羅源奎¹，呂凱輝²

( 1． 三安鋼鐵有限公司煉鋼廠，福建泉州362411;

2． 三安鋼鐵有限公司生產(chǎn)能源管理部，福建泉州362411)

摘要: 福建三安鋼鐵有限公司煉鋼廠鋼水中w( O) 較高，導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐爐底侵蝕嚴(yán)重，爐底維護(hù)次數(shù)多、時(shí)間長、耐材費(fèi)用高、轉(zhuǎn)爐作業(yè)率低。針對(duì)這個(gè)問題，在爐底維護(hù)時(shí)采用快補(bǔ)操作，每次爐底維護(hù)時(shí)間從原來的120 min縮短至目前的7 min，有效提高了轉(zhuǎn)爐作業(yè)率。在相同冶煉條件下，爐底的耐材消耗得到大幅度降低，噸鋼耐材消耗從0． 51 kg降到0． 24 kg。

關(guān)鍵詞: 爐底侵蝕; 爐底快補(bǔ); 氧含量; 耐材消耗

轉(zhuǎn)爐爐底是轉(zhuǎn)爐爐體主要組成部分，它在轉(zhuǎn)爐冶煉過程中始終處于高溫、負(fù)重狀態(tài)。福建三安煉鋼廠使用氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，是可拆卸爐底的轉(zhuǎn)爐。三安煉鋼廠年產(chǎn)粗鋼260 萬t，有3 座50 t轉(zhuǎn)爐。由于三安煉鋼廠所煉的鋼水74 %都屬于低碳、低磷、氧化性強(qiáng)的鋼種，要求終點(diǎn)w( C) ≤0． 06 %，w( P) ≤ 0． 03 %，出鋼溫度1 640 ～1 660 ℃，造成鋼水中w( O) 較高，達(dá)到( 600 ～950) × 10 － 6，導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐爐底侵蝕情況嚴(yán)重。2015年5 月份，煉鋼滿負(fù)荷生產(chǎn)轉(zhuǎn)爐爐底維護(hù)時(shí)間高達(dá)3 467 min，爐底維護(hù)噸鋼消耗耐材0． 51 kg，生產(chǎn)組織不理想，轉(zhuǎn)爐作業(yè)率為90． 17 %。

1 存在的問題

鐵水產(chǎn)量受高爐爐料質(zhì)量、爐內(nèi)順行、產(chǎn)量計(jì)劃及市場情況影響波動(dòng)較大( 見表1) 。當(dāng)高爐鐵水量偏高時(shí)，煉鋼廠只有提高生產(chǎn)節(jié)奏、減少護(hù)爐時(shí)間，才能達(dá)到鐵水進(jìn)出平衡，確保生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2 影響轉(zhuǎn)爐爐底的因素分析

2． 1 終渣氧化性

終渣氧化性與鋼水氧含量呈線型關(guān)系，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳越低，爐渣氧化性( FeO + MnO) 越強(qiáng)，鋼水氧含量增加，特別是當(dāng)w( C) ≤0． 05 % 后，碳氧關(guān)系如圖1 所示( 溶解氧) 。

煉鋼廠由于鋼種原因使終點(diǎn)氧含量過高，其中w( C) ≤0． 045 % 的冶煉爐數(shù)占總冶煉爐數(shù)比例的78 %以上，造成轉(zhuǎn)爐爐底侵蝕情況嚴(yán)重。

2． 2 槍位不理想

2． 2． 1 吹煉槍位

槍位過高，氧射流沖擊面積大，沖擊深度減小，熔池?cái)嚢铚p弱，反應(yīng)速度減慢，熔池升溫速度也緩慢，渣中w( TFe) 增加，吹煉時(shí)間延長^［1］，影響生產(chǎn)節(jié)奏。如: 石灰生燒、過燒率較大或轉(zhuǎn)爐吹煉超標(biāo)鐵水時(shí)，一般采取“吊槍”化渣冶煉，槍位控制不當(dāng)會(huì)造成渣中w( TFe) 增加，冶煉噴濺嚴(yán)重。槍位過低，沖擊面積小，沖擊深度加大，渣中TFe 含量減少，不利化渣，易損壞爐底^［2］。如: 轉(zhuǎn)爐冶煉合格鐵水或需加快生產(chǎn)節(jié)奏時(shí)，采用壓槍操作。此方法易造成氧槍、汽化煙罩結(jié)冷鋼嚴(yán)重。

