g e s t f a c t o r si n f l u e n c i n gt h el f r e f i n i n ge f f i c i e n c y k e y w o r d s t e e lr e f i n i n g ，h e a t i n gr a t i o ，h e a t i n ge f f i c i e n c y , e c o n o m i c a lb e n e f i t 声明 卜= 人声明所呈交的学位论文是在导师的指导卜完成的。论义r 义 得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包括其他人已经发表或 撰1 j 的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使j f 过的利料。与 我同j j f l j 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论史中作j 】归确的 说明并表示感谢。 本人签名： 日期：年月 日 东北大学硕士学位论文绪言 1 1 课题提出的背景 1绪言 本钢炼钢一现有公称容量1 2 0 砘自动化顶底复吹转炉3 座，a h f 、l f 精炼陵 备、钢包喷粉设备和r h - t b 真空处理设备各1 座，从v a i 引进的连铸生产线2 条。 t 艺流程见下图： 图1 , 1 炼钢生产工艺流程圉 f i g 1 1s t e e l m a k i n gp r o c e s sc h a r t 仡整个冶炼过程中，精炼是重要的一个环节，而精炼过程温度的控制更足一 个重要工艺参数。从钢水出钢一精炼处理一连续浇铸整个过程是个降温过程。 理想的温度状念应是出钢后，经过过程温降到连续浇铸时温度刚好适合浇注，【既 呵保证连铸生产工艺操作的顺行，又可确保铸坯质量”1 。但在实际生产中，由1 二一- 东北大学硕士学位论文 绪言 产：组纵l 办调不当、设备出现故障等各种因素的影响，导致有些炉次钢水澍降过火， 必须通过精炼升温处理来达到合适浇铸温度。在精炼进行升温处理，就消耗材料， 给炼钢j 带来经济损失，影响生产顺行，产量降低，钢中央杂物增多，降低钢水 洁净度。如果升温不当还会影响铸坯质量。升温过高，导致浇注温度过高，会加 肿j 钢液的j 一次氧化和耐火材料的冲刷侵蚀，增加钢中央杂物，还会助长铸坯菱变、 鼓肚、裂纹、中心偏析和疏松等多种缺陷的发生；同时还可能引发水口失控，或 由于坯壳过滓而造成漏钢事故。升温不够，导致低温浇注。浇注温度偏低会使钢 水发粘，夹杂物不易上浮：结晶器表面钢水凝壳，导致铸坯表面缺陷：水1 = 冻结、 浇汁r - n 断等【2 】。并且升温工艺采用原设计的工艺参数( 其中。部分是在炼钏厂 投。 0 j 期生产条件f ，在生产过程中摸索出的参数) ，存在升温用亳吕利用率低、 铡中成分烧损严重、升温效果差等问题。因此，如何控制好精炼温度，减少升温 处理炉次，提高升温效率，减少精炼处理时间，保证铸坯质量、生产顺行，提高 产晟，减少经济损失长期以来一直是冶会工作者研究的课题。 1 2问题的提出 小钏第：炼钢厂在2 0 0 2 年由于生产组织协调不当、自动化冶炼率低等原阁， 使得精炼升温率居高不下，高达4 5 ；造成铸坯菱变、鼓肚、裂纹、中心偏析和 疏松等多种表向平 j 内部质量缺陷时有发生，经常出现单流、断浇现象，牲至偶尔 还会出现漏钢的质量事故。并且升温工艺采用原设计的： 艺参数( 其中部分是 在炼钢厂。投产初期生产条件下，在生产过程中摸索出的参数) ，存在升温用铝 利用率低、钢中成份烧损严重、升温效果差等问题。造成升温用铝和氧气等损 耗高，使炼钢厂消耗指标增加，吨钢成本也有所提高，降低了经济效益。 