复吹转炉炉衬冲刷及溅渣冷态模拟研究.pdf

复吹转炉炉衬冲刷及溅渣冷态模拟研究 蔡 伟 1 杨利彬1 王 东2 于文涛2 郑从杰1 佟溥翘1 1 钢铁研究总院冶金工艺研究所 2 首钢迁安钢铁有限责任公司炼钢分厂 摘 要 利用冷态模拟的实验方法 研究了迁钢转炉冶炼过程炉衬冲刷情况 并针对冲刷严重区域考察了不同溅渣 枪位 留渣量的溅渣效果 实验结果表明 熔池附近炉衬的冲刷侵蚀最严重 随着炉壁高度的增加冲刷逐渐变小 炉底冲刷侵蚀较轻 采取留渣量 48kg t 顶枪枪位 403mm 的溅渣工艺 熔池附近炉衬溅渣效果最好 关键词 复吹 冷态模拟 冲刷 溅渣 Water Model Study on BOF Lining Washing and Slag Splashing Cai Wei1 Yang Libin1 Wang Dong2 Yu Wentao2 Zheng Congjie1 Tong Puqiao1 1 Metallurgical Department of Central Iron and Steel Research Institute 2 Steelmaking Plant of Shougang Qianan Iron and Steel Co Ltd 1 Abstract Based on water model simulation the BOF lining washing erosion and the relevant salg splashing study was carried out The result show that the lining washing erosion close to bath line area was severe the lining washing erosion of BOF hearth was soft Adopting the slag splashing technology of 48kg t slga left amount and 403mm lance height lining close to bath line area gained the fast slag splashing speed Key words combind blowing water model simulation washing erosion slag splashing 1 引言 转炉炉衬耐火材料直接与高温钢水 氧化性炉渣和炉气接触 持续承受物理冲刷和化学侵蚀 1 2 高速 流动的钢水 炉渣冲击转炉炉衬形成冲刷侵蚀 物理冲刷对化学侵蚀有一定的促进作用 是转炉内衬侵蚀的 主因之一 3 转炉炉衬各个部位的侵蚀程度不同 找出转炉炉衬侵蚀严重的区域并针对该区域采取针对性的 溅渣工艺是取得良好溅渣效果并延长转炉寿命的有效途径 本文针对迁钢 210t 转炉 通过实验室冷态模拟实验 研究了炉衬不同部位的冲刷情况 并针对冲刷严 重部位 比较了不同留渣量和溅渣枪位对溅渣效果的影响 制定了对应的溅渣工艺 2 转炉炉衬冲刷及溅渣冷态模拟实验 2 1 实验装置 冷态模拟实验装置见图 1 实验所用的有机玻璃模型按 1 8 3 比例制作 炉衬冲刷模拟实验中 采用硼 砂砖模拟炉衬耐火材料 4 硼砂砖经过 4t 的静压机一次压制而成 经切块 磨平后 粘结在转炉水模型的内 壁 溅渣模拟实验中 沿炉壁从高到低的部位 分布安装 5 个取样位 蔡伟 男 硕士 cwlyfx146 第八届 2011 中国钢铁年会论文集 8 352 图 1 实验装置示意图 1 转炉模型 2 硼砂砖 3 溅渣取样位置 2 2 实验方法及参数 冲刷模拟实验中 设定好冶炼参数 待吹炼稳定后 测量硼砂砖的厚度变化 溅渣实验中 用溅渣管将 溅起的渣滴引入烧杯中 3min 停吹后称取每个烧杯的渣液量 