提高转炉炉龄的措施与效果

发表时间：[2007-11-17]　　作者：　　编辑录入：admin　　点击数：2696

　炉龄也称炉衬寿命，是指转炉炉衬从投入使用到更换新炉衬止，一个炉役期间所炼钢的总炉数，是衡量转炉生产水平的一项综合性指标，炉龄高低不仅代表着一个炼钢厂的技术装备、工艺操作、生产管理等水平的高低，也决定着转炉的生产率、生产成本的高低。提高转炉炉龄是国内外钢铁企业和炼钢工作者的重要任务之一。

1 存在问题

　安钢第二炼钢厂以往提高炉龄主要是靠提高操作水平和人工补炉来进行，存在问题是：补炉次数多，非作业时间长，生产组织困难，职工劳动强度大，且常出现补炉后冒火、喷渣，安全隐患多和生产成本高等。不能满足二炼优质、低耗和年产200万吨钢的快节奏需要。

2 原困分析及技术措施

2.1 炉衬材质及砌炉

2.1.1 炉衬材质

　转炉炉衬耐火材料的损坏机理与耐火材料的化学成分、矿物结构、炼钢工艺过程等复杂的因素有关。以往我厂使用炉衬材质是白云石焦油结合砖，利用其在高温条件下砖内的焦油受热分解，残留在砖体内的碳石墨化，形成碳素骨架，支撑和固定白云石质材料的颗粒，增强砖体的强度，同时还能填充耐火材料颗粒间的孔隙，提高砖体的抗渣性能，但它耐化学侵蚀性和耐高温性及急冷急热性差，炉龄一般在几百炉。为了进一步提高炉衬砖的耐化学侵蚀性和高温强度，也曾使用过高镁白云石砖和轻烧油浸砖，炉衬寿命均有提高，但效果仍不佳。镁碳砖克服了传统碱性耐火材料的缺点，具有耐火度高，热膨胀率小，抗渣性强，导热性能好，避免了镁砂颗粒产生的热裂，同时由于有结合剂固化使用寿命提高，但如果材质、砖型标准选型不当，效果也不佳，经过技术人员结合实际反复调研、实验、论证，使用MT14A、MT14B、MT18A等系列镁碳砖效果比较理想。镁碳砖主要理化指标见表1。

表1　镁碳砖主要理化指标　 ≥

砖型	MgO/%	C/%	显气孔率/%	体积密度/%	常温耐压强度/MPa	高温抗折强度/MPa
MT18A	72	18	3	2.9	40	10
MT14A	76	14	4	2.9	40	12
MT14B	74	14	5	2.82	35	8

2.1.2 砌炉

　由于冶炼过程中各个部位工作条件、损失机理不同，在使用和拆除使用后的炉衬时发现侵蚀情况也不同，重新砌炉是由于个别部位侵蚀严重不能使用造成的，而相当多的部位仍可以使用。针对这种情况，再考虑到成本，修砌炉衬时各部位视期损坏程度砌筑使用不同材质、厚度的炉衬砖，即采用综合砌炉，达到炉初侵蚀均匀，提高内初整体使用寿命，改善转炉的经济指标。

　为了提高单炉产量和操作顺利，解决增大装入量后护容比偏小，喷溅加剧等问题，经专家及工程技术人员论证和核算，在保持原有转炉主体设备，转炉重心不变护衬安全的前提下，适当调整砖型和砌砖方式，减少转护内衬厚度10mm，增加转炉有效容积，使增大装入量后而炉容比基本不变，有效解决了增大装入量后喷溅加剧的问题。平均单炉产量由24.5t提高到了26.2t。

　砌炉也很关键，要求严格执行砌炉工艺规定，永久层用高度耐火泥湿砌，工作层干砌。为防止受热膨胀产生的应力造成衬砖短裂，破坏炉衬的整体性，不希望砌的过分紧密，各层砖缝均需均匀错开，砖缝要求为立缝子缝都接近2mm；炉底与炉身用电熔镁砂细粉接沥青粉填缝，凝固时间小于1.5h~2h，用护底车顶紧后缝隙小于20mm。渣线、耳轴区受钢液、炉渣的冲刷、侵蚀以及炉内气体的冲刷作用大，使用抗侵蚀性好的镁碳砖；炉帽区主要受炉内气体的冲刷作用和吹炼时炉渣的喷溅作用，加之处于悬臂状态和经常摇动，反复的加料、出钢机械碰撞等原因，掉砖现象多，在砌筑炉帽区时，镁碳砖背部使用以树脂为结合剂沾结原料，使炉衬有良好的整体性；炉壁区特别是装料侧的护衬砖受钢水、炉渣的冲刷作用，使用有较高的抗氧化镁碳砖；熔池下衬砖主要受钢液的侵蚀，应有良好的抗侵蚀性的镁白云石碳；