由生产实践中总结出造成以上问题的具体原因如下： 1 ) 炼钢出钢温度低于规程规定，导致精炼升温； 2 ) 从出完钢到精炼前由于生产组织、设备等原因，使得传搁时削过跃，超出 规定时问，造成钢水温降大，导致精炼升温： 3 ) 钢水在精炼处理时由于进行合金微调、操作不当、设备故障等原闪造成处 东北大学硕士学位论丈 】绪言 理时m 氏、过程温降人，导致精炼升温； 4 1 从精炼结束到铸台由于设备故障、生产组织不好等原因，造成传搁时制过 长，温降大，钢水浇注温度低于规程规定，连铸拒浇，返回精炼升温； 5 ) 由于浇注时出现断浇、单流、漏钢等事故，处理时间长，造成滞留罐，必 须回精炼升温： 6 ) 升温工岂采用原设计的工艺参数( 其中一部分是在炼钢厂投产初期，e 产条件下，在生产过程中摸索出的参数) ，没有优化出最合理的工艺 参数。 1 3 课题的内容和目的 本课题主要针对本钢精炼工序的a h f 和l f 设备进行了分析和讨论。 1 ) 针对a h f 化学升湿过程中存在的问题，分析了转炉出钢后至连铸间钢水 的温度变化过程，讨论了降低a h f 升温率以及提高a h f 升温效率的措施 2 ) 对l f 处理过程中钢水的温度变化进行了数值模拟，分析了影响钢包精炼 炉外温效率的主要因素。 东北大学硕士学位沦文2 连铸前铜水温度变化分析 2 连铸前钢水温度变化分析 2 1 钢液温降变化过程的分析 与传统的模铸相比，连铸对钢水质量有着更为严格的要求。它既要保证稳定 适宜的钢水温度和脱氧程度，以满足可浇性；又要最大限度地降低钢中硫磷杂质 及气体、央杂含量，以确保连铸的顺行和铸坯质量的提高。保证合格钢水及时地 供应，是搞好连铸生产的基础和前提吼 钢液进入盛钢桶，直到注入结晶器的整个传递过程温度计算如下图所示： 匾匦殛鞫 + 圈2 1 出钢温度计算过程图 f i g 2 1f l o wc h a r to f s t e e lt e m p e r a t u r ec a l c u l a t i o 】n 东北大学硕士学位论文 2 连铸前钢水温度变化分析 连铸钢水的浇注温度，一般是指中间包内的钢水温度。钢水浇注温度包括l 目 部分：一是钢水凝固温度( 也叫液相线温度) ，因钢种不同而异：一是钢水过热度， 即超过凝温度的值。以咒代表浇注温度，兀代表液相线温度，7 代表钢水过 热度，州： t c = t l 十t ( 2 1 ) 钢水的液相线温度是确定浇注温度的基础。它取决于钢水所含元素的性质和 含量i ”。可根据铁与元素问的二元或三元相图或有关数据进行计算： t l = t o - z 詈嘲 汜z ， 式中兀为某成分钢种的液相线温度，； 为纯铁的熔点，不同的学者测得的数据略有不同，基本在1 5 3 4 1 5 3 9 。c i t j j ， 本文取为1 5 3 7 c ： 鲁为铁与某元素，间二元相图中液相等温线对浓度的变化率，或用元素“容 孔 解于铁中l 时所引起的熔点降低值( 见表2 1 ) 代替； 陟f ，】为i 索i 的重量百分数浓度，。 一 洲 兀2 l5 3 7 - 8 8 c + 8 s i + 5 m n + 3 0 p + 2 5 s + 5 c a + 4 n i + 2 m o + 2 v + 1 5 c r 1 东北犬学硕士学位论文 2 连铸前钢水温度变化分析 表2 1 溶解于铁中元素为1 时，纯铁凝固点的降低值 t a b l e2 1l i q u i d u st e m p e r a t u r ed e c r e a s e w i t h1 e l e m e n tc o n t e n ti ni r o n 因此可确定中间包目标温度。 连铸时要求钢水的浇注温度，即中间包内的钢水过热度保持在适宜的范围内。 既要能够保证顺利开浇和正常浇注，又要能保证在整个浇注过程中始终获得良好 的铸坯质量。为确定最佳浇注温度，需研究浇注过程中间包内钢水温度的变化规 律。浇注丌始时，钢水温度较低，随着浇注的进行，钢水温度逐渐升高并达到最 大值，此刻钢水具有的过热度称为最大过热度。随后温度逐步降低，到浇注结束 时，钢水温度降低到最低值。此刻钢水具有的过热度称为浇注术期过热度。