转炉炼钢过程中钢包温度控制

转炉炼钢过程中钢包温度控制

张华仁

中天钢铁集团（南通）有限公司  江苏南通 226000

摘要：虽然转炉炼钢是目前中国钢材制造领域一种使用频次最大的传统炼铁工序，但近年来，由于中国钢材生产供应量的逐渐递增，经济与社会各领域对钢材质量也提出了越来越严格的要求，在这一背景下，科研人员经过对转炉炼钢过程的分析后表明，通过合理调控钢包温度可以提高与改进钢坯品质，从而降低环境资源和能源的消耗。为此，本章将着重围绕混凝土浇筑温度和出钢温的正确确定方式，及其对钢包温的有效控制措施进行全面阐述。

关键词：转炉炼钢；过程中；钢包温度控制

科研人员经过多次实验后证明，由于钢包的温降速度与分红的产钢量、钢包的无人居住年限和钢包的周转效率都有密切联系，所以，钢铁企业必须根据钢包的这一特性，建立一整套合理有效的钢包调节的技术方法，以在促进大炼钢铁产量速度的同时，为钢铁质量的改善提供更有力的科技保障。

1 温度对炼钢的重要性

在熔炼钢中，钢材的工作温度也是一项关键技术参数。工作温度一般包括了阶段温度控制和最后高温限制。终点温度的高低，会直接关系到整个冶金反应中的能耗、合金成分的收得量、炉衬的年限和成品钢的品质等重要技术经济指标；而合理的掌握熔池温度，则成为掌握整个冶金工程反应发生的方式和程度的关键手段，如在适当低的高温下可以脱磷、在较高的工作温度下有助于碳的氧化等。概括的来说，熔池高温对炼钢产品的影响，主要体现在冶金技术、配料管理、浇筑工艺，以及锭抷管理等方面。

2 炼钢过程的温度控制

通过在吹炼流程中，对炉况的判别来调节温度限制。吹炼前期，一旦碳焰出来的快，就表明溶池的水温教高。一般采用适当的添加二批料进行控制；相反，若碳焰出来的太晚，则说明在前期气温降低，就需要进一步降枪高溶池的气温。在吹炼中期，可以通过炉口火焰温度来确定溶池气温，一旦气温太高，则可以加入矿石温度控制来加以调节。

3 温度对浇筑操作和锭坏质量的影响

对水泥浇灌作业和锭坏质量产生影响的重点是氧化结束环境温度，也即转炉炼铁法的出钢环境温度。出钢温度过高，不但加大了熔炼中的能源消耗，而且在出钢和浇灌的进程中钢水极易吸收废气，第二次氧化物更强烈，且对钢包和浇筑系统中的耐火材料腐蚀程度加重，并由此增多了外界夹杂物质；同样，还要提高炉后或连铸前的调温周期等。如果出钢温低，则被迫减少镇静持续时间，钢材中夹杂物质也无法完全上浮，危害钢材的内部品质；更重大时还会造成砼浇筑温度过低，从而出现钢环质量的问题，以至出现钢包冷钢结底、水嘴粘结等浇筑问题，使整炉的钢材全部报废。

4 钢包种类与炼钢温降阶段

4.1 炼钢温降阶段

转炉场熔炼后钢铁质量的变化大致集中于以下三个时期，即：用钢包运输钢水时期、出钢时期和浇铸时期。钢包的最主要特性与功能就是为了盛装钢铁水，从转炉产出的原钢开始到铁流浇铸，这一连串的生产过程都在钢包中进行，所以，钢包的状态参数也与所冶炼钢铁的质量降低程度有着密不可分联系。尤其在向钢包输送钢水过程中，因为包裹钢包的金属外衬极易形成热量散失，从而导致钢包的温度迅速降低，为有效控制室温降低速率，工程技术人员往往采取了缩短钢包空等时间，甚至拉长钢包的烘烤时间等手段。整个出钢过程，除了铁流本身带来的热辐射，同时还将出现对流散热，而在这个状态下，铁流温度也会迅速降低，并且，由于在整个出钢过程中极易发生金属脱氧合金化过程，这对铁流温度也将造成一定的影响。目前，在处理出钢时室温下降的问题上，技术主要通过在出钢的钢包中温和地烘烧合金的方式，来大大降低出钢室温。对于浇铸材质阶段来说，钢水温降不稳的影响主要涉及浇铸材质阶段、中包防水保温阶段和中央保护浇铸材质阶段。在处理中央浇铸材质阶段水温下降时，一般采用增加中包防水保温板材的方式，以减少热能散失效率，所采用的钢包防水保温层材质通常以微孔绝热纳米板材居多，其材质的导热系数为≤0.06W/m•k（300℃）而中央包防水保温层材质的导热系数≤0.08W/m•m（600℃）。或者选择温度低于一千二百五十℃，导热系数小于零点六二W/（m•K），铺展性好且未结过壳的中间包覆盖物，使用这个技术可以明显降低中间包裹的热量散失。