2.2 系统优化炼钢工艺

　炼钢过程工艺操作，对炉衬的使用寿命也影响很大，为提高炉衬使用寿命，除了改进炉衬材质、修砌方法外，在工艺操作上采取了以下措施优化炼钢工艺。

2.2.1 规范装入制度

　为防止温度过高过低，渣量波动大，影响炉龄，在保证总装入量的同时，规定了三套装入制度(见表2)。

表2　铁水、废钢装入量　　　　　　　 t

方案	总装入量	铁水	废钢
1	28.7～29.2	23.5～24.0	5.2～5.7
2	28.7～29.2	24.0～24.5	4.7～5.2
3	28.7～29.2	24.5～25.0	4.2～4.7

　由于废钢种类较多(生铁块、改性生铁、渣钢、渣铁、内部回收废钢、外助废钢等)，块度和单重相差很大，又因废钢场地较小和生产节奏很快，废钢现场工难做到合理搭配，致使脸量波动较大，温度很不稳定，故要求废钢块度小于410×500×600mm，单重小于500kg，且大小块搭配开入炉。

2.2.2 优化炉料结构

　原材料是炼钢的基础，是改善各项技术经济指标和提高经济效益的基础，其质量好坏除直接影响炼钢工艺和钢的质量外，还对炉龄有很大影响。

　铁水废钢成分对炉衬耐火材料寿命有显著影响，特别是硫的含量。为减少铁水对炉衬的影响，针对高炉容量较小，出铁量小且频繁，铁水的温度、化学成份波动大，尤其是铁水中的[s]、[P]、[Si]等含量高的问题，在两个混铁炉中采取依[s]含量的高低执行铁水“分兑”；为保证低硫钢的生产，使用内部回收的低[s]废钢、废钢中调锰铁、出钢过程中加脱硫剂等方法，减少炉子脱[s]压力，避免了高温脱硫造成的炉衬侵蚀加快。

　提高炉渣碱度、渣中MgO含量，降低渣中FeO含量，有利降低炉渣对耐火材料的侵蚀。在使用造渣料中，多使用活性石灰、轻烧白云石的同时，配加少量镁球、改质剂脸矿、污泥球团等易化渣、高氧化镁含量的原材料，合理配置渣料结构，加快成渣速度，缩短冶炼时间，降低渣中氧化铁含量，提高氧化镁含量及粘度，即有利减少对炉衬的侵蚀，又利于提高效溅渣效果。抽查终点炉渣成分见表3。

表3　终点炉渣成分　　　　 %

序号	TFe	SiO₂	Al₂O₃	CaO	MgO	P₂O₅	MnO	S	FeO
1	16.46	16.00	0.98	45.54	10.41	1.25	1.24	1.103	16.26
2	15.12	16.70	1.30	46.83	10.49	1.22	1.29	0.098	13.47
3	13.96	16.15	1.25	48.61	11.34	1.26	1.3	0.119	10.60
4	15.82	14.52	1.04	48.49	11.35	1.24	1.23	0.115	15.14
5	16.42	14.53	1.01	49.2	9.13	1.27	1.09	0.136	15.85
6	17.20	14.11	1.21	49.84	8.15	1.28	1.11	0.156	14.06
7	15.41	15.92	1.95	50.36	7.99	1.03	0.94	0.225	15.14
平均	15.77	15.42	1.25	48.35	9.84	1.22	1.17	0.136	14.36

2.2.3 开展系统温降工作

　据有关资料显示耐火材料高温溶解、高温溶液渗透、高温下气相挥发是炉衬损坏的主要原因，炼钢过程、终点温度过高将导致炉衬耐材损坏加快，特别是当终点温度在1700℃以上，每提高10℃炉衬耐火材料的侵蚀速率都会成倍增加，因此，从铁水和废钢的搭配、加快钢包周转、钢包加盖、钢包在线烤、钢包加绝热层冲间包加绝热层太包和中间包加套管浇注等卓有成效的创新工作，改进设备、工艺，使平均出钢温度降低了18℃，为减慢炉衬侵蚀作出了积极的贡献。

2.2.4 采用科学的“三位一体”挡渣技术

　转炉出钢口由于受到钢液的冲刷作用，使用条件十分苛刻，经常出现内径变大、形状不规则，甚至周围侵蚀严重时出现漏钢，一般寿命都很低，也是影响炉龄的因素之一，远远不能与炉衬同步使用。针对我厂转炉冶炼强度大、炉渣温度高、生产节奏快等不利条件下导致的出钢口寿命短、出钢过程下渣、吹炼过程出钢口堵不严等难题。采用对出钢口砖型和砌炉工艺的改进，使用镁碳质整体出钢口更换技术，并配合挡渣塞和均质挡渣球的转炉“三位一体”挡渣技术，出钢口平均使用寿命从50炉提高到212炉，有效的减少了出钢口周围的炉衬侵蚀严重现象。