最大 过热度一般出现在浇注总时问的1 侣1 4 的时候，钢水包容量小，最大过热度出 现早”1 。最大过热度( 。) 与浇注末期过热度( 瓦n d ) 的差值，i ( 7 1 。= 。一兀n d ) 愈小，说明浇注操作的各项工作配合愈好。，t 值小，可以采取 低过热度浇注，有利于提高铸坯质量。 中间包钢水适宜的浇注温度要由准确的出钢温度和稳定的过程温降来保证， 即： r 2 7 1 m 一7 1 h “( 2 3 ) 式中a t 一为从出钢到开始浇注的过程温降，。 糸北大学硕士学位论丈 2 连铸前铜水温度变化分析 钢水从 1 = 1 铡到浇注过程温度变化如下： r f 丁i + 乃+ 乃+ 五十乃 ( 2 4 ) l | _ 7 1 为钢水从炼钢炉流入钢水包过程中的温降。它主要取决于铡水的出 铡滥度、出钢l j 状况、钢水包容量及包衬材质、加入合盒的种类及数幢等。 特别是钢水包的使用状况( 包衬温度及包底是否有残钢) 有突出影响。 乃为出钢后到处理前钢水在镇静和运输过程中的温降。它除与钢水包 容量和包衬材质及温度因素有关外，还与运输的距离有关。在正常生产条件 h 乃波动刁i 大。 乃为铡水在钢包处理或炉外精炼过程的漫降。它取决二j ：所采用的炉外处 删 方法及处理时间。 五为钢水在处理后到玎浇前的过程温降，其影响因素与2 相似。因包 衬在此前过程中已得到钢水的充分加热，故进一步的降温速度减慢。在时间 相近时，7 j 较乃小。 5 为钢水从钢水包注入中间包的温降。它与中f j j 包的容量、型成、包衬 材质及烘烤温度等因素有关。 为了满足连铸适宜浇注温度的要求，必须最大限度地减少和稳定过程温 降。 。力画应在车问设计时充分重视，使其斫i 置紧凑，流程顺畅以减少运 送过襁时m ；另 方面应在钢水包预热和绝热保温一t ：采取柯效措施，减少过 刷热 1 6 3 失。 2 2 钢水温度的控制 2 2 1 连铸钢水温度的控制的着眼点 连铸：l 艺要求钢水出钢温度高、浇注温度范围窄。这使连铸钢水的温度控制 难度大为增加。因为越是高温的钢水出钢温度波动越大，过程温降的波动亦越大， 窄的适7 “浇注温度越难于保证。因此连铸钢水温度控制的着恨点首先廊股z l ! 尽 ，i j 能地减少过程温降上，以使连铸钢水的出钢温度接近常规模铸钢水的出钢_ ；j | l j 蔓 东北走学硕士学位论文 2 连铸前铜水温度殳化分析 水、| ：其次，尽可能地稳定转炉工艺操作，提高出钢温度的命中率。特别是应消 除供连铸钢水的出钢温度“宁高勿低”的片面保险思想。避免出高温钢，同时也 嘤札绝出低温钢1 “。 2 2 2 转炉出钢温度的控制 转炉用铁水炼钢。铁水所带入的物理热和元素氧化反应所放出的化学热除足 以把钢水( 以及炉渣等) 加热到要求的出钢温度外，尚有富余热量。通常由加入 废钢来平衡。废钢加入量由物料平衡和能量平衡确定。任何炼钢因素的波动，1 | i f f 会导敛终点钢水温度的波动。因此，要求根据已知因素的变化或上一炉钢出铡温 艘的偏苊，凋憋f 炉钢冷却剂废钢的加入量【”。主要因素变化对终点温度7 1 影响 的经验值，列于表2 2 。这些数值将随炉龄及吹炼条件等耐有所变化。 表2 2 各种因素变化对终点温度的影响 t a b l e2 2i n f l u e n c ef a c t o r so ns m e l t i n ge n dp o i n t t e m p e r a t u r e i i 此可见为了提高转炉f b 钢温度的命中率。必须保证入炉料成分稳定和敬 量准确以及吹炼条件的相对稳定。为此，转炉车间配备可靠的称量设备及其它 检测手段是完全必要的。 东北大学硕士学位论文 2 连铸前铜水温度变化分析 2 2 3 减少和稳定过程温降 影响铡水过程温降最突出的因素是钢水包容量、包衬材质及钢包使用状况( 如 使j 1 j 次数、问歇时涮、烘烤温度等) 。 理沦分析和生产实践都表明，对钢包采取如下一些绝热保温措施，埘减少过 程温降，稳定浇注温度是行之有效的1 8 】。