马鞍山钢铁股份有限公司(以下简称马钢) “十一五”技术改造和结构调整重点工程———炼钢 连铸工程,在马钢新区建成了两座300 t 转炉和 与之相匹配的精炼连铸装置,年产567 万t 高档 汽车板钢、家电钢、双相钢、弹簧钢、管线钢等高附 加值产品。转炉采用顶底复合吹炼模式,透气元 件选用双环缝式元件,为了保证转炉底吹系统效 果,促进熔池冶金反应,减少终渣FeO 含量,降低 钢铁料消耗,我们通过对底吹位置优化的研究,确 认了合理的底吹位置。
        1 　转炉底吹特点
        马钢四钢轧300 t 顶底复吹转炉,采用北京 钢铁研究总院专利产品———Φ22 mm 型双环缝式 底吹供气元件。每座转炉安装16 个双环缝式底 吹供气元件,每个供气元件有独立的气体流量自 动化调节、控制系统。底吹设备紧凑,设备费用 低,操作自动化,维护简单。底吹供气系统中CONTROL ENGINEERING China版权所有,同 时配有空气吹堵系统,在底吹供气元件发生堵塞 现象时,可以采用高压空气进行吹堵复通处理。 转炉采用复吹工艺后控制工程网版权所有,熔池搅拌均匀,同时能在较 大范围内调节底部供气强度,控制转炉内的搅拌 力,适合从低碳钢到高碳钢各种钢种的冶炼。通 过实行严格的底吹供气元件维护,能够在不更换 底吹元件的条件下,保持底吹供气元件寿命与炉 龄同步,达到长寿复吹的目的。
        在吹炼前期采用氮气作为主搅拌气源,在吹 炼终点前5 min 切换为氩气搅拌,或根据氧含量, 能实现自动切换。底吹供气强度范围为0. 03 ～ 0. 10 m3 / (t·min) 。底吹供气模式前期变化不大CONTROL ENGINEERING China版权所有, 后期需根据终点碳含量的变化改变供气强度。终 点碳越低,则底吹搅拌所需气量越大。根据终点 碳含量从低到高,控制系统中设定A、B、C、D、E、 F、G 7 种供气模式可供选择。

        2 　底吹元件位置优化
        2. 1 　底吹元件确定原则
        借鉴同类转炉底吹位置布置经验,结合水模 冷态模拟试验,初步确定底吹供气元件的基本位 置;底吹元件位置应尽量避免布置在顶吹氧枪的 冲击圆范围附近,防止造成顶、底吹冲击能量相互 抵消CONTROL ENGINEERING China版权所有,影响搅拌效果;底吹元件位置应是易于通过 溅渣及吹扫炉底等工艺,保持良好底吹元件蘑菇 头的形态;底吹供气元件应尽量布置于一环砖的 环中心位置处,以减少切砖量,便于转炉炉底砌 筑;避免底吹透气元件布置在副枪的下方,以减少 副枪粘渣,影响测量。
        2. 2 　水模试验
        马钢300 t 转炉布置了16 支底吹透气元件,分 两环布置,为了确定合适的底吹透气元件位置,马 钢委托北京钢铁研究总院,进行过水模优化试验。 根据相似理论,进行复吹转炉流动混匀的物理模拟 时,要保证原型与模型的几何相似和动力相似,在 几何相似的前提下,保证原型与模型的修正弗鲁! 准数相等。水模试验供气参数由弗鲁! 数确定,供 气强度选定为0. 04 、0. 06 、0. 08 、0. 10 、0. 12 m3 / (t· min) ,根据耐火砖的环数分布情况,选择6 组方案 进行水模试验,见表1 。通过测量熔池混匀时间, 比较各底吹供气元件布置方案熔池混匀时间的长 短,优化出底吹供气元件布置方案。
        试验将16 支底吹供气元件交叉布置于两个 同心圆上,通过模拟试验,测定了底吹供气元件布 置位置、供气强度对熔池混匀时间的影响情况,如 图1 所示。
        

        第1 组布置方案熔池混匀时间最短,效果最 好CONTROL ENGINEERING China版权所有,但这种布置方式内环不在炉底砖中心,需调整 到0. 296倍(直径1 965 mm) ,这样内环底吹