2.3 综合护炉

　转炉炉龄受多种因素影响，其中维护是重要的环节之一，科学有效的维护方法对提高炉龄起着至关重要的作用，通过溅渣、垫补油砂、平砌油砖、喷补等方法护炉，效果比较理想。

2.3.1 高效溅渣护炉

　溅渣护炉技术的基本原理是，利用MgO含量达到饱和或过饱和的炼钢终点渣，通过高压氮气的吹溅，在炉衬表面形成一层高熔点的溅渣层，并与炉衬很好地烧结附着。这个溅渣层耐侵蚀性较好，从而保护炉衬砖，炉衬寿命得到提高。溅渣护炉对炉渣的要求有以下几点：

　 1)合适的渣量：

　 2)炉渣性质(a，炉渣成份：高氧化镁、低氧化亚铁b，黏度：c，调渣剂)；

　 3)氮气压力和流量；

　 4)氧枪工艺参数(a，夹角b，喉口c，扩张段长度)；

　 5)溅渣时间。

　高效溅渣护炉主要操作工艺参数如下：

　 1)氮气气源总管压力不小于1.5MPa，使用工作压力1.25~ 1.35MPa，流量(标态)不小于8000m³/h；

　 2)终点渣碱度控制R=3.0~3.5，(MgO)含量7%~10% ，∑FeO≤20%；

　 3)氮气要干操，纯净度不小于99，95%，氮气中的载含量不大于0.0020%；

　 4)严禁氧气与氮气泄露串通，连锁装置、检侧仪表运行可靠；

　 5)溅值频率：正常情况每炉都要溅渣，但补炉前一炉和个别换氧枪炉次可不溅渣；

　 6)溅渣时间不小于1.5min。

2.3.2 其它补炉

　油砂补炉：当装料侧或出钢侧出现坑凹时，有计划或临时加入镁质油砂进行热填补坑凹、利用油沙在炉内余热的作用下出现流动性并铺展在侵蚀部位，然后投扔沥青吹氧气燃烧提高炉膛温度达到油砂与炉衬粘结为一体达到护炉目的。

　平砌油砖补炉：当炉衬两侧侵蚀严重或出现漏炉时，用专用的补炉大铲把90×200×300mm的长方体侵油白云石砖平铺磊到一定高度，然后投扔沥青吹氧气燃烧提高炉膛温度达到油砂与沪衬粘结为一体达到护炉目的。

　喷补护护：由过去的湿法喷补改为先进的半干法喷补，喷补部位由过去的喷补炉衬砖接头处改为喷补补炉砖及所有可喷到的部位，要求混入水分10%~18%，炉膛温度800℃~1000℃，有效的减少了对炉衬的侵蚀，寿命提高了近千炉。

3 效果及存在问题

3.1 效果

　 1)通过炉衬材质的改进和实施综合砌炉后，炉衬的侵蚀明显减慢，垫补加料侧和出钢侧由原来的300炉开始增加到了550炉，垫补的次数间隔也扩大了三分之一左右；

　 2)炼钢过程系统优化后，原材料、过程操作、和系统温降明显好转，特别是护渣成分明显优化，对溅渣和减慢侵蚀十分有利，各种事故明显减少，生产相当顺行；

　 3)通过综合砌炉扰化炼钥工艺综合护炉技术的应用，炉龄得到了历史性的突破，最高炉龄达到了23110炉，大补炉比原来减少80%，平均每天减少补炉约2h，增加了炼钢有效时间，全年多炼钢5.48万吨，可创效益821万元，同时吨钢耐材成本降低了2.43元，工人劳动强度大大降低，2001~2003年及2004年上半年平均炉龄和产量如图1所示。

图1　年产量与平均炉龄折线示意图

3.2 存在问压

　 1)由于原材料和炼钢工艺及裁值的要求，炉渣碱度提高，流动性变差，时常出现粘氧枪和涨沪底现象；

　 2)由于渣量和溅渣时间是直线的线性关系，怎样保留合适的留渣量，保证快速溅渣护炉的最佳化还有待解决；

　 3)炉龄的大幅提高，要求炉口、烟罩、炉壳、机械等设备实现同步面临严峻考验。

4 结语

　 1)炉衬耐材质量提高、采用综合砌炉是提高炉龄的基础，优化炼钢系统，降低炼钢温度，提高溅渣效果是提高炉龄的关键；

　 2)提高炉龄可以降低生产成本，减少事故，增加产量和降低职工劳动强度，同时也对于炼钢生产、技术、管理等工作起到带动和促进作用。