顶底复合吹炼工艺.doc

顶底复合吹炼工艺1、 什么是顶底复合吹炼工艺，它与顶吹工艺相比有哪些特点?顶底复合吹炼工艺也称复吹工艺，就是从转炉熔池的上方供给氧气，即顶吹氧，从转炉底部供给惰性气体或氧气，在顶、底同时进行吹炼的工艺。复吹工艺兼有顶吹工艺与底吹工艺两者之优势。与顶吹工艺相比，复吹工艺有如下特点：(1)显著降低了钢水中氧含量和熔渣中TFe含量。由于复吹工艺强化熔池搅拌，促进钢渣界面反应，反应更接近于平衡状态，所以显著地降低了钢水和熔渣中的过剩氧含量。(2)提高吹炼终点钢水余锰含量。渣中TFe含量的降低钢水余锰含量增加，因而也减少了铁合金的消耗。(3)提高了脱磷、脱硫效率。由于反应接近平衡状态，磷和硫的分配系数较高，渣中TFe含量的降低，明显改善了脱硫条件。(4)吹炼平稳减少了喷溅。复吹工艺集顶吹工艺成渣速度快和底吹工艺吹炼平稳的双重优点，吹炼平稳，减少了喷溅，改善了吹炼的可控性，町提高供氧强度。(5)更适宜吹炼低碳钢神。终点碳可控制在不大于0.03的水平，适于吹炼低碳钢种。综上所述，复吹工艺不仅提高钢质量，降低消耗和吨钢成本，更适合供给连铸优质钢水。2、 复吹工艺有哪几种类型?复吹转炉通常是由顶吹或底吹转炉改建而成，复吹工艺分为两类。一是顶吹氧，底吹惰性气体的复吹工艺；一是顶、底复合吹氧工艺。(1)顶吹氧、底吹惰性气体的复吹工艺。其代表方法有LBE、LD-KG、LD-OTB、NK-CB、LD-AB等。顶部100供给氧气，可采用二次燃烧技术以补充熔池热源。底部供给惰性气体，吹炼前期供N2气，后期切换为Ar气。供气强度(标态)在0.030.12m3(tmin)范围。属弱搅拌工艺类型。底部多使用集管式、或多孔塞砖、或多层环缝管式供气元件。 (2)顶、底复合吹氧工艺。其代表方法有BSC-BAP、LD-OB、LD-HC、STB、STB-P、K-BOP等。顶供氧气比为6095，底供氧气比为405。供气强度(标态)波动在0.202.0m3/(trmin)；底部供气元件多使用套管式喷嘴，中心管供氧，环管供天然气、或液化石油气、或油做冷却剂。此工艺属于强搅拌工艺类型。有的底部还可以喷入石灰粉剂。(3)强化冶炼，提高废钢比的复吹工艺也称KMS法，可以从底部喷嘴喷入煤粉，增加热源以提高废钢加入量。3、 复吹转炉对底部供气元件有哪些要求，供气元件结构有什么特点?底部供气元件是复吹技术的核心，有喷嘴型与砖型两大类。无论哪种供气元件，都必须达到分散、细流、均匀、稳定的供气要求。随着生产技术的发展供气元件不断地改进，有过单层管式喷嘴、双层套管喷嘴、环缝管喷嘴、多孔塞砖(MHP型及MHP-D型)和多层环缝管式供气元件等。(1)多孔塞砖。也称多微孔管透气塞砖，是应用较广的底部供惰性气体的元件。多孔塞砖是在耐火材料的母体中插埋许多金属细管，金属管的内径在54mm，一般插埋10150根管，管的下端与供气室相通。气体通过许多金属管呈分散细流进入熔弛，增强了对熔池的搅拌力和吹炼的稳定性。其寿命不能与炉衬祷寿命同步。(2)多层环缝管式供气元件。是由多层同心圆无缝钢管组成。多层环缝管式元件外面套有护砖，然后坐到座砖上，再直接砌筑在炉底中。与多孔塞砖元件相比，多层环缝管式供气元件的缝隙较小，能在气源压力较低的情况下工作，不易堵塞；多孔塞砖供气元件的供气量可根据需要在比较大的范围内进行调节，选择最佳供气强度。