主要包括： ( 1 ) 钢水包加砌绝热层，减少包衬散热损失。炼钏厂试验结果表明，1 5 0 t 钢水包由于设置3 0 m m 绝热层，温降速度比无绝热层时平均降低约2 0 4 0 ； 出钢后4 0 m i n ，包内钢水温降减少1 7 2 0 。 ( 2 ) 加速钢水包的周转和包衬高温烘烤，实现“红包受钢”。炼钢，7 1 5 0 t 铡水包采用快速烘烤装置，平均每分钟可升温2 l 。烘烤15 m i n 包衬温度司达 8 5 0 以上。烘烤后的钢水包，从出钢至吹氩前的温降由未烘烤包的平均8 0 9 0 减少到5 0 6 0 。 ( 3 ) 为适应“红包受钢”和炉外精炼的需要，钢水包应以滑动水口或旋 转水川操纵方式取代传统的塞棒式水口。这不仅可以加速锏水包的间转，提 高包衬的温度，而且可以增加钢水包工作的可靠性，减少浇注事故牢。 ( 4 ) 钢水包内液面用碳化稻壳或其它保温材料绝热保温，减少液丽的f 恢 热损失。 ( 5 ) 钢水包加砌筑有耐火材料的包盖。这一方面可以加强钢水较氏时间 的钉效保温，并且使钢液面上的熔渣始终保持为液态，便二二注后清渣；另一 力向u j 以明显减少包衬的散热，提高周转包衬的温度，从而降低钢水包烘烤 的燃料消耗并缩短烘烤时间。 采用这些措施，可以明显减少和稳定钢水的过程温降，从而使连铸钢水的过 热度只是钢水包容量的单一函数关系。 东北大学硕士学位论文 3a h f 钢水温度调节的研究 3提高a h f 钢水升温效率的实践研究 3 1降低a h f 升温率的研究 3 1 1 工艺技术规程 针对造成精炼升温的原因，在各个工序重新制定了工艺技术规程，加严过程 温度的控制。 3 1 1 1 铁水预处理 为了保证转炉入炉铁水温度，从铁水预处理后至铁水兑入转炉冶炼的等待| | 寸 i u j 丰3 0 m i n 。当冬季预计等待时问 2 0 r a i n 、夏季预计等待时间 4 0 n f i n 时，要加保 温剂。 3 1 1 2 炼钢 拍m ：常冶炼条件、正常周转罐情况下，按各钢种的温度制度执行。乩它情况 h 出钢温度按表3 1 修订，各项温度叠加不得 3 0 c 。 东北大学硕士学位论文 3a h f 钢水温度调节的研究 表3 1 出钢温度( 中限) 修订值 t a b l e3 1m o d i f i c a t i o no ft a p p i n gt e m p e r a t u r e 序l j 项目出钢湍皮( 中限值) l每个浇次的第1 炉 + 1 5 每个炉役的前3 炉 + 2 0 吹氯站 + 1 0 a h f 、l f ( 只进行成 3 精炼处理方式 0 分、温度调整的炉次) r h t b十15 新f 出钢口后 7 q+ 7 4 上炉山钢时 间，m i n 9 ( 含第1 炉)+ 1 3 5 提温炉次+ 1 0 6 降温炉次o 正常周无罐底0 转罐 罐底1 t+ 5 不同无底罐+ 1 0 7 补烤罐 磁况 罐底1 t+ 15 小、中修罐+ l5 人修罐+ 2 0 8包中加改性渣域i i 灰，每炉加1 吨+ l o 注：表中l f 炉路径指只进行成分、温度调整的炉次，需要进行脱硫处理时按并锏种具体 要求执行。 出钢温度、罐温控制允许偏差值按表3 2 执行。 表3 2 出钢温度、罐温控制允许偏差值 i r a b l e3 2t o l e r a n c eo f t a p p i n gt e m p e r a t u r e a n dl a d l et e m p e r a t u r e 注l ：钢包温度补烤罐补+ 5 ，大、中、小修罐补+ 1 0 ，氟站路径补+ 1 0 ，避铸第一一炉 及快换第一炉、r h 路衽( 1 i 规程明确规定) 补+ 1 5 。 沣2 ：在保证钢包温度符台要求的情况f 出钢温度可适当放宽。 出例后必须测温取样，然后均匀地加入钢包覆盖荆，加入量为1 2 0 i 5 0 k g ) 。 查苎查堂堑主! 