转炉投弹式终点不倒炉出钢技术应用

转炉投弹式终点不倒炉出钢技术应用
马勇，徐延浩，张守东
(鞍钢股份有限公司第一炼钢厂，辽宁鞍山114021)
摘要：介绍了转炉投弹式终点不倒炉出钢技术的原理及其在鞍钢第一炼钢厂100 t转炉
炼钢操作过程中的应用。重点论述了投弹式终点不倒炉出钢技术对缩短熔炼时间、提高中低
碳钢一次拉碳命中率、降低终点钢中氧含量及降低钢铁料消耗等方面的作用。
关键词：转炉炼钢；终点控制；TCO
中图分类号：TF713 文献标识码：A 文章编号：1006—4613(2010)01—0056—04
Application of Bombing Detection Technology for Steel Tapping in
Converter Steelmaking
Ma Yong，Xu Yanhao，Zhang Shoudong
(No．1 Steelmaking Plant of Angang Steel Co．，Ltd．，Anshan 1 14021，Liaoning，China)
Abstract：ne paper introduces the principle of the bombing detection technology(TCO)for
steel tapping without fmal turndown and its appHeation in 100 t converter of No．1 Steehnaking Plant
of Angang Steel Co．，Ltd．，and more particularly explains the effects of the said technology on reducing smelting time，increasing the percentage of one hit f曲aim carbon content in a medium or low
carbon
steel，decreasing the oxygen content in the end—point steel and cutting down the consuml>-
tion of iron and steel materials．
Key words：convener steelmaking；end point control；TCO

马勇，高级工程师，1992毕业于鞍山钢铁学院钢铁冶金专业，
现任第一炼钢厂作业区作业长

国外大中型转炉炼钢基本采用副枪系统动、
静态模型控制冶炼，实现了自动化炼钢…。转炉
自动化炼钢不仅使冶炼过程受控，而且使终点控
制较精确。近年来又新开发一种投弹式检测技术
TCO(测温、定碳、定氧)，它是继转炉采用副枪自
动检测技术后又一项炼钢过程快速自动检测技
术，其功能与转炉副枪功能相近【2J。该技术是美
国国家钢铁公司GraniteCity厂与Minco公司于
1991年共同开发的，并在多个厂家获得了成功应
用∞】。华西钢铁、泰钢等企业应用在40 t的小型
转炉上，莱钢应用在45t的转炉上【4。5J。鞍钢第
一炼钢厂于2007年5月开始在100 t转炉上开发

出投弹式检测技术，是国内首家将转炉投弹式终
点不倒炉出钢技术应用于百吨转炉的企业。
1 投弹式终点不倒炉出钢技术原理
投弹式终点不倒炉出钢技术原理是在炉内钢
水需要检测时，如吹炼到85％、90％或者直接至
终点，在不倒炉停吹的情况下，由专门研制的自动
投掷装置将高温检测弹头自动投入到炉内钢水
中，并在10 S内将高温检测弹头检测到的钢水温
度、碳含量、氧含量显示到屏幕上，指导炼钢操作，
或者通过计算机计算，自动控制吹炼出钢【6J。投
弹检测装置示意图见图1。
2投弹式终点不倒炉出钢技术应用效果
转炉吹炼终点时抬枪，由投掷设备自动投入

检测探头，10 s内检测出钢水温度、碳和氧含量，
在不倒炉情况下即可出钢。经统计，测成率可达
96％以上，温度波动值<10℃，碳含量波动值在
0．01％以内，氧含量波动值<0．001 5％。与倒炉
出钢技术相比，投弹式不倒炉出钢技术具有以下
优势：
(1)缩短熔时
转炉炼钢采用投弹式终点不倒炉出钢技术
后，实现了转炉吹炼终点不倒炉自动检测直接出
钢的目标。在铁水条件和冶炼钢种相近情况时，
缩短了转炉熔炼时间，转炉生产率大幅度提高

由表l可见，采用投弹式终点不倒炉出钢技
术后，转炉熔时平均缩短约2．53 rain，转炉每天平
均节省148．76 rain，可多生产5炉钢。

(2)提高中低碳钢一次拉碳命中率及成分合
格率
采用投弹式终点不倒炉出钢技术，可以针对
不同钢种和铁水条件，对炉前各类废钢加入量进
行定量化，确保人炉废钢温降保持稳定。通过优
化废钢配比，提高钢铁材料的加入合理性，确保了
碳温协调，转炉中低碳钢拉碳率和成分合格率均
提高。转炉采用该技术前、后中低碳钢拉碳率和
成分合格率指标分别见表2、表3。表中数据分别
选自投弹前、后连续半年的数据。
由表2可见，采用投弹式终点不倒炉出钢技
术后，各转炉中低碳钢一次拉碳命中率均得到大
幅提高。3座转炉中低碳钢整体平均一次拉碳命
中率从投弹前的73．1％逐步提高到投弹后的
89．O％。