4、 复吹转炉底部供气元件的数量与安装位置如何考虑?从炉底供给熔池的气体，通过元件喷出后以气泡的形式上浮，抽引钢水随之向上流动，从而熔池得到搅动。底部供气元件的数量、位置不同，其与顶吹氧流作用引起的综合搅拌效果是有差异的，所得到的冶金效果也不一样。供气元件的数量与转炉吨位、供气元件的类型有关，有安装2、4、8、16个元件者不等。试验与实践表明，供气元件的位置排列在炉底耳轴连接线上，或在此线附近为好，以便在倒炉取样、测温、等待化验结果等操作时，供气元件露出炉液面，保持熔池成分的稳定。例如有些钢厂采用多层环缝管式元件48个，布置在0.40.6D(D为熔池直径)的同心圆上，与炉底耳轴连线中心的夹角为30，冶金效果好。 5、 复吹转炉底部供气气源的选择怎样考虑，其应用情况是怎样的? 复吹工艺底部供气的目的是搅拌熔池、强化冶炼、也可以提供热补偿燃气等。可供应用的气源种类很多，究竟哪种气源合适，应考虑：冶金行为良好、安全、对钢质量无害、制取容易、纯度高、价格便宜、供气时对元件有一定的冷却作用、对炉底耐火材料无强烈的影响等因素综合确定。已应用的气源有N2、Ar、CO、O2、CO2等，但是应用广泛的还是N2气和Ar气。6、 复吹转炉底部可供气源各有什么特点?(1)N2是制氧的副产品，也是惰性气体中价格最便宜的气源。倘若吹炼全程底部供N2气时，即使供氮强度小，钢水中N也会增加0.0030；实践表明，吹炼的前、中期供给N2气，钢水中增氮的危险性很小；因此在吹炼的中、后期恰当的时机切换为其他气体，就不会影响钢质量了。(2)Ar是最理想的搅拌气源，既能保证熔池的搅拌效果，对钢质量又无不良影响；但Ar气资源有限，标态为1000m3/h的制氧机，只能产出Ar气(标态)25m3，且制Ar设备费用昂贵，所以Ar气的价格也较贵。 (3)CO2在常温下是无色、无味的气体。它的冷却效应包括物理效应与化学效应。CO2气体进入熔池会与C反应即CO2+C=2CO，生成的CO气体相当CO2体积的2倍，有利于熔池搅动。CO2CO为吸热反应，这部分化学热对元件起到有效的冷却作用。正是这个反应也使碳质供气元件脱碳，受到一定的损坏。吹炼后期还会发生CO2+Fe=(FeO)+CO反应，生成的(FeO)对元件也有侵蚀作用，所以不宜全程供CO2气。采用吹炼前期供N2气，后期切换为CO2，或CO2+N2的混合气体，这种吹炼模式的冶金效果较好，充分发挥cch对元件的冷却作用，元件寿命有提高。(4)CO是无色、无味，但有剧毒和有爆炸危险的气体。CO气具有良好的物理冷却性能，其冶金效果与Ar气相当。有的研究认为，若采用CO气作为复吹气源时，最好配入一定比例的CO2气体，以不高于10为宜。此外各管路、阀门等部位应有防毒、防爆的设施。(5)O2作为底部气源，其用量最好不超过供氧总量的10，必须同时供给天然气、或丙烷、或油为冷却剂，以对元件遮盖保护。此外，也可用空气或CaCO3的粉剂等为底部气源。7、 确定复吹转炉底部供气强度的原则是怎样的?在设备已经确定的基础上，根据钢种冶炼的需要，建立合理的供气模式。通常是以终渣TFe和钢中O含量的降低作为评价复吹冶金效果的条件之一。若(TFe)含量高，钢中O也高，铁损必然增高，铁合金消耗增多，炉衬寿命会降低，钢质量也受到影响。