摘要：武钢一炼钢“平改转’’新建转炉时，即考虑转炉溅渣护炉与转炉复吹寿命同步问题，转炉第一个炉役炉龄即达6 040炉，2005年5月20日2号转炉停炉时，复吹寿命、炉龄同步达到21 161炉。转炉炉役后期复吹的底吹流量达0．05m³／(min·t)，转炉复吹率达100％，碳氧浓度积达0．002 7，取得了较好的生产实绩。

关键词：复吹；溅渣；炉龄

     武钢钢铁(集团)公司第一炼钢厂(以下简称武钢一炼钢)现有100 t转炉2座，100t LF、VD真空炉各1座，五流方坯连铸机2台，2座转炉装备有溅渣护炉氮气管网设备，2座转炉投产后，炉龄在900炉后开始溅渣护炉，转炉第一个炉役炉龄即达6 040炉，到2005年5月2号转炉炉龄达到21 161炉。炉役后期转炉复吹的底吹流量达0．05 m³／(min·t)，转炉复吹率达100％，碳氧浓度积达0．002 7，满足了品种钢冶炼需要。

1  溅渣护炉技术应用条件

转炉公称容量为100 t，出钢量为100～108t，主要品种为优质碳素钢、超低碳钢、优质焊条钢、硬线钢、重轨钢等。氧枪参数：四孔拉瓦尔型喷头，供氧流量为19 500~21 000 m³／h，工作压力0．8～0．9 MPa，马赫数1．95。出钢温度：1 660～1 710℃．

2溅渣护炉实践

    转炉溅渣护炉对转炉终渣的化学成分、粘度有特殊的要求。要求终渣MgO含量适中，粘度不能太高，以利于高压氮气流冲击炉渣将渣滴溅射到炉壁上，粘度不能过低，确保喷溅在炉衬上的炉渣层不流淌，能与炉壁结合，形成溅渣层。同时溅渣护炉对溅渣时间、氮气压力、枪位控制、溅渣频次、转炉溅渣及护炉原材料标准都有很严的要求。

2．1炉渣化学成分

溅渣初期炉渣中MgO含量情况见表1。

   由表1可看出ω(MgO)<8％的有31％，溅渣效果不理想。溅的渣常常管不了1炉钢就被侵蚀掉了。总结经验后，坚持ω(MgO)>8％的标准，溅渣效果较理想，溅上的渣覆盖层在炉内可保留至少一炉钢。改进后溅渣熔渣理化指标见表2。

2．2炉渣粘度

      炉渣粘度大，渣稠不易溅起，附着力差。粘度小，渣稀，溅渣覆盖较易，但覆盖层较薄，摇炉有挂渣流落现象，需加料调整。

      加轻烧白云石及MgO调整炉渣，每炉加入量1 500～4000㎏，吹炼终点加入轻烧镁球200～1 000 kg／炉。具体加入量见表3，按表3操作的效果比溅渣初期(基本上使用一种固定的配镁方法)要强的多，效果见表4。

   2．3  溅渣时间

  溅渣时间是转炉溅渣护炉的重要参数，溅渣时间过短，炉渣没有得到充分的冷却和混匀，炉渣条件比较差，起不到溅渣护炉作用。溅渣时间应视炉渣粘度、留渣量情况而定，渣稠时溅2 min，渣溅不起来时，需抬枪终止操作。渣粘度适中，一般溅2．5～3 min。渣量大时，溅渣时间3～4min。

2．4枪位控制及氮气压力

    溅渣量主要取决于溅渣时顶喷氮气射流冲击熔池的搅拌能大小，压力搅拌能的计算公式如下：

    E=2．72cos²a×Qd_eu²／(V H)

    式中，E为顶吹氮气射流搅拌能，w／(m³·s)；d_e为喷枪出口直径，m；Q为气体流量，m³／min；u为喷孔气体出口速度，m／s；H为枪位，m；V为渣液体积，m³；a为多孔喷头孔夹角。

    由上式可见，溅渣效果主要与枪位、氮气流量(压力)、渣量和多孔喷头孔夹角有关。我厂总管压力≥2．0 MPa，工作压力>0．8 MPa，流量Q=(20～22)×10³m³／h。

    根据氧枪射流参数图，选择溅渣枪位为1～1．5 m(熔池高1．78 m)，具体控制枪位视炉底而定，见枪位控制曲线(图l、图2)。图1是炉底正常时的枪位，图2是炉底较高时的枪位，说明在溅渣3 min后需压低枪位，利用顶吹氮气射流将炉底的炉渣吹开。

