大型转炉炼钢工艺参数优化的研究
​于腾腾 贺继成 王盛杰
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​于腾腾 贺继成 王盛杰,. 大型转炉炼钢工艺参数优化的研究[J]. 冶金学报,2025.3. DOI:10.12721/ccn.2025.157012.
摘要: 钢厂在运行与发展过程中转炉炼钢工艺的开展情况对于钢厂的生产效能、炼钢效果有着极大的影响。因此,在钢厂发展阶段,应重点针对转炉炼钢工艺的整体开展情况进行细化分析,了解各项工艺在进行过程中所产生的问题,后续结合实际情况提出切实可行的优化措施,保证钢厂的稳定发展,提高钢厂的经济效益。基于以上观念,本文接下来针对大型转炉炼钢工艺进行分析,论述工艺参数优化的措施。
关键词: 转炉炼钢;工艺参数;氧枪喷头;优化措施
DOI:10.12721/ccn.2025.157012
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引言:在经济市场竞争日益激烈的大背景下,我国钢厂企业想要在市场中占据一席之地,就需要不断提高企业的经营效益。而转炉炼钢成本占据炼钢总成本的80%以上,是钢厂在发展过程中所开展的重要生产项目。因此,为不断提高钢厂的竞争力,应重点针对转炉炼钢工艺的开展情况进行细化分析,明确吹炼工艺在应用过程中所产生的问题,由此优化工艺参数,提高吹炼工艺的应用效果。

一、大型转炉炼钢工艺施工情况

转炉炼钢工作的开展情况对于钢厂的发展有着极大的影响,为进一步提高转炉炼钢的效率,就应针对转炉炼钢工作在进行过程中所产生的实际问题进行分析,探讨问题发生的原因,找到解决问题的途径[1]。对此,在调查研究阶段结合具体的钢厂生产案例进行分析,将每炉的铁水吹炼前后结果进行取样对比,进而明确转炉炼钢工业在开展过程中的主要问题。在研究过程中发现吹炼前期的脱磷率较低。针对唐钢某钢厂的吹炼前脱磷数据进行分析,其脱磷率达到46.25%,数值较低。通过数据对比与分析,能够了解到唐钢某钢厂转炉炼钢工作,在开展过程中整体的炉渣脱磷能力利用程度不够理想,并且在后续操作过程中通过检验吹氧5分钟后的炉渣样本,发现了在样本中含有较多的石灰块,并且部分石灰块已经出现了粘连的情况。在操作期间很难进行脱磷反应。而化渣问题是冶炼中需要重点关注的一项内容,在冶炼后期,由于平均脱磷率较低,导致钢铁质量方面很难有效把控,难以真正达到预期标准。

二、大型转炉炼钢工艺参数优化措施

(一)氧枪喷头参数选择与优化

针对钢厂转炉炼钢的整体结果进行分析,能够了解到转炉炼钢工艺在应用过程中最终炼钢的结果难以达到预期标准的主要问题是初期的化渣不好,而想要有效的解决实际问题,可以通过优化喷头参数来实现。在优化调整喷头参数后,能够更加适宜的增加喷孔,进而提升氧射流对于熔池搅拌能力的影响,减少化渣问题的产生。在转炉氧枪系统中,氧枪喷头是系统内部较为关键的部件之一。氧枪喷头的参数设计对于氧枪最终的使用效果、使用性能、炼钢的整体生产情况有着极大的影响[2]。因此,为有效提高转炉炼钢期间钢的质量产量,降低原材料和成本的消耗情况,应重点针对氧枪喷头的参数设置进行细化分析。

针对某钢厂转炉炼钢过程中的氧枪喷头参数情况进行整合,能够发现钢厂现阶段所使用的氧枪喷头存在着供氧强度较大、化渣效果较差、穿透深度过大以及冲击面积较小等缺点。由此,转炉氧枪系统在应用过程中很容易造成冶炼过程中钢水脱磷率较低、喷溅严重的情况,既提高了冶炼的成本,也降低了钢铁冶炼的质量。基于以上问题,在转炉炼钢过程中针对氧枪喷头的参数进行细化调整,其主要参数调整情况如下所示:1、喉口直径:43.6-41.3mm;2、出口直径:55.65-13.6mm;3、喷孔夹角:13-15°;4、马赫数不变;5、供氧强度:3.0~3.5-2.8~3.2(m3·t-1·min-1)(以上数字的变化主要是改进前与改进后的对比)。针对参数内容进行分析,能够发现在调整过程中将喉口直径、出口直径、供氧强度的数值进行合理的降低,并且提高喷孔夹角的度数,由此保证转炉氧枪系统在应用过程中能够减少喷溅的情况。

