合钢转炉溅渣护炉工艺与实践

发表时间：[2007-12-08]　　作者：　　编辑录入：admin　　点击数：3650

0 引言

　转炉溅渣护炉技术是向转炉吹入高压氮气把转炉终渣溅起，并涂敷至炉壁上，起到保护炉衬的作用。该技术是转炉生产领域中的一项重大技术进步，对提高炉龄、降低耐火材料消耗、提高转炉利用率非常有效。在20世纪90年代，溅渣护炉技术首先在美国试验成功并推广使用，实现工业化。

　合钢第二炼钢厂自2000年10月开始采用溅渣护炉，转炉炉龄迅速提高，耐火材料消耗明显降低，并在2003年11月创造炉龄超过12000炉的纪录。针对合钢20t小转炉，出钢温度高，冶炼周期短，转炉寿命低的特点，探索了合理的溅渣护炉方法。

1 溅渣护炉设备及工艺条件

1.1 设备

　　　转炉公称容量：20t×3座(实际出钢量达30t)

　　　混铁炉：600t×2座

　　　连铸机：四机四流小方坯连铸机3台，生产规格为120mm×120mm,150mm×150mm,150mm×220mm。

1.2 工艺条件

　　(1)铁水成份见表1。　

表1 铁水成份（w/%）

C	Mn	Si	P	S
3.5~4.0	0.3~0.6	0.6~0.8	0.12~0.15	≤0.040

　 (2)石灰条件见表2。

表2 石灰条件

w(CaO)/%	w(SiO₂)/%	w(MgO)/%	活性度/mL
75~81	1.3~1.4	0.70~0.85	180~240

1.3 冶炼情况

　　冶炼周期26~29min；供氧时间12~15min；供氧流量5500~7500m³/h；供氧压力0.75~095MPa；氧枪喷头四孔拉瓦尔型；出钢温度1650~1690℃；冶炼钢种碳素结构钢、低合金钢。

2 溅渣护炉工艺及操作

2.1 操作顺序

　　出完钢摇正转炉→把氮气切换阀开至氮气位置→下枪吹氮→吹氮2′30″~3′30″→溅渣完毕转换开关至氧气位置→倒尽终渣，准备下炉装料、吹炼。

2.2工艺参数

　　氮气压力:总管1.3~1.6MPa；工作压力0.8~1.1MPa；氮气流量5500~8000m³/h；工作枪位距炉底1.2~1.7m；终渣MgO含量8%~13%；TFe 18%~26%。

2.3 辅助造渣料及调渣剂

　　(1)辅助造渣料

　为了在吹炼过程中调整炉渣成份，减缓吹炼前期酸性渣对炉衬的侵蚀，在开吹头批料中加250~350kg轻烧菱镁球，其理化指标见表3。

表3 轻烧菱镁球理化指标

	w（成份）/%	粒度/㎜	w（灼减）/%	体积密度/(g/㎝³)	显气孔率/%	压破力/（㎏/个）
MgO	≮70.0	40×30×20	≤25.0	1.6~2.0	≥20.0	≥3.0
SiO₂	≯5.0
P	≯0.03
S	≯0.15
水份	≯2.0

(2)终渣改质剂的使用

　改质剂的主要功能是在终渣较稀时MgO起到降低温度、提高渣粘度，并降低渣中SiO₂、FeO、增加渣中MgO的作用，从而改善水份溅渣层的护炉效果，终渣改质剂理化指标见表4。

表4 改质剂理化指标

w（成份）/%	粒度/㎜	w（灼减）/%	体积密度/(g/㎝³)	显气孔率/%
45.0	1~5	≤25.0	1.6~2.0	≥20.0
20.0
＜2.0

3 溅渣护炉实践

3.1 造好过程渣

　　转炉冶炼要做到早化渣、化好渣、造粘渣，化好过程渣对提高溅渣护炉效果非常明显。二炼钢厂通过前期配加250~350kg轻烧镁球使过程渣MgO含量达到8%~10%，同时不能影响炉渣粘度，以保证脱P、脱S的进行，前期提倡早化渣，能减轻炉渣对碱性炉衬的侵蚀。

3.2 终渣成份控制

　　终渣成份是决定溅渣护炉效果的重要因素，适合的炉渣成份、好的溅渣层其备经受冶炼过程中钢水与炉渣的浸蚀能力，据文献介绍，正常终渣成份在w(CaO)=38%~45%，w(SiO₂)=11%~15%，w(MgO)=8%~12%，w(TFe)=14%~22%，渣的成份控制主要是由冶炼工艺所决定，根据溅渣护炉要求，通过配加镁球和轻烧白云石来增加渣中(MaO)含量，使之达到8%~12%，渣样的成份分析如表5所示。

