前言
溅渣护炉技术是利用MgO含量达到饱和或过饱和的炼钢终点渣，通过高压N2的吹溅，冷却、凝固在炉衬表面上形成一层高熔点的熔渣层，并与炉衬很好地粘结附着。溅渣形成的溅渣层耐蚀性较好，同时可抑制炉衬砖表面的氧化脱碳，又能减轻高温渣对炉衬砖的侵蚀冲刷，从而保护炉衬砖，降低耐火材料损耗速度，减少喷补材料消耗，同时减轻工人劳动强度，提高炉衬使用寿命，提高转炉作业率，降低生产成本。
广钢经过改造的两座45t转炉于2004年11月18日投产，采用溅渣护炉工艺。由于投产后不正常的生产组织及护炉工艺观念淡薄，炉衬侵蚀严重，2005年2月23日，1#炉在847炉次发生穿炉事故，被迫重新砌炉，于3月18日恢复生产。由于1#炉的穿炉事故，使转炉厂生产计划无法完成，造成了较大的经济损失。同时，相关人员也从此次事故中吸取了教训，意识到严格执行溅渣护炉工艺操作制度及加强炉体维护工作的重要性。经过大家的共同努力和积极维护，使2#炉在炉况较差的情况下走出困境。目前2#炉的炉龄己超过4000炉，1#炉的炉龄己超过3000炉，除炉底上涨之外，其它部位炉衬维护较好。
2 溅渣护炉工艺条件
转炉公称容量：2×45t
平均出钢量：43.75t
平均冶炼周期：35m in12s
品种：Q235、20MnSi
出钢温度：Q235、1660~1730℃、20MnSi 1680~1750℃
铁水条件(主要化学成分)：Si 0.40%~1.00%，S≤0.07%，P≤0.15%
氧枪工艺参数
氧枪结构：3孔，喷管与中心夹角为10°
供权流量：10500~14500m3/h
使用压力：0.75~0.95MPa
供氧时间：12~14min
3 溅渣护炉工艺基本参数
(1)N2的使用压力
溅渣护炉用N2气管道布置在厂房的27.4m平台上，总管压力≥1.0MPa，使用工作压力0.65~0.98MPa，流量≥11000m3/h。
(2)溅渣时间：2~3min。
(3)终渣成分控制：Mg0.8%~14%，∑FeO10%~15%，R3.0~3.5。
(4)N2要求干燥，且纯净度≥99.95%、氧气含量≤20×10-6。
(5)溅渣频率设定：炉龄小于200炉时，视炉衬挂渣情况进行适当溅渣操作，炉龄在200~500炉之间时，每两炉进行一次溅渣操作；炉龄在500炉以上时，每炉都进行溅渣操作。
4 前期溅渣护炉操作的情况分析
对2005年1月27日的终点渣抽查化验，结果见表1。
表1 2005年1月27日终点渣抽查化验结果
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炉号 |
MgO/% |
R |
FeO/% |
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1-0057 |
9.93 |
2.23 |
19.90 |
|
1-0058 |
6.37 |
2.58 |
13.60 |
|
1-0062 |
5.42 |
2.729 |
13.50 |
|
2-0079 |
8.36 |
1.932 |
8.20 |
|
平均值 |
7.52 |
2.37 |
13.80 |
从表1数据可看出，终点渣碱度R值和MgO含量均偏低，其主要原因是当时镁球供应不足未使用，仅加轻烧白云石及石灰，再加上当时铁水供应不正常，温度偏低(1230℃左右)。轻烧白云石平均加入量为603kg/炉，石灰平均加入量为2816kg/炉，两者加入量均不足。
对2005年3月8日的终点渣抽查化验，结果见表2。
表2 2005年3月8日终点渣抽查化验结果
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炉号 |
