1、復吹轉爐現狀
南京鋼鐵聯合有限公司(以下簡稱“南鋼”)第一煉鋼廠有3座150t頂底復吹轉爐,實際出鋼量約155t，年產量約450萬t，平均冶煉周期40min;配備激光測厚儀、副槍技術。冶煉鋼種有管線鋼、髙強船板、低溫容器板、儲罐板、超髙強、耐磨、鎳系鋼、特殊用鋼等，視鋼種要求可采用單渣法、雙渣法和雙聯法操作。轉爐冶煉輔料主要有石灰、石灰石、生白云石、返礦等，生料使用比例>70%。
目前全爐役過程平均碳氧濃度積為0.003%,超低碳鋼(轉爐冶煉終點碳含量<0.035%)終點氧含量過髙，降低了鐵水的收得率，增加了脫氧劑合金消耗，影響鋼水質量;中碳鋼爐渣中氧化鐵含量過高，平均為18.93%，鋼水收得率低，同時惡化爐況。轉爐吹煉輔料、生料比例較高，爐渣難化，氧槍由于結瘤更換頻繁。
南鋼150t轉爐在爐底半徑0.3R(R為爐底半徑)、0.6R處布置了10塊底吹透氣磚，如圖1所示。相較于國、內外其他鋼廠其底吹孔數較多，將導致底吹流股相互干擾，降低了對熔池的攪拌效果。根據生產的鋼種對氮含量的要求，底吹氣體可采用氮氬切換模式。為防止爐底厚度侵蝕過快，底吹供氣強度最大為0.03m3/(min•t),依據煉鋼原理采用“高一低一高”模式，爐齡在3000爐左右時，底吹風口基本堵塞，無法實現復吹效果。
2、底吹優(yōu)化實踐
2.1底吹風口布置及底吹熱換技術應用
為了避免位于0.3R處的4個底吹風口對頂吹形成擾流，弱化底吹效果，同時考慮底吹改造成本，保留位于0.6R處的6個底吹風口，在其圓周均勻布置;開爐時先使用4個40°底吹風口，另2個0°底吹風口用盲板砌筑，作為備用風口，后期可應用底吹熱換技術進行快換。
底吹風口的壽命受裝備、工藝以及實際生產中意外因素的影響•易熔損、堵塞，實現全爐役過程復吹難度很大。根據鞍鋼公司、寶鋼公司經濟爐齡及爐底底吹效果的實際應用情況，爐役全過程轉爐底吹必須“可視化”，才能確保良好的底吹效果。近年來底吹風口磚熱換技術逐漸成熟，當風口底吹效果減弱或消失時使用鉆孔機對舊風口進行更換，可實現全爐役髙效復吹。
南鋼第一煉鋼廠轉爐底吹透氣芯磚，由22根直徑為3mm的不銹鋼鋼管埋入，具有良好的抗侵蝕、抗熱震性能。
目前”轉爐已進行4次底吹快換，可實現1h取下殘磚，2h更換好新磚，同一位置能夠進行多次熱更換，確保全爐齡過程的復吹。該技術在轉爐的應用可解決生產過程中底吹風口惡化、失效的問題，保證全爐役過程具備良好的熔池動力學條件，改善碳氧平衡，提髙冶煉效率。
2.2  底吹強度優(yōu)化
底吹氣體的供氣強度對攪拌的影響可以用熔池的均勻混合時間γ來評估。
由上式可知，隨著底吹氣體流量增加，對熔池的攪拌能增大，混勻時間隨之減小，因此適量增加底吹供氣強度有利于提高復吹轉爐的冶金效果。
南鋼轉爐設計底吹強度最大為0.1m3(min•t),實際生產中根據鋼種成分設計要求采取不同的底吹強度模式:對于低碳鋼，為保證去除碳的同時，碳氧積盡量低，底吹強度最大值為0.08?0.1m3/(min•t);冶煉髙碳鋼時，為避免終點碳含量過低，適當降低底吹強度，最大值約0.04m3(min•t)。
冶煉過程底吹強度采用“高-低-高”模式:冶煉前期主要為生料分解、化渣過程，因此采用高底吹強度，可以促進生料快速均熱分解、化渣;中期由于碳氧反應激烈，高底吹強度會使爐內反應過快，渣中氧化鐵減少，爐渣熔點升高，從而導致“爐渣返干”;末期采用高底吹強度可以降低渣中氧化鐵含量，提高鋼水收得率，降低鋼中氧含量，減少脫氧劑、合金消耗，減少鋼中氧化物夾雜，均勻鋼水成分、溫度、提升鋼水質量。
2.3  爐襯案例措施
2.3.1砌筑工藝改進
為適應高底吹強度對耐火材料的影響，提高轉爐耐火材料的安全系數，改變了耐火材料的砌筑工藝:一方面保持爐底總厚度1200mm不變，將工作層鎂碳磚厚度從800mm提高至970mm，永久層燒鎂磚厚度從300mm降低至130mm;另一方面改變爐底與爐身返平部位的砌筑方式，減少爐底返平磚及搗打層厚度，采用全弧形爐底與爐身過渡方式，防止爐底變薄后出現爐底滲鋼甚至漏鋼等惡性事故的發(fā)生。