2． 2． 2 濺渣槍位

當(dāng)槍位較低時(shí)，氮?dú)鈱?duì)渣的沖擊面積小沖擊深度大，爐渣滴能量大可濺到爐口。相反當(dāng)槍位較高時(shí)，氮?dú)鈱?duì)渣的沖擊面積大沖擊深度小，爐渣濺到爐膛位置較低，易造成爐底上漲^［3］。濺渣護(hù)爐氣體壓力高于規(guī)定值或?yàn)R渣時(shí)氧槍槍位過低。造成氣體壓力高，爐底在濺渣后往往下降嚴(yán)重。

3 防止?fàn)t底侵蝕的措施

3． 1 控制好終渣成分和溫度

3． 1． 1 終渣成分

煉鋼廠鋼種原因使終點(diǎn)氧含量過高，其中w( C) ≤0． 045 % 的冶煉爐數(shù)占總冶煉爐數(shù)比例

的68 %左右。煉鋼廠要求爐渣堿度控制在2． 5 ～3． 0，w( MgO) 控制在9 %以上，以便濺渣護(hù)爐。

3． 1． 2 降低出鋼溫度

1) 提高鋼包在線使用溫度。加強(qiáng)鋼包周轉(zhuǎn)及保溫效果，出臺(tái)相關(guān)規(guī)定制度，執(zhí)行3 機(jī)7 包周轉(zhuǎn)，確保在線周轉(zhuǎn)鋼包溫度達(dá)到1 050 ℃以上。

2) 保護(hù)澆鑄。做好鋼包、鋼水、中包的全程保溫工作，加蓋大包蓋、加覆蓋劑、套長水口、低溫應(yīng)急處理等操作規(guī)范，確保生產(chǎn)穩(wěn)定。

3) 優(yōu)化生產(chǎn)組織。優(yōu)化轉(zhuǎn)爐工藝操作，保證每爐鋼水成分都在內(nèi)控范圍，減少堵流等事故; 加強(qiáng)鋼水銜接，提高爐機(jī)匹配工作，落實(shí)高拉速工作、提高放鋼正點(diǎn)率、合理控制待澆時(shí)間、合理控制中包過熱度; 強(qiáng)化生產(chǎn)組織，減少各生產(chǎn)區(qū)域的堵流、重接、回爐事故。

4) 降低設(shè)備故障。推進(jìn)精細(xì)化管理和標(biāo)準(zhǔn)化操作，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的巡、點(diǎn)、檢、加油潤滑工作，大力推行計(jì)劃檢修和預(yù)防性維修，提高設(shè)備保障能力，確保設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，減少生產(chǎn)異常，為均衡高效生產(chǎn)提供有力支撐。

3． 2 采用合理的冶煉與濺渣槍位

3． 2． 1 冶煉槍位

保證爐底不被損壞的條件下，要有一定的沖擊深度。經(jīng)過摸索改進(jìn)，采取了前期低氧壓、低槍位操作，中后期根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整氧壓和槍位。因此，提高操作水平，控制合適的槍位、氧壓、脫C 速度、過程溫度及爐渣w( FeO) 對(duì)抑制噴濺有著重要的作用^［4］: 1) 槍位調(diào)節(jié)和控制要堅(jiān)持早化渣、化透渣、不返干、不噴濺、均勻升溫、準(zhǔn)確控制終點(diǎn)的基本原則［5-7］; 2) 動(dòng)槍操作要少、準(zhǔn)、穩(wěn); 3) 脫硅脫磷期，氧槍槍位由高到低控制在2． 1 ～ 1． 7 m，脫碳升溫期，槍位遵循高-低-低原則控制在2． 0 ～1． 5 m。