MgO/% |
R |
FeO/% |
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2-783 |
3.05 |
3.65 |
11.90 |
|
2-785 |
3.24 |
4.12 |
19.50 |
|
2-786 |
2.85 |
4.08 |
14.80 |
|
2-862 |
3.14 |
3.95 |
19.50 |
|
2-864 |
2.97 |
3.47 |
15.10 |
|
平均值 |
3.05 |
3.85 |
16.16 |
从表2数据可看出，这时期的终点渣碱度R值和FeO含量均较高，而MgO含量却非常低。根据当时的统计结果，轻烧白云石平均加入量为203kg/炉，石灰平均加入量为3818kg/炉，轻烧白云石加入量明显偏少，而石灰加入量却过多。
从2005年2月1日旧转炉全部关闭后，新转炉开始进入正常四班三运转生产，由于对新转炉炉体维护经验不足，造渣料使用不当，造成炉渣MgO含量过低，FeO含量偏高，在出钢温度超过1700℃的高温下，炉衬侵蚀严重。因此，1#炉发生穿炉的直接原因是炉体维护工作没做好而造成的。
5 溅渣护炉工艺操作
5.1 终渣MgO的控制
终渣MgO主要来源于炼钢过程中加入的配镁材料及出钢前后加入的造渣材料。炉渣碱度对于MgO的溶解度有重要影响。在酸性渣中MgO可以有很高的溶解度，随着炉渣碱度的提高MgO的溶解度下降。当碱度一定时，渣中氧化铁含量升高，MgO溶解度下降，表明氧化铁在CaO—SiO2—FeO—MgO中对MgO的溶解能力低于SiO2。
吹炼初期炉渣MgO溶解度较高，渣量较少，渣中MgO含量增加很快。吹炼中期炉渣MgO溶解度下降，渣量增加缓慢，渣中MgO含量增加速度开始下降。吹炼后期炉渣温度升高，石灰熔化速度加快，渣量增加的速度比MgO溶解度下降的速度更快.渣中MgO含量增加的速度又加快。
吹炼过程中MgO的溶解受渣中MgO含量和渣量两个变量的影响，是一个动态不平衡过程。采用吹炼初期加入全部或大部分含MgO渣料，使冶炼过程炉渣中MgO始终保持过剩状态，不仅有利于MgO的溶解也可以减缓炉渣对炉衬的化学侵蚀。
炼钢的原料及冶炼钢种不同时，吹炼过程的炉渣成分与渣量的具体变化情况有所不同，但控制原理基本是相同的。实践表明，终渣MgO含量控制在8%~12%范围是合理的。
5.2 炉渣碱度及∑FeO控制
炉渣碱度和∑FeO是山原料和钢种决定的，而炉渣碱度、∑FeO和MgO含量是影响终点炉渣耐火度的主要因素。要使溅渣层有足够的耐火度，主要措施是调整渣中MgO含量。
在冶炼前期，炉渣碱度R值控制≮2.0，终渣碱度R值控制在3.0~3.5范围，∑FeO控制范围为10%~15%。
炉渣的成分对炉渣的熔化温度有影响，因而也影响到炉渣的过热度。采用溅渣护炉后炉渣的过热度平均降低了26℃左右，炉渣过热度的降低可以减少对炉衬的侵蚀，对渣钢间化学反应并不会带来有去影响。
5.3 调渣工艺
调渣工艺是指在炼钢结束后，通过炉口观察炉渣状况，判定炉渣是否适宜溅渣。如果炉渣过于粘稠，应加入少量化渣剂化好炉渣，增强炉渣的流动性。如果炉渣过热度高，渣稀而流动性好，则应加入少量改质剂提高炉渣粘度，以适应溅渣护炉的工艺操作要求。
(1)直接溅渣工艺：即在炼钢过程中调整炉渣，炼钢后基本不进行调渣，而直接进行溅渣操作。这种工艺要求铁水及原材料条件比较稳定，吹炼平稳，终点控制准确，出钢温度低。该工艺适合出钢[C]＞0.07%，出钢温度＜1700℃的炉渣。