2.3.2風口流量控制
高強度、可視化底吹風口在實際運行過程中，4個風口所在爐襯部位存在不同的侵蝕速率，在開盲板更換新的透氣磚之前，需要降低爐襯薄弱處風口支管流量以保證爐襯安全。
原有的設備是通過設定氣體總管流量，然后均勻分配到4個支管，人工利用底吹閥門站手閥調小流量，會由于流量調節(jié)閥的反饋自動增加開度，以保證每個支管流量相同;如果將手閥調至最小或關閉，底吹風口會由于濺渣護爐的影響而堵塞，影響底吹效果。
因此，對底吹管路實施單獨控制的改造和底吹流量閥控制的改進，同時在底吹控制畫面上對每個支管增加一個氣體流量調節(jié)比例窗口，依照激光測厚儀數據相應調整各個風口強度的百分比，設定值范圍0?100%，設定值為0時將完全關閉底吹風口，設定值為50%時，將通過程序控制對應支管流量為原始值的一半。底吹管路單獨控制方法將使各個底吹風口所在的爐襯侵蝕程度一致，確保爐況安全和底吹效果。
3、經濟技術指標的改善
通過實施底吹優(yōu)化，底吹風口透氣良好,倒爐時由于底吹氣體在風口周圍的冷卻作用可見明顯黑圈，即“底吹可視化”，如圖4所示，為各項經濟技術指標的提高提供了保證。
3.1直接經濟效益
碳氧濃度積可從數字上直觀體現底吹效果，碳氧積越低，在相同碳的含量下鋼中的氧含量越低，底吹效果越好;底吹工藝優(yōu)化后，碳氧濃度積平均值從0.0030%降低到0.0024%。另外通過試驗底吹后攪效果，即在吹煉終點氧槍提起后，等待1?2min再進行副槍測量，氧含量可下降50?100*10-6,對于生產優(yōu)質品種鋼具有特別的意義。
鋼中碳含量恒定時，鋼水中氧含量越高，意味著脫氧劑消耗增加，同時鋼中氧化物夾雜也增多。表1為吹煉終點一定碳含量范圍區(qū)間的平均碳含量所對應的平均碳氧積，碳含量為化驗所得的實際碳含量，氧含量為副槍測定氧。冶煉低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼時，當終點碳含量為0.0336%時，終點氧為582*10-6;而底吹風口改造前的氧含量為950*10-6，脫氧劑鋁消耗噸鋼成本高出約6.45元，每爐鋼水中約增加氧化鋁夾雜物120kg以上，影響優(yōu)質品種鋼的成品質量。
通過對底吹風口改造前、后轉爐爐渣的對比，生產普通中碳鋼和低碳鋼爐渣中氧化鐵可分別下降2.41%,3.74%，可減少爐襯侵蝕，提高鋼水收得率。在堿性轉爐中，鐵水中錳的氧化反應為放熱反應，由于爐渣中存在大量的強堿性氧化物CaO，弱堿性的MnO大部分以自由的形式存在，在吹煉后期會隨著熔池溫度的升高和爐渣氧化性的降低而部分還原，通過對比，轉爐終點殘錳量平均提升0.021%。
3.2間接經濟效益
南鋼第一煉鋼廠轉爐冶煉所使用的輔料包括石灰、石灰石、白云石等，生料所占比例約75%。吹煉過程中，生料化渣較難，導致吹煉脫磷困難，氧槍易結瘤，影響鋼水質量，增加勞動強度。相較于傳統的轉爐冶煉精料方式，生料在化渣前需首先分解成CaO,MgO等，強烈的攪拌將促使生料迅速均熱分解，快速成渣，氧槍結瘤現象和吹煉終點磷高的爐次明顯減少。
對于超低磷鋼(P≤50*10-6)的冶煉，一般采取雙聯法，兩座轉爐分別承擔脫磷和脫碳任務，成本髙、生產工序復雜，組織難度大，影響產能和鋼水質量。南鋼第一煉鋼廠以底吹動力學為基礎開發(fā)了單渣法生產超低磷鋼的技術方法，可以穩(wěn)定、連續(xù)生產超低磷鋼。
4、結束語
(1)通過優(yōu)化底吹風口布置、應用底吹快換技術，實現全爐役過程底吹“可視化”，復吹比例從30%提高至100%。
(2)通過新型爐襯砌筑技術的應用和底吹風口支管流量單獨控制技術，保障了高強度底吹模式下爐況的安全。
(3)良好的底吹效果，分鋼種不同流量模式的選擇，使南鋼轉爐冶煉經濟效益顯著，為南鋼產品結構的提升做出了重要的貢獻。