100 t 转炉钢水窄成分控制的实践与效果

关会远， 贺亚龙

（河钢集团邯钢公司三炼钢厂， 河北 邯郸 056015）

邯郸钢铁集团三炼钢厂（以下简称三炼钢厂）现有100 tLBE 转炉4 座，承担着邯钢500 万t 的年产能。从2010 年9 月以后由于一炼钢拆除，每个炼钢分厂都顶着巨大的产量压力，如何加快冶炼节奏已经成了一个不容忽视的问题。在保证产量的同时，更要顾及到成本的压力，为此，三炼钢厂相关人员积极挖潜增效，提出窄成分控制的概念。通过实践摸索取得了较好的效果。

1 钢水工艺流程

一般钢种工艺流程：铁水→转炉→LF→连铸。特殊钢种工艺流程：铁水→转炉→LF→RH→连铸（双联工艺）。

通过转炉不断优化工艺，出钢过程中，加强钢水吹氩操作，促进钢水成分均匀，保证炉后钢水成分具有代表性，提供优质钢水到精炼工序。精炼处理过程中只需要进行微调，不占用过长的精炼时间，便可进行浇注。窄成分控制降低了精炼处理难度，缩短了钢水精炼时间，生产节奏和产能得以提升[1]。

2 炉后部分钢种窄成分控制要求

合金实行窄成分控制，锰的控制范围规定精炼进站第一个样“判定下限-7 到判定下限”为命中，铌和钒的控制范围为成品样“判定下限到内控下限+3”为命中，精炼取样后再按照精炼窄成分控制要求进行合金微调（见表1）。

3 窄成分在实践过程中所出现的问题

3.1 装入制度对钢水窄成分控制的影响

装入制度决定操作稳定、钢水质量及其他技术经济指标的重要因素之一。要想达到好的钢水质量，稳定装入量是转炉冶炼一项必要的措施。三炼钢装入量控制在119～124 t，无混铁炉采用铁罐直兑，铁罐称重有多有少，容易造成装入量不稳定。装入量过小，不仅产量下降，还容易造成合金配高，造成浪费；装入量过大，容易产生喷溅，操作困难，钢水成分容易配不够，增加精炼合金调整负担，精炼时间延长。因此稳定装入量保生产稳定顺行，才能为成分质量稳定提供保障。

表1 转炉部分钢种进站窄成分要求 %

3.2 钢水过氧化对钢水窄成分的影响

钢水过氧化导致钢水中氧含量比较高，钢水质量差，使得炉后钢水成分命中率降低，还会影响钢坯的质量。

过氧化钢水中w[O]通常在（800～1 600）×10-6左右，严重的甚至达到2 000×10-6以上。在实际生产过程中无法准确测量这种过氧化钢水的氧含量，因此很难确定预脱氧剂、终脱氧剂的加入量，更难把握在不同的脱氧条件下合金元素的回收率，操作人员只能凭借经验进行脱氧合金化操作，因此容易出现钢水成分不够或者超标的现象。过氧化钢水大量脱氧产物在后续的精炼过程中并不能完全得到有效的去除，容易在钢坯中形成夹杂。试验表明，三炼钢厂钢坯中夹杂物平均含量为0.004 5%，而过氧化钢水因为没有足够长的时间使得夹杂上浮使得钢坯中夹杂物高出平均水平一倍以上，达到0.010 左右。降低钢水过氧化是提高钢水质量的前提，而且能够降低合金料消耗。

3.3 转炉终点命中率对钢水窄成分的影响

终点命中率包括终点碳含量和终点温度。终点控制是转炉转炉炼钢控制的关键。终点控制不当会造成一系列危害。例如：后吹时渣中TFe 增加，氧耗合金消耗增加，炉衬寿命降低等。

终点命中率是转炉炼钢的一项重要技术经济指标。图1 是终点碳与钢中氧含量的关系图。

图1 终点碳含量与氧含量的关系

由图1 可知碳含量低时，钢水中氧含量增加，增加了合金消耗。对窄成分控制增加了难度。

钢水温度高，增加钢中氧含量，增加消耗。同样影响窄成分控制。

三炼钢厂靠经验炼钢，人工测温取样，无副枪，无法实现成分温度动态控制，终点命中率相对自动化炼钢较低。

3.4 转炉炉渣对钢水窄成分的影响

抓好转炉出钢操作是保证钢水质量的重要环节，除了维护好出钢口，还要做好挡渣操作。

转炉炼钢过程中，钢水的合金化大都在钢包中进行。而转炉内的高氧化性炉渣进入钢包会使钢水与炉渣发生氧化反应，造成合金元素收得率降低，并使钢水产生回磷和夹杂物增加[2]。钢水中转炉炉渣多时会影响精炼的效果，物料消耗增加。因此维护好出钢口，做好挡渣出钢是目前冶炼洁净钢的必要手段之一，目的就是能够准确控制钢水成分。

3.5 合金吸收率对钢水窄成分的影响

合金元素的吸收率又称收得率或回收率（η），是指进入钢中合金元素的质量占合金元素加入总量的百分比。所炼钢种、合金加入种类、数量和顺序、终点碳以及操作因素等，均影响合金元素吸收率。