堡垒查 3 1 1 3 精炼 3a h f 铜水温度调节的研究 存保汪连浇的前提下，精炼结束至上台开浇的时问问隔，连铸第一炉及快换 讯炉二p 18 r a i n ，其它炉次牛1 5 m i n 。在正常冶炼条件、f 常周转罐的情况f ，按 符钏种的温度制度执行。精炼后钢水温度的控制，应根据上一炉钢水中包温度发 霄奏情况，在规定范围内以保证中包钢水温度合格为原则进行控制。 连铸第一炉及快换第炉精炼后钢包温度按照规程要求的中上限控制。 各钢种的操作要点中所规定的精炼后温度、平台温度、平台拒浇温度仅适用 t 二连铸浇铸1 0 6 0 1 1 5 0 m r n 断面，浇铸其它断面时，以上温度按照表3 3 修正。( 精 炼处理酶必须确认生产断面。) 表3 3 不同浇注断面温度修正表 t a b l e3 3t e m p e r a t u r em o d i f i c a t i o nf o rd i f f e r e n ts l a bs i z e s 断面，m m精炼后温度平台温度。平台合格濡度 8 0 0 8 5 0 8 6 0 9 5 0 9 6 0 1 0 5 0 1 0 6 01 1 5 0 1 1 6 0 1 2 5 0 1 2 6 0 1 3 5 0 l3 6 0 1 4 5 0 1 4 6 0 1 6 0 0 目标值+ 5 目标值+ 3 目标值+ l 目标值 目标值一1 目标值一2 目标值一3 目标值一4 目标值+ 5 目标值+ 3 目标值+ ! 目标值 目标值一1 目标值- - 2 目标值3 目标值一4 目标值+ 5 目标值+ 3 目标值+ 目标值 目标值一1 e 标值- - 2 目标值一3 1 标值一4 对每浇次及快换的第l 炉，其精炼后、平台温度与其它炉次相比提高2 5 。 对于实际升温值1 5 炉次的补烤罐，大、中、小修罐，其精炼后温度按f j ：苦罐犹控制。对于非升温及实际升温值 1 5 炉次的补烤罐、小修罐，其精烁后 口平台温度补+ 5 ；对于非升温炉次及实际升温值 1 5 c 炉次的大中修罐，其糟 炼后和平台温度需补+ l o c 。 f 常周转罐( 罐底1 吨) ，参考温降按0 8 1 0 c m i n 考虑。非正常周转罐 参考诟矗降按1 o 1 36 c r a i n 考虑。精炼处理后，诈常罐等待时问超过l o m i n 、其它 塍况等待州m 超过8 m i n 的炉次，必须重新测温。 1 2 查! ! 垄兰堡主兰堡堡圭 ! 垒坚! 塑查墨垦! ! ! 塑堑型 3 1 2 具体实施 3 1 2 1 控制好各工序冶炼和传搁时间，保证合适温度 生产f 常情况下，各工序处理时间的分配按下表执行 表3 4 各工序处理时间分配表 r 序处理时问。m i n 兑铁一山完钢3 5 出完钢一精炼开始处理2 0 5 精炼处理时间a h f2 5 5 r h3 0 4 - 5 l f脱硫3 5 非脱硫2 5 5 精炼结束至开浇1 5 山完钢开浇 6 5 铸后到再次接钢 6 0 在炼钢工序，严格执行工艺规程，提高炼钢终点温度命中率：加强出钢口的 维护，保证出钢时间；严格按钢种规定的出钢温度出钢；控制好包温，减少因包 温低导致的升温炉次：加强出钢过程底吹氩操作，保证钢水温度：严格按照规程 添加钢包覆盖剂。 在精炼工序。严格执行工艺路径，保证处理时恻；加强钢包操作，保汪红罐 受钢；合理安排钢水包周转，在保证钢水包数量的基础减少钢水包热停时间：重 罐周转从出完钢至浇注传搁时i 砸控制在6 5 r n i n 以内。 在连铸工序，强化工艺纪律，提高操作水平。合理控制拉速生产节奏紧张 i ；卜j 按牛目关规定调节拉速。降低水口堵塞、快换水口失败等单流、断浇炉次的发g i 。 3 1 2 2 做好生产组织协调工作 制定好生产计划，协调各工序的生产，保证生产顺行；各工序及时沟通与反 馈，维护好设备。 东北大学硕士学位论文 3a h f 钢水温度调节的研究 3 1 2 3 加强管理，保证检化验结果及时准确 严格执行榆化验标准和技术操作规程，及时准确地把检化验结果提供给炼铡 j ；刈枪化验结果认真审核，做到不错报、不漏报：加强生产过程的二l 艺检查， 及时反馈指标完成情况。