低碳高效钢包底吹氩系统在品种钢精炼的应用实践

低碳高效钢包底吹氩系统在品种钢精炼的应用实践

曹振民 ,杨魁

陕钢集团汉中钢铁有限责任公司炼钢厂,陕西 汉中  723500

摘要：本文结合炼钢生产实际中对低碳高效钢包底吹氩系统在品种钢精炼的应用实践的优化实践进行了概述，主要对底吹透气砖材质及结构、底吹管对接模式、底吹氩过程控制方式等，在品种钢精炼生产过程验证，阶段性结果表明，优化后的底吹系统较原有系统更稳定、自动操作更精准、搅拌效果好、钢水质量得到一定改善。

关键词：品种钢；钢包;底吹氩系统

前 言

钢包底吹氩作为目前钢铁企业广泛应用的一种炉外精炼方法，具有设备简单、操作成本低、精炼效果好，能有效均匀钢水成分和温度，弥散的气泡能够有效去除钢中夹杂物等特点。目前，陕钢集团汉钢公司（以下简称“汉钢”）随着持续开展钢丝钢绞线用钢YL82B、硬线、30MnSi、45#钢等品种钢，精炼工艺对钢包底吹氩气提出了新要求。

为适应汉钢公司品种钢生产高质量控制要求，针对精炼用钢包透气砖类型与结构、底吹位置、底吹供气过程控制模式等实施了优化改造，并在品种钢生产过程进行了试验验证，有效提升了钢包底吹氩效果、改善了精炼钢水质量，为后续品种钢钢坯质量稳步提升提供可靠的工艺技术支持。

1 工艺简介

主要工艺流程：

现阶段，汉钢炼钢厂根据不同品种钢质量要求选择合适的冶炼生产工艺，其中：普碳钢、低合金钢等采用工艺流程①进行冶炼生产，优质品种钢选用工艺流程②进行试生产、小批量开发至批量稳定生产。

近两年，随着汉钢品种钢开发对质量要求的日趋严格，有效地发挥钢包底吹氩功能就显得十分必要。长期以来，钢包底吹气通过人工经验调节管道上的球阀进而控制底吹氩气量及吹气时间，由于人工经验参次不齐，造成供气量及压力控制不精准，钢水温度不均匀，成分偏析，夹杂物去除不完全等质量问题。

2 钢包底吹系统优化与改进

2.1 底吹透气砖选型、安装布局

（1）透气砖材质

钢包透气砖一般有Mg-C质、Mg-刚玉质、镁铝尖晶石添加ZrO2构成的不同材质，各自有着不同的耐高温熔损特性。MgO—刚玉质透气砖中加入铬质细粉，具有较好的抗渣性、与钢液的润湿角大，能够明显改善钢水渗漏堵塞透气孔的问题。刚玉质中添加ZrO2可以增加耐材砖的韧性，提高透气砖的高温热震稳定性。根据冶炼钢种，精炼用钢包选用MgO—刚玉质透气砖，具有耐高温、抗渣性的优点。

（2）透气砖布置

目前，在钢包底吹中广泛应用的透气砖结构有弥散型透气砖、直通定向型透气砖、狭缝定向型透气砖。弥散型透气砖具有较高的孔隙率和渗透性，直通定向型透气砖的气道设计为直通孔或直通狭缝型，直通孔型透气砖制作较为复杂，且透气砖的气孔通气率较小；狭缝定向型透气砖需要根据现场实际生产条件、工艺控制、钢包容量、钢水静压等设计合理的狭缝，才能确保钢包底吹吹通效果达到最佳，确保生产中的使用寿命和安全性能。

结合品种钢精炼需要，透气砖在线底吹氩通气效果，逐步将狭缝定向型透气砖调整为弥散型，并采用双透气砖布置，两透气砖气孔夹角由180°增大调整225°，每个吹气孔按各自半径0.6R 圆周上进行布置，经生产试验，钢包底吹氩大翻吹成率提高30% ，钢水均匀性明显改善，确保钢水成分达标率100%，夹杂物上浮去除效果明显。

2.2 底吹模式调整和自动控制

钢包底吹氩模式由人工安装吹气套管改造为子母对接模式，由于原来现场采用多车对多包的送氩接头和接氩接头对接工作模式，每台钢包车上面的送氩接头的安装位置也不可能完全一致，在送氩接头和接氩接头随机配对工作模式下，每一次吹氩的密封效果均不一样，从而造成密封效果不可靠。通过引进长行程自启闭、全角度大偏移弹簧导向结构，由于弹簧为柔性体，送氩接头能实现水平面360°的摆动，摆动幅度可达±50mm，天车工起吊钢包、座包操作的精准度，降低了劳动强度，提高了接氩过程的可靠性。

此外，在品种钢LF精炼过程，将底吹气控制由原手动阀调节升级为自动控制调节供气。通过在输气管道前安装气体流量计、压力表、调节阀、旁通阀、漏气检测探头等，将手动调节改为自动调节，实现了底吹氩气流量、压力的自动调节，同时操作液晶屏能够准确显示吹氩压力、流量，为操作工准确调整底吹氩强度和控制合理吹氩时间提供可靠保证。

表1  LF精炼各阶段钢包底吹氩气量、钢水液面控制要求

2.3 底吹气控制元件改造

针对钢包底吹氩不能稳定控制供气压力的情况，作者经充分论证，设计透气砖供气控制元件，将单向阀改造为气压导向控制阀，随着底吹气压升高驱动密封阀板上移，进口氩气经透气砖射流搅拌包内钢水，氩气溶于钢液形成弥散气泡扩散，底吹氩气压力减小，控制阀返回复位，氩气进入、气路堵塞。

3 钢坯质量改善情况

对比低倍分析结果看出，在精炼钢包底吹系统优化后，连铸坯中心疏松、缩孔控制0.5级以下，个别炉次铸坯非金属夹杂物≤0.5级，其它角部裂纹、中心裂纹等基本得到消除，促进了品种钢（YL82B为主）的钢坯质量得到明显改善。

低倍分析对比：

4 应用效果

经过对钢包底吹模式、透气砖选型及布置、精炼供气控制方式等的改进，产生了良好的效果。

（1）钢包底吹氩自动对接装置在线使用，彻底解决了弹簧式吹氩装置密封效果、以及容易被撞坏的工艺缺陷。

（2）底吹透气砖位置调整后，随着气体流量增大，精炼钢水混匀时间整体呈下降趋势，钢水成分稳定达标。

（3）精炼过程在破渣、加热、混匀成分、软吹等阶段，精确控制供气流量、对称搅拌的调整，基本实现了钢包精炼脱氧脱硫、均匀成分、调整温度、去除夹杂等功能。

（4）经优化钢包底吹氩系统、透气砖选型及供气模式，对钢水精炼夹杂物上浮去除具有促进作用，钢坯低倍分析非金属夹杂物≤1.0级，内部缺陷也得到较好地控制。

参考文献：

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[2]袁东颖，刘江涛，张文政.浅谈炉外精炼(LF)在冶金工业中的应用[J].山东工业技术，2017(17):33.

[3]张圣鑫,关岩,张国栋.新型钢包透气砖座砖的研制[J].耐火材料,2003,37(3):136-138.