 2．5  溅渣频次

    800～1 000炉时，视炉况隔一炉溅渣一次，或不溅渣。炉龄大于1 000炉时，除大补炉前一次不溅渣，其余每炉溅渣。

2．6材料要求标准

    (1)轻烧白云石Mgo质量分数必须大于或等于33％

    (2)炉渣改性料的性能要保证在出钢后加入炉内能够迅速熔化，能提高炉渣的抗氧化性和抗侵蚀性，改性料指标见表5。

2．7终点温度对覆盖层的影响

    终点温度过高对溅渣的效果不利，实际情况表明，出钢温度1 640～1 670℃时，溅渣层可均匀覆盖整个炉内壁；出钢温度1 670～1 700℃时，耳轴、渣线上无溅渣层；当出钢终点温度大于1 700℃时，耳轴、渣线上完全无溅渣层，且耳轴、渣线浸蚀严重。

3转炉复吹效果与转炉炉龄同步问题

      转炉溅渣护炉是大幅度提高转炉炉龄的有效手段，但复吹效果与溅渣是相互矛盾的，溅渣后复吹转炉的底部供气元件一次寿命多数下降，国内底部供气元件一般2000炉后易被堵塞，因此必须注意底部供气元件的维护。我厂在溅渣中采用炉型控制技术能较有效解决溅渣后炉底上涨矛盾，采用底部复吹供气元件堵塞后的修复技术，有效避免了炉底上涨堵死复吹供气元件。炉役后期转炉的底部供气元件维护良好，冶金效果较好，出钢时碳氧浓度积为0.002 7～0．002 8，转炉复吹率为100％。

3．1  底吹气量控制

    武钢一炼钢底吹气设计流量较小，为0．06 m³／(min·t)，炉役后期为0．05 m³／(min·t)，前两炉役后期碳氧浓度积为0．0030～0．003 2，较大，其主要原因是底吹强度不够。目前2号转炉已采用6块底部供气元件，复吹底部供气强度达0．08 M³／(min·t)，炉役后期转炉炉龄21 120时，碳氧浓度积达0．002 7。底吹气量的控制以复吹流量能满足冶炼终点碳氧浓度积的要求为原则，底吹气体的压力不宜太高，压力太高易吹伤炉底结缝耐火材料烧结层，我厂底吹气流量一般控制在0．06～0．08m³／(min·t)，工作压力0．2～0．6 MPa。

3．2  炉型控制

    溅渣后，炉底易上涨，为掌握炉底上涨后复吹气体的流向分布情况，转炉设备检修时在底吹管网中接入煤气，然后点燃，可直观的反映出底吹气体的流向，当炉底上涨到“-300mm”时，在转炉设备检修期间把煤气接入底吹管网中后点燃，发现复吹气体部分透过溅渣层从炉内窜出，更大一部分气体从外接缝窜出，即炉底外接缝窜出的火苗比炉内底部窜出的火苗大得多，这说明炉底供气元件上部金属液和高熔点氧化物凝固在底吹喷嘴口处而形成保护层，保护层如太厚会影响复吹气体向上喷出，复吹气体转向炉底薄弱部位喷出。因此必须合理控制氧枪零位。既要保证炉渣有效覆盖透气砖形成保护层，又要保证复吹气体顺利通过保护层，同时保证炉底不易形成假炉底。我厂氧枪零位一般控制在一100～一300mm之间,零位接近一300mm时，采用适当吹氧渣洗处理炉底。如出现上述情况时，不仅需要适当吹氧渣洗处理炉底，而且还要对炉底外接缝重新填料。                                      

3．3底吹透气砖维护

    转炉透气砖的耐材理化指标比转炉炉底镁碳砖差，转炉不溅渣时，转炉透气砖的损耗比炉底镁碳砖要快。因此必须利用不同碳含量的金属液和高熔点氧化物凝固在底吹喷嘴口处形成保护层，其内部形成0．11～1．11mm的网状微孔。这种保护层不仅防止从喷嘴口渗入钢液堵塞透气砖，隔离铁水与其接触，减缓喷嘴的烧损，又能保证稳定的透气性，而且可以满足调节气体流量的需要。因此复吹转炉溅渣后，在炉底表面保持适当厚的渣层及金属液保护层来维护底吹透气砖很有必要。我厂2号转炉停炉后其转炉透气砖的损耗不到新透气砖的10％。说明用上述方法维护底吹透气砖非常有效。