分析指标运行情况，及时采取措施纠正影响指标的因素。 加大抽检力度，及时掌握升温情况。 从2 0 0 3 年1 月份开始，每班次进行检验分析，及时反馈信息：每旬统计分析， 课题组对整个攻关过程实施监督、指导、协调、考核：每月召开一次各有关单位 参加的攻关分析会。 3 2 提高a h f 升温效率的实践 3 2 1a h f 存在的问题 本钢炼钢厂精炼a h f ( 化学升温装置) 是从德国引进的精炼技术。其】：艺 示意图如下： 图3 1a h f 工艺示意圈 f i g 3 1 s k e t c ho fa h f 1 4 钢包 东北 欠学硕士学位论文 3a h f 铜水温度调节的研究 在钏包冶金过程中，通过将浸渍罩降至钢液内的 定高度，在罩内区形成 无渣区，使升温用铝或合金添加直接与钢液反应，增加合金收得率，防止在渣 中的氧化。挎制浇注温度是生产高质量铸坯及连铸机无故障操作的前提条件。 吲此，与普通模铸相比，连铸工艺浇注温度的允许偏差是很小的。a h f 的加热 工艺，就是为了满足温度控制的要求。 利用a h f 上部的氧枪，以借助化学能来加热。其加热的工艺原理为：在 精炼罩的提升架上附加了一个使自耗氧枪上升和下降的起重装置。打丌挡板之 后，利用定心套管将氧枪导入精炼罩。当作为能量载体的铝丸由合会化系统送 到铜液中，经吹氧而燃烧。钢液被化学反应的放热作用而加热。该功能可使低 温钢水升温到连铸钢水所要求的温度，保证连铸生产的顺行 9 】。 升温处理的程序依次是吹氩排渣、降罩、搅拌均匀后取样、测温：根据铸 机工况决定升温幅度：根据测得的钢水温度计算加铝量；根掘加铝量确定吹氧 量；进行加铝吹氧升温，包括降 a 1 s 处理；根据快速分析结果确定合金补加 量；吹氩、喂线，并钡4 温、取样，待搬出。 自1 9 9 8 年1 1 月1 5 日投产以来，升温工艺采用原设计的工艺参数( 其中 部分是在炼钢厂投产初期生产条件下，在生产过程中摸索出的参数) ，存在 外温用铝利用率低、钢中成份烧损严重、升温效果差等问题。为解决上述问题， 保征连铸生产的顺行，针对精炼a h f 升温工艺进行了改进，并且对升温参数 进行优化。 经过一年的生产实践，优化后的升温工艺达到了预期的目的，解决了a h f 升温：i ：艺存在的问题，为连铸生产的顺行提供了必要的条件。 3 2 。2 优化方案的选择 3 2 2 1 升温工艺存在的问题 1 ) 理论上计算每升温5 ，需加入铝量为3 3 k g ：而在我厂实践生产中，升 温度数与办铝量的关系为g = 0 0 7 x + 6 4 ，即每升温5 ，需加入3 9 吨铝 a h f 升温铝利用率低，铝消耗量大； 东北大学硕士学位论文 3 a h f 钢水温度调簟! ! 兰堕 2 1 在生产过程中实际氧铝比为1 1 2 ，每升温5 ，供氧量为3 9 m 3 4 7 m 。 ( 供氧流量2 4 0 0 n m 3 h ) ，钢中成份烧损严重： 3 1 升温过程中底吹氩参数、供氧强度未与升温工艺达到最优化匹配。 3 2 2 2 方案及参数的选择 ( 1 ) 采用变罩位技术，即升温前增加浸渍罩浸入钢水深度：升温后降低浸 渍罩浸入钢水深度。该技术降低了升温用铝在钢水中熔化后的损耗，提高升温 用铝的利用率。 罩深时，由于罩内钢水向罩外移动受罩壁阻挡，移出速度下降，特别是靠近 钢水上表面循环速度下降更严重，形成弱循环区，使升温用铝在罩内停留时间增 k ，并且向罩外移动数量减少，增加了氧铝反应机率，提高了升温用铝的利用率； 罩浅时，罩内反应区与罩外钢水循环流动几乎形成一个大循环，利于高温钢水向 低温钢水流动，缩短均匀钢水温度时间，并且有利于提高钢水温度的均匀程度。 ( 2 ) 改变升温前、升温后钢包底吹氩工艺，即升温前降低底吹压力( 流量) ， 升温后增加底吹压力( 流量) 。底吹压力降低，使钢水循环流动速度降低，减 少浸渍罩内部升温用铝被流动的钢液卷出罩外，减少铝的损耗，提高升温用铝 的利用率。 ( 3 ) 通过改变浸渍罩浸入深度和底吹压力参数，使两者在升温过程中相互 匹配，提高升温效率。理论上氧铝反应平衡比为0 6 2 2 n m 3 k g 即 q o , = 0 6 2 2 w a i 国外资料上推荐1 5 0 t 钢水供氧流量为2 0 0 0 2 3 0 0 n m 3 h 。氧气流量调整为 210 0n m 3 h ，即供氧强度为2 1 0 0n m 3 h t 。 ( 4 ) 升温时，氧气的利用率为8 0 。因此氧铝比调整为o 8 1 0 。 3 2 3 参数、工艺效果对比及分析 3 2 3 1 工艺参数对比 ( 1 ) 浸渍罩浸入深度参数对比 1 6 东北大学硕士学住论文 3a h f 铜水温度调节的研究 原设计参数与优化后浸渍罩浸入深度参数对比见表3 5 。 表3 5 浸渍罩浸入深度对比表 t a b l e3 , 5i m m e r s i o n d e p t ho f s n o r k e l ( 2 ) 底吹参数对比 原设计参数与优化后底吹氩参数对比见表3 6 。 表3 6 底吹氩参数对比表 ：! ! ! ! ! ! ：! 塑翌苎唑! 竺! ! ：罂! ! ! ! ：坚罂 对比项目 升温前m 底p 压力 升温后底吹压力 m p a ( 3 ) 供氧强度对比 优化前氧气流量为2 4 0 0 n m 3 h ，即供氧强度为1 6n m 3 h t 。优化后氧气流 量为2 1 0 0 n m 3 h ，即供氧强度为1 3n m 3 h t 。 优化前，a h f 升温采用恒罩操作，即升温前、升温后浸渍罩浸入钢水深 度为2 0 0 m m ，底吹压力0 4 5 0 5 5 m p a 。优化后，升温采用变罩位操作，即升 温甜将浸渍罩浸深增加至2 7 0 m m ，将氩气压力调至0 3 0 o 4 0 m p a ；升温后将 浸深减小至1 5 0 r a m ，增加底吹氩气压力至0 4 5 0 5 5 m p a ，保持净欧氲5 m i n 后，将浸渍罩浸深恢复至2 0 0 m m 。 3 2 。3 2 升温效果对比及分析 ( 1 ) 理论升温参数 铝升温法热平衡计算 铝氧化学反应方程式如下： 查! ! 垄堂翌主芏堡笙查 ! 垒旦! 塑查墨垦塑! 竺堑垄 2 a 1 + 2 9 8 k 2 a l 。s ) + 2 9 8 k 3 2 0 2 ( g ) 2 9 8 k l 3 2 0 2 g 2 9 8 k h 仍 a 1 2 0 3 ( s ) 1 8 7 3 k f飓 a 1 2 0 3 。s 2 9 8 k - 2 = - 1 6 7 5 ，k j m o l d 8 7 3 a h 32 9 8c p ( 帕) 刀 上式中，c - p 翻删= 1 1 8 4 + 1 2 8 1 x 1 0 3 t ，j m o l k 。 积分上式，- 3 = 2 0 2 7 8 3 ，k j m o l 。 由基尔戈夫公式 a h i = a - 2 + t t 3 = - 1 4 7 3 1 5 1 ，k j m o l l k g 铝氧化发热为： 1 4 7 3 1 5 1x 1 0 0 0 5 4 = 2 7 2 8 0 5 7 4 ，k j k g 热平衡式 4 1 = 1 0 0 印m 7 0 式中印为钢液平均热容( 取0 8 3 7 ) ，k j k g k ； 铝的热效率为7 0 ( 国外资料推荐) ： r 为1 5 0 吨钢水吸收7 0 的热量升温度数，； 肘为一炉钢水的重量( 炼钢厂为1 5 0 t ) ，t 。 理论上计算得出，每加入3 0 k g 铝使1 5 0 t 钢水升温5 。 ( 2 ) 优化前升温效果 氧铝比为1 0 1 2 ，升温回归方程如下： y = a x + b 其中y 为升温值，： 爿为加铝量，k g ； 口、6 为升温系数( a = 0 0 7 、b = 6 4 ) 。 