新投产炼钢系统降低工序温降实践

刘广全

摘要：本文通过对影响钢水温降因素的研究，掌握了钢水全流程温度变化规律，提出了快速出钢、钢包结盖和合金烘烤等措施，降低了钢水过程温降，转炉出钢温度大幅度降低，连铸拉速和中包温度合格率大幅度提高，大大降低了炼钢工序的各种耐材辅料消耗，铸坯质量合格率也明显的提高。

关键词：温降因素 控制措施 降本提效

0 前言

本炼钢系统为新建投产的新生钢铁基地，目前该炼钢连铸系统投产的主要设备有210t顶底复吹转炉2座，10机10流方坯铸机2台，投产初期，因设备整改不完善、生产组织不流畅、人员技能不扎实等因素，整个炼钢连铸系统的钢水温降大、运行温度高，对系统的耐材侵蚀、操作的稳定性以及铸坯质量都造成了非常大的影响，后厂部专门成立了降低系统温降攻关小组，全面梳理了影响钢水温降的因素，并制定了行之有效的措施。

1 影响钢水温降的因素

1. 1. 转炉终渣状态

转炉终渣的状态是影响出钢过程温降大小的一个重要因素，在出钢过程，如果转炉炉渣粘稠平静状，能够均匀覆盖在钢液表面，会对钢水的热辐射起到一个隔绝减缓的作用；反之，如果炉渣状态稀浮，呈发泡翻腾状，会加大出钢过程钢水的散热。经验数据表明，不同状态终渣状态下的出钢温降相差5_~20℃不等。

1. 2. 提枪至出钢时长

吹炼结束后，能够快速进行出钢操作，可大大减少钢水温度损失，但受限于转炉吹炼终点的稳定性，以及出钢工具物资未准备好等原因，经常会出现提枪之后等终点成分、等钢包的情况，等待出钢过程炉内钢水在底吹搅拌的作用下，钢水热量无端散失。

1. 3. 出钢时间

出钢时间在转炉装入量固定的情况下，主要跟出钢口的使用寿命和内径大小有关，出钢口寿命前期，内径偏小，出钢时间在350_~400s之间，出钢过程温降大；随着出钢口寿命的提高，内径侵蚀冲刷变大，出钢时间开始逐渐变短，在250_~300s之间，出钢温降开始变小。

1. 4. 吹氩时长

吹氩时长是指钢水在钢包内部通过底吹氩气搅拌对钢水进行调节成分温度的时间，系统投产前期主要以生产普通钢种为主，钢种要求吹氩时间一般在5_~20min之间，在满足吹氩工艺要求前提下，钢水吹氩时间越长，温度散失浪费的越多。

1. 5. 钢包包况

钢包包况主要是指钢包自身内部的洁净度以及钢包耐材温度，受钢包倾倒铸余渣的情况影响，有些钢包内部会残留部分铸余渣或者钢水，残留的铸余渣冷却粘附在钢包壁内部，会加大下炉钢的钢水温降；钢包耐材温度受钢包周转时长以及是否加盖影响，包温会在500_~1150℃范围内波动，钢包温度越低，钢水温降越大，反之，则有利于降低钢水温降。

1. 6. 合金温度

合金是在出钢过程加入钢包里面调节钢水成份用的物料，合金加入量的多少以及合金本身的温度，会导致钢水不同的温降，合金加入量越少合金温度越高，钢水的温降会越小，反之会加大钢水的温降。

1. 7. 钢水镇静时长

钢水镇静时长是指钢水结束吹氩至开始浇铸的时间长短，在等待浇铸过程中，钢水的温度会继续降低，该过程中的温降主要是钢包内衬的继续吸热，以及通过渣层和钢包向环境散热，温降速度随钢包容量及温度的不同一般在0.2_~1.2℃/min范围内，等待时间越长，温度降低越多。

1. 8. 连铸拉速

钢水从钢包注入中间包的过程中与出钢过程相似，该过程的温降与铸流的散热、中间包内衬的吸热及液面的散热有关，其中液面散热是主要因素。而连铸拉速的快慢决定了钢水在中间包内的停留时间，拉速越快，钢水在中间包以及钢包内停留的时间越短，钢水温度散失越少。

2. 降低钢水温降的措施

   1. 优化吹炼操作

吹炼操作是炼钢工序的核心工艺，通过优化提高吹炼操作，可解决炼钢工序的大多数问题。为提高转炉终渣符合性，降低出钢过程因炉渣翻腾造成的钢水热量损失，制定了转炉终点压枪时间标准，通过规范转炉终点压枪动作，提高终渣符合性，该措施实行后，转炉终渣状态得到较大改善，出钢过程异常温降损失炉次比从8.65%降低到3.82%。