研究不同位置溅渣量的分布规律 根据修正佛鲁德准数相等 1 计算实验顶 底吹流量 2 1 2 1 V V 实 模实 实 d d sa w a 式中 a为室温 20 时的空气密度 kg m3 实为原型吹炼气体的密度 kg m3 w为水的密度 kg m3 s 为原型液体密度 kg m3 g 为重力加速度 m s2 d模 d实为模型和原型的喷枪出口直径 mm Va V实为 模型和原型的喷枪出口气流速度 m s 冲刷 溅渣模拟实验 采用固定的顶 底吹流量 见表 1 表 1 实验顶 底吹流量 组别 顶吹流量 m3 h 1 底吹流量 m3 h 1 原型值 44000 504 冲刷实验 模型值 88 2 1 01 原型值 44000 504 溅渣实验 模型值 120 2 1 38 根据几何相似原理 计算冲刷实验的枪位 指枪头到液面的距离 溅渣实验的枪位 指枪头到炉底距 离 和溅渣留渣量 分别见表 2 表 3 和表 4 表 2 冲刷实验顶枪枪位 方案代号 A1 A2 A3 原型枪位 m 1 6 2 0 2 4 模型枪位 mm 192 241 289 表 3 溅渣实验顶枪枪位 方案代号 B1 B2 B3 B4 B5 B6 原型枪位 m 2 35 2 6 2 85 3 1 3 35 3 6 模型枪位 mm 283 313 343 373 403 433 复吹转炉炉衬冲刷及溅渣冷态模拟研究 8 353 表 4 溅渣实验留渣量 方案代号 C1 C2 C3 C4 原型渣量 t 5 10 15 20 渣钢比 kg t 1 24 48 72 95 模型渣量 kg 2 65 5 3 7 95 10 6 3 实验结果及分析 3 1 炉衬冲刷实验 不同枪位枪位炉衬冲刷模拟实验结果见图 2 可以看出 采用不同枪位 炉底冲刷程度相差不多 为 2mm 左右 液面上下 50mm 的熔池部分炉衬冲刷最为严重 冲刷深度为 4 7mm 随着枪位的升高 炉衬熔池部 分冲刷深度逐渐增加 熔池以上炉壁部分随着高度的增加 冲刷侵蚀程度逐渐变弱 随着枪位的升高 熔池 部分以上炉衬冲刷深度逐渐减弱 0100200300400500600700800 0 2 4 6 8 10 12 14 炉壁部分熔池部分 192mm 241mm 289mm 冲刷深度 mm 距炉底中心线性距离 mm 炉底部分 图 2 熔池冲刷实验结果分析 3 2 溅渣实验 由冲刷模拟实验结果可知 熔池部位炉衬冲刷较为严重 溅渣实验针对提高熔池部位的溅渣量进行研究 不同留渣量 溅渣 5min 时熔池部位溅渣速度分别见图 3 可以发现 留渣量小于 48kg t 时 随着留渣量的 增加溅渣速度迅速增加 留渣量大于 48kg t 时 随着留渣量的增加溅渣速度有所增加 但趋势变缓 留渣量 的多少决定了溅渣起渣时间 合适的留渣量将保证溅渣量的情况下 提高溅渣效率 1 因此 合适的留渣量 应为 48kg t 图 3 熔池部位溅渣速度与留渣量的关系 第八届 2011 中国钢铁年会论文集 8 354 不同枪位决定了渣在炉衬不同部位的分布 1 熔池部位炉衬溅渣速率与枪位的关系见图 4 各个留渣量 下 枪位对溅渣量的影响趋势相同 图中溅渣速率为各留渣量结果的平均值 可以发现 枪位低于 403mm 实际枪位 3 35m 溅渣速度随着枪位的升高而增加 高于 403mm 的枪位时 溅渣速度反而下降 顶枪枪位 为 403mm 时 熔池部位附近溅渣速率最高 图 4 熔池部位溅渣速度与枪位的关系 4 结论 1 钢液线附近的熔池部位耐材冲刷最为严重 熔池部位的冲刷深度随着枪位的升高而加重 2 随着炉壁高度的增加冲刷侵蚀程度变小 炉底冲刷最轻 3 留渣量为 48kg t 枪位为 403mm 实际枪位 3 35m 能够保证熔池部位炉衬溅渣效果 参 考 文 献 1 苏天森 刘浏 溅渣护炉技术 M 北京 冶金工业出版社 1998 2 佟