8 ( 3 1 ) ( 3 2 ) ( 3 3 ) ( 3 4 ) ( 3 5 ) 东北托学硕士学位论文 3 a i f 铜水温度调节的研究 升温叫归方程即 y = 0 0 7 + 6 4( 3 6 ) 优化前随机抽取1 3 炉钢水在精炼处理时消耗用铝和升温的数值，见表3 7 。 表3 7 优化前消耗用铝和升温的数值对比表 t a b l e3 , 7t e m p e r a t u r ev a r i a t i o na n da i c o n s u m p t i o n 钢种 炉号 加铝量，k g升温值， b g 2 3 5 b0 2 1 3 5 6 81 5 7 8 2 9 8 b g 2 3 5 b0 2 2 2 3 4 59 8 2 1 4 5 b g 2 3 5 b0 2 2 1 2 3 62 0 1 6 2 2 8 b g 2 3 5 b0 2 1 2 4 5 72 2 6 5 3 8 5 b g 2 3 5 b0 2 11 8 9 8 1 8 7 82 4 5 b g 2 3 5 b0 2 1 5 6 7 2 2 5 6 22 8 6 b g 2 3 5 b 0 2 3 4 5 6 81 9 8 8 2 2 5 b g 2 3 5 b 0 2 3 3 2 4 82 1 2 4 1 9 6 b g 2 3 5 b0 2 1 3 2 5 6 1 2 3 5 1 7 8 b g 2 3 5 b0 2l4 5 5 9 2 2 6 8 2 5 6 b g 2 3 5 b 0 2 2 0 6 9 52 0 1 2 4 0 2 b g 2 3 5 b0 2 1 3 2 5 6 1 9 8 82 2 5 b g 2 3 5 b0 2 1 2 3 3 2 51 2 2 4 1 0 5 芝 堰 末 餐 加铝量k g 图3 2 优化前消耗用铝和升温的数值关系图 f i g 3 2r e l a t i o nb e t w e e nt e m p e r a t u r ev a c a t i o na n da i c o n s u m p t i o n b e f o r e o p t i m i z a t i o n 从l ：网可以看出，每加入l o o k g 铝，可使1 5 0 t 钢水升湍13 4 c 。每爿温 9 东北大学硕士学位论文 3a h f 钢水温度调节的研究 5 ，需加入3 9 k g 铝。实际铝的利用率为7 6 9 ，其它2 3 1 的铝进入钢中 成为酸溶铝或卷入渣中。其结果为升温时间长、铝的损失大及升温效果不良 擎。 ( 3 ) 优化后升温效果 氧铝比为0 8 1 0 ；升温回归方程如下： y = 0 1 8 x 1 4 8( 3 7 ) 优化后随机抽取6 炉钢水在精炼处理时消耗用铝和升温的数值，见表3 8 。 表3 8 优化后消耗用铝和升温的数值对比表 t a b l e3 8t e m p e r a t u r ev a r i a t i o na n da i c o n s u m p t i o n 芝 g 恒 k 嚣 图3 3 优化后消耗用铝和升温的数值关系图 f i g 3 3r e l a t i o nb e t w e e nt e m p e r a t u r ev a r i a t i o na n da ic o n s u m p t i o n a f t e ro p t i m i z a t i o n 从i i 图可以看出，每加入l o o k g 铝，平均可使每炉钢水升温1 6 5 2 。c 。每 _ ) = f 温5 ，需加入3 2 k g ：实际际铝的利用率为9 3 7 。其结果为铝的利用率 查些垄堂竺主兰堡垄查 ! 垒翌! 塑查墨些塑羔苎堡垒 提高了1 6 8 ，缩短了升温时间。 3 2 3 3 钢水成份变化对比及分析 表3 9 优化前升温前后成份对比 塑! 坦i ：! ! 巴e ! 坐i ! ! 三! ! ! 鼹堂! ! 堡! e ! i 磐! ! ! 婪2 1 升堂前升导后合金竺入量 s i 烧损m n 烧损 序号 兰兰堕磊