合理調(diào)整槍位，可以調(diào)節(jié)熔池液面和內(nèi)部的攪拌作用。如果短時(shí)間內(nèi)高、低槍位交替操作，還有利于消除液面上可能出現(xiàn)的“死角”，消除渣料成坨，加快成渣。

3． 2． 2 濺渣槍位

應(yīng)用濺渣護(hù)爐技術(shù)，濺渣時(shí)間控制在3 min左右( 確保爐渣濺干) ，采取前低后高的濺渣槍位控制。落實(shí)濺渣后爐渣不具備流動(dòng)性的原理，執(zhí)行部分留渣操作使?fàn)t底上漲或不被侵蝕。

3． 3 爐底超出規(guī)定范圍的維護(hù)方式。

3． 3． 1 加爐底灰操作

渣濺后的爐渣倒完加爐底灰( 石灰) ，使石灰沾在爐底上，可減少爐底侵蝕。

3． 3． 2 傳統(tǒng)補(bǔ)爐底

大面料2 包補(bǔ)爐底要60 min( 效果不理想，侵蝕快) ，大面料2 包料加1 t 補(bǔ)爐磚補(bǔ)爐底需要120 min，正常可以滿足生產(chǎn)要求( 見表2) 。

3． 3． 3 使用爐底快補(bǔ)

煉鋼廠通過技術(shù)創(chuàng)新，利用生鐵塊渣補(bǔ)技術(shù)緩解了渣面護(hù)爐與生產(chǎn)之間的矛盾。生鐵塊渣補(bǔ)法: 利用生鐵塊與爐渣的粘合性，通過加入1． 8 t生鐵塊使?fàn)t渣冷凝粘護(hù)爐技術(shù)的應(yīng)用，使墊補(bǔ)的部位在搖爐過程中多次掛渣，并利用生鐵塊抵擋加料過程中生鐵廢鋼及鐵水的沖擊，從而達(dá)到護(hù)爐的目的，使煉鋼噸鋼耐材消耗下降0． 35 kg，從而解決了護(hù)爐與生產(chǎn)之間的矛盾。2016 年為穩(wěn)定爐前生產(chǎn)節(jié)奏，在原有的基礎(chǔ)上繼續(xù)研究，摸索出適合轉(zhuǎn)爐爐底快補(bǔ)的新技術(shù)。

4 爐底快補(bǔ)技術(shù)

4． 1 爐底快補(bǔ)原理

爐底快補(bǔ)是利用高溫爐渣與貼補(bǔ)磚快速燒結(jié)，粘結(jié)在爐襯上，達(dá)到修補(bǔ)爐底的目的。出完鋼后的爐渣具有高溫、高堿度、高氧化性等特點(diǎn)，而貼補(bǔ)磚抗氧化性強(qiáng)，導(dǎo)熱性好，成分見表3。

其在高溫作用下，瀝青由炭化到石墨化會(huì)形成一定的碳結(jié)合骨架和碳網(wǎng)絡(luò)，將氧化鎂顆粒緊密牢固地連接在一起，加快貼補(bǔ)磚的軟化和燒結(jié)，提高燒結(jié)強(qiáng)度^［8］。

出完鋼后的爐渣具有較好的流動(dòng)性，與貼補(bǔ)磚混合后，能夠?qū)①N補(bǔ)磚之間的縫隙填滿，不容易在鋪設(shè)貼補(bǔ)磚時(shí)形成空腔，能夠起到提高修補(bǔ)部位耐侵蝕的作用。

4． 2 高溫快補(bǔ)的試驗(yàn)跟蹤分析

煉鋼廠根據(jù)爐渣的堿度、FeO、MgO 等含量關(guān)系，通過大量的試驗(yàn)( 見表4) ，摸索出適合轉(zhuǎn)爐爐底快補(bǔ)的新技術(shù)。

