針對本鋼煉鋼廠由于轉爐供氧強度不高而嚴重影響產能的問題，通過現(xiàn)場實踐的方法進行了高強度供氧研究、實驗標定和氧槍噴頭的優(yōu)化研究。結果表明：當轉爐供氧強度達到4.0 m3/(t·min)，可縮短供氧時間5.3 min，縮短轉爐冶煉周期至35 min以下，大幅度提高轉爐作業(yè)效率，提高轉爐產能12%；有效解決了轉爐和鑄機的匹配問題，改善轉爐冶金效果；氧槍噴頭的優(yōu)化實現(xiàn)了高強度供氧時的噴濺控制。因此高強度供氧工藝技術的研究和應用可以有效降低冶煉成本。

轉爐作為生產效率較高的可傾動圓筒狀吹氧煉鋼容器，在國內各煉鋼廠應用廣泛，目前本鋼煉鋼廠有7座180 t轉爐，7座鐵水預處理站，精煉處理位11個，連鑄機8臺，實際出鋼量174 t，轉爐爐容比0.82 m3/t，供氧強度2.87 m3/(t·min)，供氧強度大大限制了轉爐作業(yè)效率[1–2]。

高強度供氧可以加快轉爐煉鋼的冶煉反應速度，改善反應的動力學條件，使碳氧反應加快，使脫硫、脫磷反應更接近平衡，從而縮短轉爐供氧時間，提高轉爐作業(yè)率。但是供氧強度過高會引起吹煉過程中噴濺等問題[3-5]，所以確定合理的供氧強度，研究開發(fā)高強度供氧工藝在提高轉爐效率的同時達到降低成本的目的至關重要。

煉鋼工序生產工藝流程

煉鋼工序生產工藝流程如圖1所示。(1)鐵水脫硫：噴吹鎂粉+石灰粉進行鐵水脫硫，鐵水100%經脫硫處理。

(2)轉爐冶煉：180 t頂?shù)讖痛缔D爐，出鋼過程中根據鋼種要求進行脫氧合金化，后期采用滑板擋渣。

(3)精煉：180 t LF、RH精煉爐，按照鋼種要求將鋼中成分調整到目標范圍內。

(4)連鑄：按品種結構及規(guī)格劃分鑄機進行澆鋼。

高強度供氧技術

本鋼煉鋼廠平均氧耗為51.32 m3/t，爐耗氧量為8929 m3，供氧時間為17.86 min。通過開發(fā)高強度供氧模式，供氧流量提高到4.0 m3/(t·min)，供氧時間縮短至12.83 min，在其他條件不變的情況下，冶煉周期從原來的40 min降低到35 min，轉爐產能提高了12%。本鋼煉鋼廠板坯鑄機澆鑄時間為35~37 min，縮短冶煉周期到35 min以下，可以實現(xiàn)爐機匹配，有利于生產節(jié)奏的控制，提高鋼包運轉效率，減少溫度損失，降低生產成本。提高供氧強度首先要解決的問題是吹煉過程中的噴濺問題，供氧強度與爐容比對轉爐噴濺的影響如圖2所示。本鋼煉鋼廠現(xiàn)有轉爐爐容比0.82 m3/t，供氧強度為3.0 m3/(t·min)，供氧流量為31500 m3/h時冶煉操作尚能穩(wěn)定進行，當供氧強度超過3.0 m3/(t·min)則易出現(xiàn)轉爐噴濺及煙塵外溢現(xiàn)象。轉爐內高/內寬與容積/每秒供氧量的關系圖如圖3所示，容積/每秒供氧量與供氧流量的關系如表1所示。本鋼煉鋼廠轉爐內高/內寬在1.55~1.60之間，從圖3中看出，轉爐每小時供氧量在33000 m3/h以下操作噴濺可控，超過這個流量，噴濺難以控制。國內外相關資料表明，本鋼煉鋼廠的供氧流量超過33000 m3/h時會噴濺很嚴重。針對高供氧強度導致噴濺的難題，本鋼煉鋼廠圍繞氧槍噴頭設計、造渣操作和氧槍操作分別進行了優(yōu)化，經過一年來的研究與摸索，實現(xiàn)了供氧流量達到42000 m3/h也噴濺可控。供氧強度實現(xiàn)了4.0 m3/(t·min)，供氧時間小于13 min，達到了國內大型轉爐領先水平，不同鋼廠180 t轉爐供氧強度對比如表2所示。

氧槍噴頭的選擇

本鋼煉鋼廠在改進前應用的噴頭為φ299五孔、流量為30000 m3/h的氧槍噴頭，要實現(xiàn)供氧強度達到4.0 m3/(t·min)，則需要研發(fā)供氧流量可以達到42000 m3/h的氧槍噴頭。經過開發(fā)研究，設計出供氧流量為40000 m3/h的氧槍噴頭(設計氧槍噴頭供氧一般要低于實際需求的流量，在吹煉過程中供氧流量設定為到42000 m3/h)，同時對噴頭喉口直徑和出口直徑進行了優(yōu)化。通過高強度供氧可以提高氧氣流的沖擊面積和沖擊深度，沖擊面積提高19.5%，沖擊深度提高了34.9%，如圖4和表3所示。鋼水在轉爐中鋼水深度一般在1.5~1.6 m，提高供氧強度可以有效地減少鋼水流動的死區(qū)，加快反應速度，達到快速化渣，減少吹煉過程中的攪拌死區(qū)，增加攪動效果等，從而提高了脫磷動力學條件，提高了脫磷率。

造渣操作優(yōu)化

由于供氧強度提高，本鋼對造渣操作步驟也做了優(yōu)化，如表4所示，對造渣物料的加入時間進行了調整，同時制定了一些注意事項，從而避免操作出現(xiàn)意外情況。

氧槍操作優(yōu)化

氧槍操作優(yōu)化如圖5所示，開吹適當提高槍位，吹煉到來渣期時，降槍操作，返干前提高槍位，過程中根據不同的鐵水條件和廢鋼條件，選取合適的氧槍操作模式，副槍測試前，將氧槍降下來，總的槍位是“高低高低”模式，操作中注意每次動槍幅度為50~100 mm，嚴禁動槍頻率過高、動槍幅度過大。經過優(yōu)化，吹煉全程較為平穩(wěn)，基本無噴濺。

優(yōu)化效果

供氧時間

從表5可以看出，采用研發(fā)后的新氧槍噴頭，供氧時間縮短了5.3 min，達到了預期效果。通過計算原噴頭噸鋼氧耗量為51.33 m3，而采用新高強度供氧氧槍噴頭噸鋼氧耗量為50.52 m3，噸鋼氧耗量也有所降低。

脫磷效果

從表6可以看出，采用研發(fā)的新氧槍噴頭后，改善了動力學條件，增加了爐渣界面同鋼水的接觸面積，提高了脫磷效果。

轉爐終渣

從表7可以看出，采用研發(fā)的新氧槍噴頭后，爐渣中的FeO和TFe含量均有所降低，堿度也有所降低，減少了造渣料的消耗。

結束語

經過優(yōu)化后，供氧強度達到4.0 m3/(t·min)，達到國內領先水平，同時實現(xiàn)了噴濺的可控性。采用高強度供氧時可以有效縮短供氧時間5.3 min，縮短冶煉周期，提高轉爐產能12%，并實現(xiàn)了爐機匹配。采用新噴頭后，可以有效改善轉爐冶金效果，提高了脫磷效果，總之優(yōu)化后的工藝可以有效降低冶煉成本。

文章來源——金屬世界