由表3可见，采用投弹式终点不倒炉出钢技
术后，在碳温命中率大幅提高的同时，转炉成分合
格率也提高了，转炉成分平均合格率从投弹前的
94．14％提高到投弹后的95．59％。
(3)降低终点钢中氧含量
吹炼终点钢水中氧含量对钢的质量、合金收
得率、炉体维护等有重要的影响。钢水中的氧是
产生钢中内生夹杂物的重要来源，降低钢水中的
氧含量，可以从源头上控制氧化物夹杂的生成，有
利于减少钢中夹杂物，提高钢的机械性能和疲劳
性能，为生产优质钢创造条件。因此转炉不倒炉
出钢控制也要稳定终点氧含量。
转炉炼钢是在高温条件下进行，过程复杂，影
响终点氧含量的因素较多。终点碳含量、出钢温
度对转炉冶炼终点氧含量有较大影响。钢液中氧
含量主要受碳含量的控制。转炉吹炼过程中碳氧
反应式主要为：
2[C]+02=2CO
碳氧浓度积([％C][％O])，可以反映转炉
吹炼终点钢水中氧含量的控制水平。采用投弹式
终点不倒炉出钢技术后，转炉钢水中平均氧含量
为0．058 l％，碳氧积集中在0．003 3—0．003 6之
间，比较稳定。
对出钢温度范围为1 670一l 680℃的投弹炉
次结果进行分析可知，当出钢温度相差较小时，终
点碳值高低直接影响终点钢水中氧含量，提高出
钢碳含量有利于降低钢中氧含量；出钢碳含量范
围为0．07％一0．09％时的投弹炉次结果表明，出
钢碳值相对稳定时，终点出钢温度高低直接影响
终点氧含量，降低出钢温度，有利于减少钢中氧含
量。
对转炉生产过程中的157次投弹作业炉次所
得数据进行统计分析得出：氧含量在对应的碳值
区间上保持相对稳定，并且随钢中碳含量的增加
而降低，随钢水温度的升高而增加。通过不断改
进操作，控制出钢碳含量和出钢温度，氧含量的控
制水平得到了进一步提高。
采用投弹式终点不倒炉出钢技术后，通过对
工艺的优化，实现不倒炉出钢，提高一次拉碳命中
率，减少过吹，可以降低钢中氧含量。吹炼终点不
同检测方式的钢中氧含量见表4。

从表4可见，以某钢种为例，投弹出钢碳控制

在0．06％～0．07％范围，采用投弹式终点不倒炉
出钢技术后，转炉钢中平均氧含量为0．058 1％，
氧含量平均减少约0．011 4％，降幅达16．4％。
采用TCO终点控制技术，可以有效提高终点钢中
氧含量的控制水平，降低钢中氧含量，提高钢水清
洁度

(4)降低钢铁料消耗
采用投弹式终点不倒炉出钢技术后，转炉一
次拉碳命中率大幅提高，减少了过吹次数，降低了
铁水吹损。钢中氧含量的降低，迸一步减少了合
金和脱氧剂的消耗，降低了转炉钢铁料消耗，因
此，降低了吨钢成本。
对比在不同检测方式下相同钢种钢铁料消耗
情况，统计某一钢种lO个浇次数据，采用投弹式
终点不倒炉出钢技术后，相同钢种钢铁料消耗平
均降低2．6 kg／t钢。
3投弹式终点不倒炉出钢技术的推广应
用
目前国内主要的炼钢设备为氧气顶吹或氧气
顶底复吹转炉，仅有少部分公称容量较大的转炉
使用副枪进行转炉炉内钢水的不倒炉即时检测。
多数转炉由于各种原因没有采用副枪，一是副枪
设备体积庞大、结构复杂导致一次性投入过大、维
修费用高；–是由于转炉炉口尺寸或炉口上部空
间不足，致使不能安装占用空间较大的副枪系统。
副枪检测技术只有在120 t以上大型转炉才适合
应用，限制了该技术的发展【_卜81。
如能在不倒炉状况下对炉内钢水进行即时精
确的成分检测，可缩短冶炼时间，提高钢水质量，
提高终点命中率，降低各种消耗。据不完全统计，
目前国内有200余家中小型转炉炼钢厂还没有采
用此技术，鞍钢第一炼钢厂利用TCO探头采用的
转炉投弹式终点不倒炉出钢技术，实现了终点不
倒炉出钢，为实现中小转炉的自动化炼钢开辟了
一条新路

4结语
鞍钢第一炼钢厂开发应用100 t转炉TCO投
弹检测技术后，转炉出钢氧含量平均降幅达
16．4％，熔时平均缩短2．53 rain，钢铁料消耗平均
降低2．6 kg／t钢。
鞍钢第一炼钢厂应用的100 t转炉投弹检测
技术与大型转炉采用副枪自动检测技术的功能相
近，设计制造的转炉快速测温取样装置具有全气
动驱动、自动控制投放探头、集成装配、紧凑可靠、
占用空间少、一次投资少、维修成本低、检修方便
等特点，适合于没有副枪的中小型转炉。我国目
前100 t中小型转炉数量多，推广应用投弹式终点
不倒炉出钢技术具有非常广阔的前景。

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(编辑贺英群)
收稿日期：2009—11—1