多次試驗(yàn)表明，堿度過高，爐渣流動(dòng)性下降，快補(bǔ)( 傳統(tǒng)) 效果都會(huì)受到影響。試驗(yàn)研究得出:在確保去磷、硫效果，堿度基本控制在2． 5 ～ 3． 0較理想。此時(shí)，爐渣相組合MgO，C2 S，C3 S，均是高熔點(diǎn)化合物，其共晶熔化溫度為1 790 ℃。三安煉鋼廠正常出鋼溫度在1 640 ～ 1 660 ℃，可以滿足快速補(bǔ)爐的要求。w( FeO) 低，爐渣流動(dòng)性差，不利于濺渣護(hù)爐; w( FeO) 高，爐渣熔點(diǎn)較低，快補(bǔ)后耐侵蝕性能差，控制終渣中w( FeO) 顯得尤為重要^［9-10］。

當(dāng)MgO 含量較高時(shí)，MgO 與FeO 可形成連續(xù)的固熔體; MgO 含量低時(shí)，氧化鐵就會(huì)與氧化鈣生成低熔點(diǎn)鐵酸鈣。實(shí)踐證明，要使濺渣層有足夠的耐火度，w( FeO) 和w( MgO) 對(duì)應(yīng)見表5。

為保證快補(bǔ)的抗耐侵蝕能力，在一定 和w( FeO) 的條件下，當(dāng)w( MgO) ＞ 8． 0 %時(shí)，增加了終渣中w( MgO) ，可以提高終渣的熔點(diǎn)，但w( MgO) 過高會(huì)使?fàn)t渣熔點(diǎn)提高，影響轉(zhuǎn)爐化渣和脫磷效率。煉鋼廠終渣w( FeO) 平均為18 %，所以對(duì)應(yīng)的w( MgO) 應(yīng)該在9 % ～ 10 %。針對(duì)三安煉鋼廠平均w( MgO) 只有8． 5 %的情況，快速補(bǔ)爐的爐次增加鎂球的使用量，保證爐渣的耐火度。

4． 3 操作步驟

1) 爐底快補(bǔ)爐次提前通知操作工，要適當(dāng)控制好堿度和渣中w( MgO) ，以提高補(bǔ)爐效果，要求爐渣堿度控制在2． 5 ～ 3． 0，w( MgO) 控制在9 %以上。2) 補(bǔ)爐磚要求干燥、干凈、塊度適當(dāng)，避免外來雜物影響補(bǔ)爐效果。3) 快補(bǔ)爐次要保證鋼水出完，爐渣要避免流動(dòng)性差和高氧化性，確保補(bǔ)爐效果。4) 快補(bǔ)磚用量控制在1 t左右，塊度為50 ～100 mm，可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際使用的補(bǔ)爐磚現(xiàn)有規(guī)格磚破碎成均勻小塊代替加入。5) 加完補(bǔ)爐磚后應(yīng)將爐子搖正( 垂直0°角) 等待7 min左右，下槍濺渣，進(jìn)行正常操作。6) 快補(bǔ)后的前3 爐要操作正常，避免爐渣過氧化現(xiàn)象，出鋼后做好濺渣護(hù)爐工作。7) 爐底快補(bǔ)爐次，安全防范上與傳統(tǒng)補(bǔ)爐底制度一致。

5 結(jié)語

生產(chǎn)實(shí)踐證明，采用補(bǔ)爐磚在高溫下進(jìn)行快補(bǔ)，每次爐底維護(hù)時(shí)間可從原來的120 min降到目前的7 min。煉鋼滿負(fù)荷生產(chǎn)下使用爐底快補(bǔ)技術(shù)，轉(zhuǎn)爐作業(yè)效率可提高到93． 00 %，同比增加2． 83 %。在相同技術(shù)冶煉條件下，爐底的噸鋼耐材消耗得到大幅度降低，從0． 51 kg降到0． 24 kg。此方法也適用于爐底與渣面( 鋼面) 的接縫處，滿足轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)及護(hù)爐要求，可提高設(shè)備檢修維護(hù)率，有效提高了企業(yè)的產(chǎn)能釋放。

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