(2)出钢后调渣工艺：在炼钢过程结束后，根据炉渣状况适当加入少量改质剂以降低炉渣过热度，提高炉渣粘度，然后进行溅渣。生产中由于炉渣过热度升高，同时原料条件不稳定，往往造成后吹。多次倒炉致使终渣FeO含量升高，渣稀且MgO含量达不到目标值，这时不适宜直接溅渣，应于出钢后在炉内加入少量改质剂，改善炉渣状态，使之适合于溅渣操作。
5.4 试验结果分析
从3月23日至4月13日共收集87炉终点渣，分析结果如下：平均Mg0含量为10.91%，R为2.94，∑FeO为13.28%。相应的造渣配料是轻烧白云石平均加入量1107kg/炉，镁球平均加入量219kg/炉，石灰平均加入量2896kg/炉。
炉渣碱度R值变化范围为2.8~3.2对炉渣化学相分析结果表明，当R＜2.6时，炉渣主要为C2S且多为β-C2S，晶粒间有一些C3S与之交错生长，二者间充填RO相。当R＞2.6时，以C3S为主，并有少量方镁石，基质为RO相；当R＞3.5时，以C3S为主，并有一定量CaFeO2生成，基质也为RO相。
对MgO含量与炉渣熔点进行分析发现，炉渣中MgO为过饱和状态，其熔点基本上随MgO含量增加而升高，因此现行MgO含量的控制范围是合理的。
综上所述，为了加强溅渣护炉工作.确保炉体维护效果，提高炉龄，增加产能。总结出如下操作要点：
(1)为了确保前期渣的Mg0含量达到6%~8%，前期造渣应在加入石灰的同时加入200kg镁球及800~1500kg/炉轻烧白云石，并根据冶炼情况在开吹6min前补足石灰用量。
(2)要求初期渣早化过程渣化好，终渣作黏挂上。
(3)整个吹炼过程控制好枪位，确保第一次倒炉终点碳——温度协调一致。
(4)吹炼后期视冶炼情况可加入适量的轻烧白云石、石灰、镁球、改质剂，确保终渣粘度合适，R=3.0~3.5，Mg0＝10%~10%，∑Fe0＝10%~15%。
(5)倒炉时，摇炉工应控制溅渣渣量在2.5t左右，如渣量过大，出钢前应倒掉部分炉渣。
(6)溅渣N2工作压力应控制在0.8~1.00MPa，溅渣枪位控制在距炉底1000~1500mm之间。具体枪位应视终渣情况而定，当终渣过稀补加渣料多时，枪位采取低一高一低操作，当炉渣粘度合适时，枪位采取高一低的操作，保证快速起渣，时间控制在3min以内。
(7)溅渣完毕，摇炉工必须将炉内残渣倒干净，方可兑入铁水冶炼。
6 存在问题及采取的措施
6.1 炉底上涨
由于采用溅渣护炉工艺，冶炼终点渣碱度R值高，炉渣粘稠会出现炉底上涨现象，影响炉容比，严重时会导致冶炼过程中喷溅加剧。因此要求每班接班对炉膛静止液面测量一次。发现炉底上涨超过规定值时应及时处理，其处理方法是：出钢后留渣进行渣洗炉底；出钢时留少量钢水洗炉底；倒完渣后兑少量铁水洗炉底；多加废钢，控制好终点渣。
6.2 炉膛变形、炉口粘渣
为了保证快速溅渣的效果，适当提高转炉留渣量是有利的。但是渣量过大往往造成炉口粘渣，炉膛变形，并使溅渣成本提高；解决炉膛变形、炉口粘渣的方法是：确定合理的留渣量。在测温、取样倒渣时，尽量倒掉部分渣，最佳留渣量为2.5~4.0t。
6.3 粘枪
溅渣操作结束时，氧枪通常会粘上部分炉渣，这部分炉渣的强度较高，处理起来劳动强度比较大。处理粘枪可采用以下几种方法：在下一炉钢开吹时加快成渣速度，可冲刷掉氧枪粘渣；减少炉内的余钢是消除粘枪的关键；上刮渣器，减轻工人劳动强度。
7 结论
(1)确定了较合理的溅渣护炉工艺参数，基本满足了溅渣护炉的工艺要求。
(2)溅渣护炉技术使广钢转炉护炉工艺实现了突破，转炉炉龄大幅度提高，目前己达到4000多炉，炉况仍然良好。
(3)采用溅渣护炉技术，可减少转炉周转时间，提高转炉作业率，增加产能，同时有利于均衡和稳定组织生产，为连铸正常生产提供保证。
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