在氧枪喷头参数改进后,整合后续的应用情况,其数据对比如下所示:石灰消耗:43.8-41.4(kg·t-1)、喷溅率:5.64%-1.87%、一次拉碳去磷率:85.3%-86.6%。整合数据对比内容,能够了解到在调试氧枪喷头的相关参数内容后,能够有效降低脱碳的速度,使得冶炼过程中熔池的反应情况更加平稳,减少了喷溅现象的产生,也有效地提高了去磷率。因此。在改进过程中适当地降低了氧枪喷头的供氧强度,结合后续的应用情况进行分析,能够了解到在降低供氧强度后,有效提升了化渣的效果,增高了脱磷率。

(二)吹底系统参数选择与优化

转炉炼钢工作开展过程中会应用到转炉复吹技术,在技术应用期间,底吹空气元件是较为重要的设备之一。因此,为保证转炉炼钢的质量与最终的效果,应针对底吹供气元件的选择、分布位置进行细化分析,调整相关的参数内容,由此提高复吹技术的应用效果。针对某钢厂的转炉炼钢开展情况进行全面的整合,发现该钢厂内部的转炉底吹系统已经应用了10余年的时间,在长期的应用下系统内部的供气元件出现了选型、布置位置不合理的情况,进而导致控制程序出现了部分问题,使得转炉冶炼中氧含量较高,碳氧基为0.003,复吹冶金效果也难以达到预期的标准。

由于底吹系统在应用过程中也体现出了部分问题,使得底吹供气元件其底吹效果较差,应用寿命时间较短。因此,在钢厂发展运行过程中积极引入新型的环缝式底吹腔作为供气元件,全面提高了底吹技术的应用效能,保证了底吹系统的应用效果。在底吹系统改进过程中,其工艺的参数变化如下表所示:

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表 1底吹供气组件工艺参数对比

三、大型转炉炼钢工艺参数优化建议

在我国经济和科学技术的支撑下,钢厂在发展过程中应针对转炉炼钢的开展情况进行细化分析,提高转炉炼钢工艺的应用效果。基于以上观念,在优化转炉炼钢工艺参数过程中应开展更加合理、有效管控。一是精细化管理。在钢铁生产过程中,转炉炼钢的实际情况受到吹炼工艺的直接影响。因此,在钢厂发展过程中,应开展精细化管理针对转炉炼钢的整体过程进行全面整合、细化分析,进而明确现阶段工艺参数的主要问题。后续根据转炉炼钢的目标要求进行论述,提出切实可行的工艺参数优化措施。二是自动化管理。在信息技术快速发展的大背景下,转炉炼钢工艺在进行过程中也会应用到部分技术手段,提高转炉炼钢的智能化。因此,在转炉炼钢工艺参数优化过程中,可以全面提高转炉炼钢的自动化,增强生产数据管理的透明化、产品品质质量监控的标准化、设备巡检管理的科学化、能源使用管理的可视化等,由此确保转炉炼钢工艺在进行过程中能够得到相关人员的全面监控、有效调整。

结束语:综上所述,在优化大型转炉炼钢工艺的参数内容时而相关工作人员需要重点针对现阶段的吹炼工艺开展情况进行分析,明确吹炼工艺在进行过程中所产生的主要问题,后续可以重点针对氧枪喷头、底吹系统参数内容进行分析,结合实际情况调整工艺的参数值,由此提高吹炼工艺的应用效果,降低转炉炼钢的成本,提高钢厂的经营效益。

参考文献:

[1]杨帆.转炉炼钢控制工艺优化实践[J].山西冶金, 2023, 46(1):122-123.

[2]舒宗富,黄春平,张耀祖,等.激光熔覆Ti60合金的工艺参数优化及组织性能研究[J].中国激光, 2024, 51(12).

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