周 游
（南京鋼鐵股份有限公司，江蘇 南京 210035）
摘 要：我國的金屬冶煉加工行業近年發展較迅速，在當前國內市場銷售上還占有了很大地比重，但是未來隨著社會經濟條件和科技社會水平進步，對產品質量要求可能越來越地高。而轉爐作為一種新型的生產器械應運并且得到了廣泛運用與推廣，文章主要是對轉爐濺渣工藝技術的改進研究，使設備能達到較高的生產效率，并提高產品質量。
關鍵詞：濺渣護爐；工藝技術；優缺點
濺渣護爐工藝研究是西方國家近年來正大力研制開發并采用普及的另一項能明顯提高鋼轉爐齡壽命年限的另一種節能新技術，我國從公元 1994 年開始已陸續開始完成了鋼轉爐采用濺渣護爐技術研究試驗，采用和推廣普及的技術發展速度也亦很快。鞍鋼、首鋼、寶鋼、武鋼、太鋼集團公司等著名鋼鐵企業及一些全國大中型鋼鐵轉爐廠老鋼廠也都率先采用上了濺鍍鋅渣護爐技術，爐齡也已很大幅度地的迅速提高，取得一定的使用經濟效果。其中，寶鋼、首鋼的平均爐齡也都均已累計超過或逾萬爐。濺鋅鍍渣護爐技術成果的實際研究及其應用情況將是對今后穩步和提高乃至未來發展我國煉鋼轉爐鋼的爐齡技術水平也具有一個相當地重要和借鑒意義。
1 轉爐濺渣護爐工藝
1.1 轉爐濺渣護爐原理
轉爐煉鋼法冶金是指一項完全以純優質的鐵水、廢鋼、鐵合金材質為主要生產煉鐵工藝原料，不要求直接借助外界一切外源熱能替代能源，靠各種優質純鐵水物質原料本身氧化釋放形成的優質純的物理性吸熱金屬氣體和與各種純鐵水組分間化學反應作用下產生的熱量互相轉換作用而得以繼續在長期連續的轉爐冶煉運行體系中自動循環來完成冶金生產全過程的新型冶金和煉鋼冶金方法過程。濺渣護爐技術中的基本原理，是指在轉爐出鋼結束后，調整余留終點渣成分，利用高溫使水中 MgO 含量已達到接近于飽和值或已接近到過飽和化程度時的煉鋼終點渣，通過高溫對水中高壓氮氣蒸汽的連續反復地吹濺，冷卻、凝固而使在爐襯的表面上形成的薄薄一層可以直接與爐襯表面一起很好的地進行燒結處理并附著的高低熔點吹濺的焊后渣層。形成了一套對鋼鐵爐襯內壁有效密封的機械防腐化學保護層，減輕在高溫氧化煉鋼工藝的實施過程中煙氣對金屬爐襯壁面的長期高溫機械應力腐蝕沖刷應力蝕和機械腐蝕化學應力的侵蝕，從而可最終真正達到了永久保護爐襯、提高鋼鐵冶煉爐齡質量等級的預期目的。
1.2 轉爐燒渣護爐方法
（1）高氧化性爐渣物料的濺渣護爐方法，是采用首先需在濺爐渣料前的每噸物料中加入重量約在 30 以上或小于 100kg 的主要由優質的無煙煤渣或與其它高低氧化性能煤料所合組成的各種優質的爐渣調整劑，然后再采用或噴式或電吹式或高壓氮氣爐進行濺渣護爐。顯然，傳統技術上常用的轉爐調渣劑濺渣護爐工藝要求留渣時有一次相對較多的渣量，并因此應要求在加入濺渣前需預先加入兩次相對應較大量的調渣劑。最近幾年，節能及環保等技術領域與有色金屬冶煉行業提質改造和提高增效與節能減排的技術相關的工作要求已經變得的越來越嚴格，有人甚至提出來研究脫碳轉爐煉鋼的少渣濺渣護爐工藝，是根據工作要求并能夠適應在中國和目前我國轉爐煉鋼推廣與應用中的“雙渣 + 少渣”有色金屬冶煉的新工藝要求所而開發與設計生產的濺渣護爐技術操作。因此就需要認真研究在整個濺渣護爐工藝及應用環境中影響濺渣層壽命周期長短的這兩個最主要的驅動影響因素，并對最終結果在貫穿整個的濺渣護爐工藝系統流程中的合理作用進行科學過程的綜合控制，實現對于整個的濺渣護爐工藝生命周期過程的更加合理地科學控制和有效量化過程控制。
（2）采用安裝濺渣護爐技術后，爐襯材質和本身結構的防高溫性能在原則上不應有較大降低。耐火隔熱墻體材料成分的選擇亦對提高安裝后濺渣護爐性能要求有對其造成一定限度的影響，其中墻體的總碳含量要求一般不宜過高，對在安裝工藝現場上所需要使用考慮到的含低鎂碳含量約有 l4%~20%的輕質高鎂碳磚，碳含量要求則宜應盡量的控制在下限。進一步以適當的控制溫度范圍和工作壓力適當降低爐渣鐵粉中鐵金屬鎂（FeO）等離子含量,合理地控制與調整濺爐渣金屬粉中含鋁金屬（MgO）的元素含量,提高濺爐渣層熔化性溫度,以有效顯著的降低濺爐渣過熱度。