优化提高吹炼操作带来的另外好处是提高了转炉终点的C-P-T-O命中率，以及一枪出钢率，大大缩短了等样出钢时间，转炉开吹至出钢时间从投产初期的平均21.5min缩短至18.4min，达到了提枪快速出钢的设计效果，这一指标目前还在进一步缩短，开吹至出钢时间的缩短直接可降低出钢温度5_~8℃，效果明显。

1. 2. 控制吹氩时长

钢水吹氩是保障钢水质量的必要措施手段，不同钢种规定了不同的钢水吹氩时间，在满足钢水质量以及工艺要求的前提下，过长的吹氩时间会严重浪费钢水热量。为此，开发了钢水自动吹氩模型和5_~10min吹氩时长合格率指标，通过运用自动化、信息化、指标化等手段规范钢水吹氩操作。

自动吹氩模型包括吹氩时间、吹氩流量的设定，操作人员根据不同氩前温度，选择相应的吹氩模型，减少了吹氩过程的人为干预，吹氩操作更加稳定更加规范。

5_~10min吹氩时间符合率是针对本系统目前所炼的常规钢种设定的，在满足5min的最低吹氩时间标准后，限定最高吹氩时长不能超过10min，否则判定本炉吹氩不合格，通过设定指标管理这一手段，减少了钢水无效吹氩时长。

1. 3. 钢包管理

2.3.1优化钢包组织加快热包周转

系统投产前期，生产组织模式不固定，存在一炉一机、两炉一机、两炉两机等生产组织模式，给钢包的高效周转工作带来了许多困难，后通过建立物流智能跟踪管理系统，实时跟踪显示本系统各工序的生产节奏，以及各区域行车的运行情况，给钢包领航指调人员提供了信息保障，解决了物流组织混乱的局面，钢包周转个数，从一机四包、两机七包，最终做到一机用三包的高效组织模式，钢包周转速度大大提高，钢包内壁温度从平均650℃提高至840℃，给降低钢水温降提供了有利条件。

2.3.2投用钢包加盖设备

钢包加盖设备因工程建设进度影响，在系统投产初期并未上线使用，钢包内壁温度即使在一炉用三包的快速周转模式下，最高也只能达到840℃左右的温度，一度使钢水的平均出钢温度在1680℃以上降不下来，后通过课题攻关模式，在克服种种设备难点的情况下，于投产之后的第三个月，钢包加揭盖设备上线使用，钢包加盖之后，钢包内壁温度得到大幅度提高，从无盖时的平均680℃，提高至1030℃，钢水出钢温度也从1680℃以上，降低到目前平均1652℃左右。

1. 4. 合金烘烤工艺

合金烘烤设备是在转炉出钢之前将所要加入钢包的合金提前放到一个箱体内进行烘烤加热装置，本系统目前所炼钢种平均合金加入量在6000kg左右，如果以常温加到钢水里面进行合金化，钢水温度会降低60_~75℃不等，增加合金烘烤工艺后，可以将合金在加入钢水之前加热至300至500℃之间，可有效降低出钢温度5_~10℃。

1. 5. 高拉快炼减少钢水停留时长

高拉快炼是降低钢水温降的重要措施，通过提高连铸拉速，带动整个炼钢连铸系统的高效运行，缩短钢水在钢包内的停留时间。通过系统攻关，连铸拉速从投产初期的单流2.0m/min，提高至3.2m/min，钢水浇铸周期下降超过10min，开吹至开浇时长由原来的65min降低至55min左右，钢水在钢包内停留的时间越短，钢水的热量损失越小。

3. 实践效果

采取以上措施后，经过投产之后5个月的运行，整个新炼钢系统钢水温度降低明显，钢水温度的降低也带动了其它生产操作技术指标的进步，具体指标对比效果如下表：

指标名称	指标单位	攻关前	攻关后
出钢温度	℃	1685	1652
出钢温降	℃	72	63
吹氩温降	℃	22	17
镇静温降	℃	10	8
浇铸温降	℃	40	32
转炉周期	min	49	42
一枪出钢率	%	75	88
补炉料消耗	Kg/t	0.067	0.032
废钢比	Kg/t	120	232

4. 结论

通过系统分析，厘清了影响钢水温降的现阶段主次因素，并制定了行之有效的对应措施，系统出钢温度得到了大幅度下降，操作指标得到了优化提升，铸坯质量得到了保障，对于一个新建立的炼钢系统而言，系统温度的降低，是投产及顺产的重要基础保障。