音平控渣技术在冶炼高铬高锰铁水的应用

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1、冶金之家网站音平控渣技术在冶炼高铬高锰铁水的应用孙海军1，陈嘉颖1，佟溥翘2，蔡伟2(1.河北津西钢铁集团股份有限公司炼钢二厂，河北迁西064302;2.钢铁研究总院工艺所，北京100081)摘要：津西二炼钢厂100t顶底复吹转炉应用音平控渣技术改善了转炉冶炼化渣，有效地控制了喷溅、返干。转炉一次倒炉率从79.22%提高到81.16%，平均班生产炉数从14.7炉提高到15.4炉。转炉炉衬得到了良好的维护，降低了渣料和钢铁料消耗，大大提高了操作工的技术水平，实现了分级量化管理。采用这一技术后，每年可节约炼钢成本约729.0

2、5万元。关键词：炼钢;转炉;音平控渣技术;目前国内外应用于转炉吹炼过程的动态控制技术主要有副枪动态控制技术、炉气分析动态控制技术和音平控渣技术等[1-5]。转炉音平控渣技术采用先进的计算机应用技术，通过现场音平信号采集设备、仪控、电控等组成一个完整的控制系统[6-8]，可实现对转炉吹炼过程化渣状况的连续监测。该技术通过计算机全程监控、存储生产数据，并显示指导操作，为全面生产管理和自动控制创造了条件。河北津西钢铁厂100t转炉冶炼用铁水中含铬、锰水平较高，转炉冶炼过程中易发生喷溅和返干。采用音平化渣控制技术后，有效控制了转

3、炉吹炼过程的喷溅、返干的发生，改善了转炉冶炼过程的化渣效果，使脱磷、脱硫效率得到提高，降低了钢铁料消耗，提高了一次拉碳率，缩短了转炉冶炼周期，使转炉经济技术指标得到显著改善。1音平控渣技术基本原理音平控渣技术是通过安装在转炉挡火墙上的集音管，拾取转炉吹炼过程中从炉口传出的噪声信号，以及溢出炉口的高温炉渣光辐射信号。信号经音平检测仪处理后成为0～5V直流电压信号，0～5V直流电压信号由A/D卡转换为数字量给计算机进行分析和处理，最后在显示屏上以曲线图像的形式表达转炉吹炼过程中的渣况变化。转炉操作工通过观察“音平曲线”的变化

4、趋势，可以了解炉内的化渣过程和变化情况，提前对炉内反应做出正确判断，帮助操作工提高转炉操作控制水平[3-5]。音平控渣设备运行流程原理如图1所示[9-10]。2基本设备条件河北津西钢铁厂生产工艺流程为：炼铁—混铁炉—预处理—转炉—LF炉—异型连铸(大方坯、小方坯)。炼钢区间共有2座100t顶底复吹转炉，转炉炉龄平均为13500炉。每座转炉均装备有副枪，氧枪喷头是四孔拉瓦尔型，外径245mm，喷头出口马赫数1.98，夹角为12°，供氧强度为3.3～3.5m3/(t·min)。津西钢铁厂转炉以冶炼普碳钢为主，一般钢水要求出

5、钢w[C]：0.06%～0.10%，w[P]<0.025%，w[Cr]>0.25%，出钢温度：(1630±10)℃。转炉入炉铁水条件及温度见表1。3音平控渣技术对化渣路线的指导3.1音平控渣图像实例图1(a)中，图像最上部的喷溅标记表明，在吹炼7～13min期间发生了溢渣或喷溅。图1(b)中，音平曲线在4～8min期间，在返干报警线以下运行，表示这段时间发生了炉渣返干现象。图1(c)中，在吹炼3～5min时，音平曲线出现突然上行趋势，表示炉内泡沫渣发展很快，渣面向炉口接近。图1(d)中，曲线突然下行可能是加入渣料批次量较

6、大或部分炉渣中含水，使泡沫渣渣面突然下降暴露了氧气流股所致。冶金之家网站3.2对高铬、含锰冶炼化渣路线的指导河北津西钢铁厂受当前市场影响，原材料变化比较频繁，铁水成分波动较大，且铁水中w[Mn]和w[Cr]均较高。铁水w[Cr]达到0.8%～0.9%。在吹炼高铬铁水时，铬在吹炼前期的低温条件将大量氧化：4[Cr]+6(FeO)=2Cr2O3+6[Fe]ΔfGθm(B)=-342140+86.28×T大量高熔点固相Cr2O3进入渣中，出现了吹炼前期炉渣返干的现象(高熔点的析出物，炉渣黏稠)。从上式中可以看出，铬的氧化是个强

7、放热反应。通过计算，在熔池温度1500℃冶金之家网站、铬质量分数被氧化至0.3%左右、炉渣FeO活度在0.65左右时，上式反应能达到平衡。随着熔池脱碳的进行，熔池温度不断升高，铬的氧化反应会朝逆向进行，铬会逐渐从渣中还原出来，同时生成大量氧化铁引起喷溅。所以入炉铁水铬质量分数超过一定范围，转炉冶炼前期炉渣返干及喷溅均是不可避免的。只有到了吹炼中、后期，在固相Cr2O3还原和FeO大量生成的双重作用下，炉渣返干及喷溅程度会逐步缓解。图1(a)和图1(b)都是吹炼铬含量较高的铁水时，冶炼前期当出现炉渣返干的音平化渣图像。根据

8、音平化渣曲线的指导作用，此时采取的措施应是合理调控枪位、尽快升高熔池温度而非增加前期氧化铁皮或矿石加入量来缩短返干时间，保证合适的炉渣FeO质量分数，从而缓解炉渣返干。河北津西钢铁厂目前铁水w[Mn]达到0.5%～0.9%，在冶炼前期锰氧化生成MnO，它是低熔点氧化物，跟FeO一样既增加液相渣量，又促进高熔点物质(石