表5 溅渣炉次渣样成份

	w(CaO)/%	w(SiO₂)/%	w(MgO)/%	w(TFe)/%	w(FeO)/%	R
范围	42.1~48.2	11.2~17.4	7.6~12.4	16.2~28.0	13.6~24.1	2.5~4.0
平均值	45.0	14.2	9.1	23.8	18.2	3.2

　分析结果表明，渣样成份基本满足溅渣护炉要求，如遇到终渣较稀，出钢后加50~80kg调渣剂稠化终渣，以期改善炉渣成份。

3.3 留渣量

　　合适的留渣量及溅渣层厚度是影响溅渣护炉效果的重要因素，据文献^[1]价绍，对小型转炉，合适的溅渣层厚度为15~20mm，对应的留渣量为2.0~2.8t。而转炉总渣量为3.0~3.5t，所以控制倒渣不能超过1t，实际生产中，通过控制前后大面达到留渣的目的。

3.4 终点温度

　　钢水温度越高，溅渣层侵蚀越快，高温钢水不仅侵蚀掉上炉的溅渣层，而且还继续侵蚀炉衬，造成炉衬逐渐变薄，所以在冶炼过程中必须要控制好钢水温度。通过连铸实施高效改造后，出钢温度由1680℃降到1660℃，为溅渣护炉创造了好的条件。

3.5 终点碳

　　提高钢水终点碳，可降低钢水氧化性，这样既可以减少过氧化钢水对溅渣层和炉衬的侵蚀，又能保证溅渣时有好的渣系。目前终点碳≥0.06%的炉次达60%以上，但钢水过氧化时，炉渣较稀，因此在出钢时向炉内加入50~100kg的含碳镁粉来稠化炉渣。

3.6 溅渣率

　为节约耐火材料消耗，溅杂渣率控制在90%以上。

4 溅渣护炉效果

4.1 炉龄对比

　　溅渣护炉前后的炉龄对比见表6。

表6　 2003年与2000年炉龄对比

年份	最高炉龄/炉	平均炉龄/炉	砌炉数量/只	钢产量/t
2000	3 411	2 377	11	701 141
2003	12 028	10 052	3	784 780
两比(±)	+8617	+7 675	-8	+83 637

4.2 耐火材料消耗对比

　　溅渣护炉前后的耐火材料消耗对比见表7。

表7　 2003年与2000年耐火材料消耗对比

年份	炉衬砖/（㎏/t）	补炉砖/（㎏/t）	喷补料/（㎏/t）
2000	1.41	12.51	2.04
2003	0.38	4.44	1.16
两比（±）	-1.03	-8.07	-088

4.3效益分析

　　(1)耐火材料节约费用。炉衬砖价格为3.57元/kg，年月钧节约103kg/t钢，节约费用：3.5元/kg×1.03kg/t钢=3.61元/t钢；

　　补炉砖价格为0.68元/kg，年平均节约8.07 kg/t钢，节约费用：0.68元/kg×8.07 kg/t钢=5.49元/t钢；

　　喷补料价格为2.866元/kg，年平均节约0.88 kg/t钢，节约费用：2.866元/kg×0.88 kg/t钢=2.52元/t钢。

　　(2)溅渣增加费用。轻烧镁球价格为0.48元/kg，年平均用量为5.10 kg/t钢，增加费用：0.48元/kg×5.10 kg/t钢=2.45元/t钢；

　　调渣剂价格为1.20元/kg，年平均用量为1.07 kg/t钢，增加费用：1.20元/kg×1.07 kg/t钢=1.28元/t钢；

　　氮气价格为0.20元/m3，年平均用量为4.70m3/t钢，增加费用：0.20元/m3×4.70m3/t钢=0.94元/t钢。

　 (3)综合经济效益。以上两项累计，综合经济效益为：(3.61+5.49+2.52-2.45-1.28-0.94)元/t钢=6.95元/t钢，全年钢产量为78万t，则全年经济效益为6.95元/t钢×78万t=542万元。

5 存在问题

　　(1)炉底上涨。由于炉渣在炉底停留时间长，溅渣后期渣子较粘，导致转炉炉底上涨，从而造成吹炼困难。为此通过吹氧及控制合适溅渣枪位来解决炉底上涨问题。

　　(2)粘枪。溅渣护炉难免造成氧枪头部粘渣粘钢的现象，现场采用氧气烧和钢钎捣的办法来处理粘枪。

　　(3)生产节奏影响。采用溅渣护炉技术后，对原有的生产节奏造成了一定的影响，这有待于进一步解决。

6 结束语

　　(1)溅渣护炉技术的实施使转炉平均炉龄提高到10052炉，最高炉龄达到12028炉，并降低了耐火材料消耗。

　　(2)溅渣护炉投资少，见效快，操作简单，减轻了劳动强度，效益明显，全年经济效益达542万元。

　　(3)溅渣护炉理论和工艺有待结合生产实际，进一步摸索出一条适合本厂实际的生产操作工艺，使溅渣护炉工艺取得更大的经济效益。