4.2 钢包种类

钢包作为钢水的主要运输容器，其运行状况直接关系着大炼钢铁品质，但在实际生产过程中，为方便区别每一个钢包的不同特点，人们一般把钢包区分为非正常包与无非正常包二个类别，其中，无非正常包又以周转包居多，而非正常包又可分为新包、小修包、烤包、超时包、粘钢包、凉包。新包是在大修和中修后进行烤制的前五次包龄的钢水包，而小修包是在进行小修后烤制前第三次包龄的钢水包，烤包是指周转包在热修超时、包数少的情形下立即停用，并在烤器中重新进行烤制完成后的钢水包，超时包是指空闲时间超过五十min，或小到超过八十min为宜的回转包，而黏钢包则是指钢包底面出现黏钢，且粘钢比重不足或超过八t的回转包，而低冷包则是指空闲时间超过八十min为宜以上，或卧包后袋口水温低于二百℃、包壳水温低于八十℃的钢水包。如在炼钢生产中，发生了上述非正常包，则现场作业人员就必须严格按照上述的规范名称，避免影响炼钢速度和产品质量。

5 钢包温度的有效控制措施

5.1 采用钢包加盖工艺

钢包加封技术是一项全新的钢包温度控制工艺，其基本工艺机理为：当钢包保持在垂直状况时，技师可通过加封的方式，使钢包盖板和钢包连为一体，如此，既便于工人摘取，同时在排渣后，包盖板又可与钢包靠连接爪自动锁定。当对钢包进行了覆盖处理之后，钢包内上层和下层的钢水温度将大幅减少，同时中间包的钢水温度波动幅度也将明显减小，在这样状况下，铸坯的表面质量也将得以有效提高。该技术的主要作业过程包括：第一步，技术人员要将钢包烤制至八百℃，同时借助专用工具将钢包盖与钢体连接，在出钢以前，利用钢包手动插齿的功能使钢包盖板开启，在进行出钢操作之后，将钢包盖板手动封住。接着将钢包送回精炼炉，然后通过螺旋揭盖器打开钢包盖板，当整个精炼过程完成时，可以再把钢包盖板盖住，但必须指出的是，从烘烤钢包程序启动直接到浇钢程序完成，钢包的全程都必须保持覆盖状况。经过加盖处理之后，钢包内衬的热能散失将降低百分之二十五以上，也就是等于钢板温度降低了七℃以上，同时在钢包保持空置状态之下，包壁的工作温度也会增加三十℃以上，这样就达到了红包出钢的要求，同时，还可以降低了钢包遮盖剂的加入用量，从而给钢厂节约了大量的生产成本。

5.2 提高红包出钢率

所谓的红包出钢主要是指出钢之前把钢包的衬砌烘烤至发红状况，使衬砌高温超过了八百℃~1000℃，而一旦提高了红包的出钢率，则当钢包处于空置状况后，衬砌的高温损失就会明显降低。比如钢包的温降速度一般在四点一一℃/min左右，所以当钢包空闲时间维持在五十min为宜后，钢包衬砌的高温仍然在九百℃以上，当钢包的空闲时间超过了七十℃以上时，在钢包衬砌还没有烘烤的前提下，就不能进行分红的出钢。但在转炉车生产炼钢过程中，通常都会发生超时时间大于二十min的超时包，而这些类型的钢包对不同阶段的生产温度影响都很大，所以，钢厂就需要针对现场实际，科学地合理制定生产规划，以加速推动各道工序的生产进程，这样才能有效防止超时包的发生。以三百t的铁流包为例，假设对该钢包的衬砌物进行烘烤，并满足了分红型出钢的要求，则出钢的平均温度降值可以维持在十五℃以下，在这个状态下，所生产出来的成品钢其外表品质和内在材质都可以满足此要求。此外，为确保分红型成钢，技术人员必须了解并正确掌握钢包上线前的烘烤温度。温度转变的临界点出现在烤制前七h的时间节点上，所以，在钢包上线前，就必须确保烤制时间达到七h以上，如此才可以保证红包出钢。

结束语：

综上所述，通过对转炉炼铁过程中的钢包温度变化加以合理调控，不但能够促进生产和提升出钢品质，同时也可以为钢铁企业带来更多的效益。所以，在世界钢铁供应量逐渐递增的大背景下，中国钢铁企业必须科学合理地选用钢包温度控制工艺，在确保最大产能进度的同时，为世界经济社会各领域制造出更多的高品质钢铁。

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