2 濺渣護爐主要工藝因素
2.1 合理選擇爐渣并進行終渣控制
由于高溫濺渣層本身通常只對高溫轉爐初渣層本身具有一個相對來說很穩定高強韌度的高低溫的抗熱侵蝕的反應的能力,而實際上其自身對低溫轉爐終渣所產生的高溫抗熱侵蝕的過程中的溫度變化抵抗侵蝕的響應能力同樣也很差。轉爐終渣層自身對其低溫的濺渣層高溫變化的反應抗熱侵蝕機理的通常主要結果就只能表現出為高溫的熔化,因此一定要盡量合理有效地來控制其低溫轉爐終渣,盡可能有效的來提高其終渣表面的高溫和熔化渣的溫度控制也是確保低溫濺鍍渣護爐工作成功可靠的另一個關鍵工藝操作和環節。合理準確的控制終渣濃度時應要注意要著重觀察的指標從終渣在水中析出的總固體 MgO 含量方面和析出總金屬FeO 含量方面分別著手。
2.2 合理控制留渣量
留渣量仍是較大時,采用精煉法返回余渣并逐步實現循環爐渣料的固化。留渣量還沒有較大減少時的在特殊工藝情況條件指導下,留渣量可能要繼續隨循環爐次數的增加而呈逐年趨勢增加，脫磷期按循環結束的一次爐倒渣量一般約是在 4 t（100 噸轉爐）倒渣量左右來進行計算,循環后第 2 爐的總留渣總量一般大約會在 89 t 左右。留渣量溫度變化波動較大,通常情況條件下濺渣護爐時間至少要適當延長一次至每次持續 6 min 左右，采用精煉渣工藝返回渣工藝可以在同時又起到了迅速冷卻并固化爐渣的兩個重要工藝作用。
2.3 合理控制出鋼溫度
控制好出鋼溫度，終渣溫度應直接取決于爐的出鋼溫度，出鋼溫度又須嚴格以其完全可以滿足精煉爐生產工藝上所能提的需要所求的溫度范圍為控制工藝前提。應能適當合理的降低鋼溫度，一般鋼種 1620 ℃左右，需要通過 RH 爐進行真空處理的管線鋼及超低碳鋼在 1640 ℃以上。
3 我國轉爐濺渣護爐工藝技術現狀
3.1 小型轉爐濺渣護爐的現狀和特點
小型電爐煉鋼的轉爐臺數在近幾年內我國已平均累計發展達到每年有 200 座以上高爐臺，在當時占我國總產能的小型爐煉鋼企業年生產能力數比中占較大的一個比重。這類的轉爐煉鋼的主要鐵液成分及煉鋼主要的副原料中的某些一般合金成分質量指標均較差，鐵液成分的 Si 值波動更大了些；高爐生產率都比較偏高，冶煉工藝過程周期又很偏短，班產爐數就偏高；同時對鐵液雜質又普遍特點是不容易事先就進行雜質的預處理，轉爐冶煉脫硫，脫鐵排磷負荷又較大等因素；又無連續的精煉渣工藝設施，為使盡快能適應高爐連續精煉鑄精渣爐的生產工藝節奏要求，出料坯鋼溫度要求一般均可高達約 1700C；而且高爐由于濺渣頻率又太之高，N 普遍不足。這些種種制約煉鋼因素同時也都使得中國多數地區小型的煉鋼轉爐采用的濺渣時間大都太短，爐渣溫度也較高及在濺渣過程中形成的渣TFe 值很高。我國近年來許多的煉鋼工程技術研究及工作者同時也會結合著本國及上述區域一些具體國情，開發或總結歸納出更大量發展了先進的并適用于全國各類地區小型鋼鐵冶煉和轉爐的生產過程的各種煉鋼轉爐系統和各種濺渣護爐技術。
3.2 半鋼冶煉轉爐濺渣護爐的現狀和特點
半鋼冶煉轉爐熔渣中含有大量的鐵元素，是目前工業生產中最為常見的一種化學成分。該合金在高溫下熔化時，會產生許多細小顆粒狀或片狀物，這些粉末一般以粒徑小、形狀不規則等多種方式存在于金屬表面和其內部組織結構之中。而當它與高溫氣體接觸后會形成一層致密堅硬且穩定堅固耐蝕性及耐磨抗氧化性能均較好的氧化物薄膜層，這種固體材料具有良好的化學穩定性、物理力學性質以及機械強度高。經過冶煉工藝設計優化，攀鋼半鋼化冶煉電爐的平均爐齡壽命可由濺鋼渣冶煉前使用的 2000 爐提高三倍到 7000 爐。采用激光測厚儀進行測量試驗的實驗結果分析表明，爐襯厚可保存在相當于較長時期的某一段時間范圍內，維持住“零”腐蝕。在使用一樣的半鋼冶煉工藝前提下的承德煉鋼廠全部采用提釩技術的半鋼法煉鋼，爐齡壽命也隨之由濺鐵渣爐前的 1000 余爐提高到年 產 6000 爐以上。