所以，底部供气制度的关键是控制终渣TFe含量，为此一般在终吹前与终吹后采用大气量、强搅拌工艺。研究发现，进行强搅拌最好时机是在临界C到来之前，否则即便供气强度(标态)高达0.20m(tmin)，终渣的TFe含量降低的效果也甚微。所谓临界C)值是指氧由氧化碳开始转为氧化铁时C的含量。研究还显示，在临界C值到来之前施以中等搅拌强度，并拉长搅拌时间，效果最佳。8、 什么是复吹工艺的底部供气模式？以改善熔池混合状态，增强物质传递速度，促进钢渣反应接近平衡状态为目的的复吹工艺；在底部供气元件、元件数目和位置等底部供气参数确定之后，就要根据原料条件、钢种冶炼的要求，达到最佳冶金效果的供气压力与流量为供气模式。9、 底部供气元件为什么会损坏?经大量的实践与研究表明，底部供气元件的熔损机理主要是：(1)气泡反击。气流通过供气元件以气泡的形式进入熔池，当气泡脱离元件端部的瞬间，对其周围的耐火材料有一个冲击作用，称此现象为“气泡反击”。底部供气流量越大，反击频率也越高，能量越大，对元件周围耐火材料的蚀损也越严重。(2)水锤冲刷。在气泡脱离元件端部时，引起钢水的流动，冲刷着元件周围的耐火材料，这种现象称为“水锤冲刷”。供气流量越大，对耐火材料的“水锤冲刷”也越严重。(3)凹坑熔损。由于气体与钢水的共同冲刷，在元件周围耐火材料形成凹坑，有的也称其为“锅底”；凹坑越深，对流传热也越差，更加剧了对耐火材料的蚀损。由于上述现象的共同作用，供气元件被损坏。10、 底部供气元件端部的“炉渣-金属蘑菇头”是怎样形成的?从炉渣金属蘑菇头的剖析来看，它是由金属蘑菇头气囊带、放射气孔带、迷宫式弥散气孔带3层组成。开炉初期，由于温度较低，再加上供入气流的冷却作用，金属在元件毛细管端部冷凝形成单一的小金属蘑菇头，并在每个小金属蘑菇头间形成气囊。通过粘渣、挂渣和溅渣，有熔渣落在蘑菇头上面，底部继续供气，并且提高了供气强度，其射流穿透渣层，冷凝后即形成了放射气孔带。落在放射气孔带上面的熔渣继续冷凝，炉渣金属蘑菇头长大。此时的蘑菇头，加大了底部气流排出的阻力，气流的流动受到熔渣冷凝不均匀的影响，随机改变了流动方向，形成了细小、弥散的气孔带，又称迷宫式弥散气孔带。从迷宫式弥散气孔带流出的流股极细，因此冷凝后气流的通道也极细小(1)；钢水与炉渣的界面张力大，钢水很难润湿蘑菇头，所以气孔不易堵塞。从弥散气孔流出的气流又被上面的熔渣加热，其冷却效应减弱，因而蘑菇头又难以无限长大。炉渣-金属蘑菇头就是这样形成的。11、 炉渣-金属蘑菇头有哪些特点?(1)炉渣-金属蘑菇头可以显著地减轻“气泡反击”、“水锤冲刷”，完全避免形成“凹坑”。(2)炉渣金属蘑菇头具有较高的熔点和抗氧化能力，在吹炼过程中不易熔损，并具有良好的透气性，不易堵塞。 (3)能够满足吹炼过程中灵活调整底部供气的技术要求。(4)通过蘑菇头流出的气体分散、细流，对熔池的搅拌均匀。所以称炉渣金属蘑菇头为“永久蘑菇头”，能够使供气元件长寿，从而提高了复吹率。武钢在90t转炉上应用于相应技术措施，供气元件寿命能与炉衬寿命同步，并突破了万炉大关，最高已达到19238炉，复吹率为100。 12、 从哪些方面来维护复吹转炉的底部供气元件?(1)底部供气元件设计合理，使用高质量的材料，严格按