    底吹气体受阻供气量变小时，采用增大底欧压力．降低炉底高度的办法及使用压缩空气吹扫的办法恢复底吹气量，我厂已先后恢复、修复了5块底部供气元件。修复后复吹效果检验可以采用通人煤气，然后点燃的检验方式来确认，其次看底吹压力是否明显降低、流量是否明显变大。再根据出钢的[％C]L％O]值来衡量底吹效果。

    表6为武钢一炼钢转炉不同炉役阶段钢液碳氧积的平均值分布情况，在转炉炉役前、中后期 转炉设备检修期间在底吹管网中接人煤气，然后点燃，用来检验底吹是否通畅及底吹气体是否从转炉外接缝窜出，与同时期测量的冶炼终点碳氧浓度积数值是一致的。

4转炉复吹对钢质量的影响

  为了使钢中尽量少产生脆性或不变形非金属夹杂物，重轨、帘线、钢丝弹簧等优质高碳钢不允许采用铝脱氧。图3为1 600℃钢液中与[C]、[Si]、[Mn]、[A1]单独平衡的溶解[O]含量，其中计算所用的有关反应平衡常数和钢液中脱氧元素之间的活度相互作用系数引自文献[2]。可以看到，[A1]的能力显著高于[Si]、[C]、[Mn]，例如当ω([Al_s])仅为0．025％时，与之平衡的溶解氧[O]便可降低至3．7×10^-6以下，而与ω([C])=0．04％和ω([Si])=0．40％相平衡的溶解氧质量分数分别为70×10^-6咱和73×10^-6。由此可知，由于许多高碳钢种要求限制或不允许采用铝脱氧工艺，采用沉淀脱氧工艺方法，脱氧后钢液溶解氧含量仍较高。与低、中碳钢相比，优质棒线材用高碳钢在生产低氧含量钢方面有更多的困难。

武钢一炼钢在降低高碳钢氧含量方面主要采  取了以下工艺技术：

  (i)优化复吹工艺，降低转炉终点钢液氧含量。保证全炉役复吹强度在0．040 m³／(min·t)以上。同时，在操作上结合一次拉碳操作，避免或减少点吹，并在出钢前进行后搅，促进[C]-[O]平衡(图4)。

     通过后搅，可使平均出钢氧质量分数降低(50～60)×10^-6。

    (2)采用Si和Mn首先进行预脱氧，然后采用Ca-Ba基复合脱氧剂进行终脱氧，显著改善了脱氧效果。

    (3)转炉出钢采用挡渣塞进行挡渣，减少出钢下渣，并同时在出钢过程后期向包内加入顶渣，降低钢包渣的氧化性。

    (4)LF炉外精炼重新造渣，并用Al粒、电石、小粒FeSi对炉渣进行分批充分脱氧。然后通过吹Ar搅拌作用，使渣一钢充分接触，降低钢水氧含量。目前，通过LF精炼，轴承钢钢水溶解氧含量已能达到低于2×10^-6。

    (5)LF精炼采用微正压操作，减少进入LF的空气量，防止钢液二次氧化，避免[O]增加。

    表6为武钢一炼钢转炉不同炉役阶段钢液碳氧积的平均值分布情况，1 600℃温度下，与CO分压为0．1MPa相平衡的碳氧积为0．0025，从表6可以看到，通过工艺技术改进，钢液碳氧积已十分接近碳氧反应平衡时的碳氧积。

    图5为武钢一炼钢生产高碳钢在不同工艺阶段钢液溶解氧含量变化情况，可以看到，经过以上工艺措施，尽管限制或不采用铝脱氧，但通过LF和VD精炼后，钢液的溶解氧质量分数降低到了(4～7)×10^-6，基本上达到了铝脱氧钢中溶解氧含量的水平。

5结  论

    (1)通过采取各种技术措施加强对复吹底部供气元件的维护，完全可以做到转炉复吹寿命与炉龄同步，满足冶炼各种品种钢的需要；

    (2)溅渣后，合理控制氧枪零位，在复吹底部供气元件上部形成一层保护膜，可有效提高复吹底部供气元件的寿命。但保护膜不能太厚，太厚则会压迫复吹气体转向如炉底接缝等处的炉底薄弱部位喷出。