吸收率=（合金元素进入钢中质量/合金元素加入总量）×100%。

不同合金元素吸收率不同；同一种合金元素，钢种不同，吸收率也有差异。影响合金元素吸收率的因素主要有：

1）钢水的氧化性。钢水氧化性越强，吸收率越低，反之则高。钢水氧化性主要取决于终点钢水碳含量，所以，终点碳的高低是影响元素吸收率的主要因素。

2）终渣TFe 含量。终渣的TFe 含量高，钢中氧含量也高，吸收率低，反之则高。

3）终点钢水的余锰含量。钢水余锰含量高，钢水氧含量会降低，吸收率有提高。

4）脱氧元素脱氧能力。脱氧能力强的合金吸收率低，脱氧能力弱的合金吸收率高。

5）合金加人量。在钢水氧化性相同的条件下，加入某种元素合金的总量越多，则该元素的吸收率也高。

6）合金加入的顺序。钢水加入多种合金时，加入次序不同，吸收率也不同。对于同样的钢种，先加的合金元素吸收率就低，后加的则高。倘若先加入部分金属铝预脱氧，后继加入其他合金元素，吸收率就高。

7）出钢情况。出钢钢流细小且发散，增加了钢水的二次氧化，或者是出钢时下渣过多，这些都降低合金元素的吸收率。

8）合金的状态。合金块度应合适，否则吸收率不稳定。块度过大，虽能沉人钢水中，但不易熔化，会导致成分不均匀。但块度过小，甚至粉末过多，加入钢包后，易被裹入渣中，合金损失较多，降低吸收率。

合金吸收率对钢水窄成分控制至关重要，另外合金含量也会影响钢水成分。应采取各种措施稳定合金吸收率，稳定钢水成分。

4 实现钢水窄成分控制的措施

4.1 稳定装入制度，优化铁水条件

稳定装入能够加快冶炼节凑，优化铁水条件，能够降低转炉冶炼操作难度，达到平稳冶炼的目的，窄成分控制做保证。本厂积极与炼铁沟通，保证铁罐出铁量，每罐皮质量，毛质量，净质量在铁水进厂前即可预知。兑铁人员根据天车称重显示，把好装入关，采用表格形式记录每一炉的铁水废钢加入数量，确保装入量在119～124 t 之间。操作工在冶炼前对装入量有了比较准确的了解，给下一步配加合金提供了准确的依据。在保证钢水窄成分控制的情况下，不仅节省了合金消耗，而且为精炼工序提供了比较优质的钢水。

4.2 维护好转炉底吹，降低钢水氧化性

三炼钢厂转炉为可拆卸活炉底，炉底周围和炉缸接触的捣打缝区域是转炉炉底的薄弱环节，炉役中后期视炉底下降情况，经常要补炉底操作，给转炉底吹维护带来难度。为此，制定了转炉补炉底操作规范，补炉底之前将底吹流量手动调至最大，直至补完炉冶炼一炉钢后，再将转炉底吹回复自动，以防堵塞转炉底吹。

炉役中后期，采用底吹快换技术，将堵死的部分底吹砖进行更换，保证底吹效果。

日常操作中每班测量炉底，控制炉底上涨下降在合理范围，减少后吹和剩钢炉次对炉底透气砖的损害。

4.3 加强职工操作技能培训，提高职工冶炼水平

目前转炉岗位工技能水平高低不一，为进一步强化职工操作水平，适应当前紧张的生产形势，结合各岗位操作要求，严格执行工艺纪律，执行标准化操作。车间组织相关技术人员对职工进行详细的培训，对于操作实践中发生的事故从理论到实践详细给职工解释，制定预防措施。

4.4 提高转炉终点命中率，一次拉碳操作水平

提高终点命中率在加快冶炼节凑的同时，对钢水质量也有好处。合金吸收率稳定，利于钢水成分控制。

一次拉碳优点很多，终渣氧化性弱，钢水收得率高，对炉衬侵蚀小，钢水中有害气体少，钢水纯净，合金消耗少，氧耗低。

一次拉碳出钢对于无副枪的厂子来说具有一定的难度，通过观看火焰，炉前取大样双管齐下提高一次拉碳命中率，取得了不错的效果，从以前的10%提高到现在的40%以上。一次拉碳使得炉后终点更容易控制，窄成分控制率也进一步提高。

4.5 维护好出钢口，做好挡渣操作

转炉出钢口要保持一定的直径、长度、合理的角度，以维持合适的出钢时间。出钢口变形扩大，出钢钢流发散，甚至会大流下渣，导致钢中夹杂增多，而且降低了合金吸收率。出钢时间过短，合金未能得到充分融化，成分不均匀。出钢时间过长，温降大，钢流二次氧化加大，影响窄成分控制。

挡渣操作作为生产洁净钢的必要手段，加强挡渣操作，能够降低合金消耗，减少回磷，本厂采用挡渣帽挡住出钢时的前期渣，采用挡渣锥挡住出钢时后期下渣，最后用滑板挡渣，将下渣量降到最低。这样有效地避免了转炉炉渣进入钢包，降低钢水氧化性。

5 窄成分应用的效果

推行窄成分控制以来，转炉工序从制约窄成分控制的各个环节展开攻关，精确铁水入炉条件，加强职工技能，提高终点命中率，完善挡渣操作等，取得了不错的效果（见表2）。

表2 钢水窄成分命中率 %

6 结语

通过一系列的举措，转炉装入量装准率达到99.1%，挡渣命中率达到97.14%，三炼钢厂降低合金消耗平均月创效100 万元，转炉窄成分控制控制达到60%以上。