3.3 復吹轉爐濺渣護爐的現狀和特點
（1）濺射渣護爐的主要問題是爐底上漲、底吹噴孔孔的堵塞，這問題在國內外長期未真正得到過很好有效解決。武鋼、鞍鋼高爐在采用了適當調整的高爐操作及工藝參數方案后也較好的地有效解決掉了爐底溫度上漲高等問題，使濺爐渣高溫下的復吹比能夠達到了50%或以上，說明了采用了該爐技術同樣可以輕松實現較高的復吹比。
（2）我國的轉爐工藝技術在不斷地進步，尤其是近30 年，已經從原來的單套發展到現在多品種、多功能化生產，特別是近年來一些新型材料和復合型設備被廣泛使用。復吹法就是將熔渣與燒結物按一定比例混合后加入各種助劑進行攪拌凝固成膜狀制品，然后再經過噴洗使之固化成粉末或顆粒狀產品（主要有粉料），在其過程中就能得到薄膜的形式稱為液態壁鑄錠［5］ 。
（3）爐渣在轉爐底段內停留的一定時間可能就可能越長，粘結及附著粘在整個轉爐底段上表面的松散物料數量就有可能也越多，導致了轉爐底水位快速上漲，將直接大大的影響著正常的生產與操作，堵塞了底氣的噴水孔。因此，要能及時準確控制及調整控制好爐濺出的渣時間、渣量、氮氣壓力大小值和氮氣流量，盡量的能有效減少整個轉爐底水的迅速上漲。在停復吹爐后要盡力做到能盡快完全的將轉爐渣吹出盡，在保證停復吹轉爐渣基礎的上，要能同時也盡量準確地控制并調節好爐底氣壓力大小和爐氣流量，減少在轉爐底水位線上對轉爐渣物料的停留量和粘結量。在轉爐底液面出現水位上漲達到太多時，可設法通過向轉爐底進行吹氧，將阻礙其繼續上漲的部分給侵蝕掉。
4 我國轉爐濺渣護爐工藝技術的優缺點
4.1 我國轉爐濺渣護爐工藝技術的優點
（1）轉爐是我國的傳統工藝，它具有高溫、高壓、耐腐蝕等特點，轉爐還可以生產多種合金材料。在工業上也有廣泛用途：冶煉高純鐵元素，用于鋼鐵行業中用好原料，如銅和鎳礦石，還可用來制取防銹劑及各種化工產品等都離不開對其進行研究處理的過程。
（2）隨著爐襯壽命的延長，原來更換爐襯時維修的項目如水冷煙罩、管道的清理維修、轉爐驅動裝置、冷卻系統、除塵系統、盛鋼桶車、吊車等都有相應延長服役時間問題，一些鋼廠采用不同爐齡段計劃維修的辦法，既解決了設備影響爐齡的問題，又滿足了濺渣護爐的需要，是個好辦法。
4.2 我國轉爐濺渣護爐工藝技術的缺點
轉爐濺渣的工藝技術在我國起步較晚，但實際上也正是經過近短短幾十年的持續發展，已逐步形成擁有其自己較為科學獨特、成熟理論系統的和擁有廣泛技術實用操作價值的工藝技術理論體系。但當前在該新理論方面的技術研究的領域里仍是會存在有很多一些新理論問題仍需要探討亟待解決，設備本身較多復雜且也易引起機械零部件磨損。隨著新爐襯服役壽命 周期的逐年的延長，原來可用于每年更換一個新爐襯的零件時需要清理與維修更換的所有其它項目如水冷煙罩、管道系統零件的需要定期進行清理維護或進行維修、轉爐系統及驅動裝置、冷卻系統、除塵過濾系統、盛載水鋼桶車、吊車系統零部件等所有項目零部件都可能存在有損壞或可能相應地出現逐年延長零件的正常服役使用時間問題。熔融對環境要求高，由于熔池中含有大量金屬顆粒物導致材料容易被空氣腐蝕而造成漏充等不良后果。在轉爐濺渣過程中會產生高溫使工件表面產生氧化和粘結，從而影響產品的質量以及使用壽命。
5 結 語
轉爐應用濺渣護爐工藝技術可以大幅度提高轉爐護齡，是行之有效的技術措施，也是切實可行的。濺流爐渣所沉積形成的防濺爐渣層耐蝕性通常均為較好，同時通過它還可達到明顯的抑制高溫爐渣襯砌磚表面基體上發生的高溫熱氧化或脫碳，又能同時也能起到大幅地減輕高溫性或較高熱的氧化性爐渣渣對爐襯砌磚面基的高溫的侵蝕作用及沖刷，從而能夠達到有效保護好轉爐襯磚，降低了耐火磚材料本身的燃燒損耗燃燒速度，減少了噴補過程的材料的消耗，同時更能大幅度減輕爐技術工人本身的操作勞動強度，提高了爐襯材料的循環使用壽命，提高了轉爐人員的現場作業質量安全率，降低企業生產成本。
參考文獻
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