楊 林 ¹ ，郝澤宇 ¹ ，王子賢 ² ，張超杰 ² ，張立強 ²

（1.陽春新鋼鐵有限責任公司，廣東 陽江 529600；

2.安徽工業大學 冶金工程學院，安徽 馬鞍山 243032）

摘 要：轉爐冶煉是一個復雜的物理化學過程。在整個爐役期間，轉爐爐襯受到高溫、物理沖擊、煙氣沖刷以及化學侵蝕。隨著爐齡的增長，這些因素導致爐襯逐漸變薄。在當前鋼鐵行業，提高轉爐爐齡已成為研究熱點，通過延長爐齡不僅可以減少停爐時間、提高生產效率，還能降低生產成本和提升產品質量。文章針對陽春新鋼鐵1#120 噸轉爐的全爐役過程，通過對 2023 年 3 月 9 日 -2024 年 3 月 8 日間共計 16378 爐次的爐襯厚度監測，發現轉爐薄弱部位集中在前大面、前渣線、后大面最薄處殘厚僅為 140mm 左右。為探明爐襯侵蝕的機理及其影響因素，文章綜合考慮了爐渣中 MgO、TFe 和 TiO₂ 含量，以及出鋼溫度等參數對爐襯侵蝕的影響。

關鍵詞：轉爐爐襯；溫度控制；MgO 含量；爐齡延長

1 轉爐爐襯損傷及侵蝕機理

1.1 機械作用對爐襯的損傷

由于廢鋼種類、形狀、大小及塊度各異，廢鋼在入爐過程中會撞擊轉爐的前大面。重量較大且帶有棱角的廢鋼對前大面的沖擊尤為顯著，導致更嚴重的損傷。此外，鐵水因其高密度，在產生動載荷時的沖擊、沖刷及機械磨損，也會對爐襯造成顯著損害^［1-3］。

1.2 溫度及化學反應對爐襯的損傷

由于轉爐爐襯長期處于約 1600℃的高溫環境，在受熱時會產生巨大的膨脹應力，在兌入鐵水、廢鋼、提槍及加料過程中，爐內溫度的急劇變化會引起顯著的溫差應力，加之外力作用，導致爐襯損傷。

轉爐爐襯主要采用鎂碳磚進行砌筑，鎂碳磚中碳含量較高，與熔渣的溫潤性較差，從而阻礙熔渣向磚體內滲入。在轉爐冶煉過程中，鎂碳磚表面的 C 與熔渣中FeO、O₂、CO₂等氧化性較強的物質進行氧化作用，加之高溫條件下 MgO 的還原作用，使得鎂碳磚表面發生脫碳反應，磚體遭到熔損。其化學反應方程式如（1）~（3）：

FeO+C→CO+Fe （1）

CO₂+C→2CO （2）

MgO+C→Mg+CO （3）

2 爐役過程爐襯厚度變化規律研究

2.1 爐襯厚度變化分析

某鋼鐵煉鋼廠 1# 轉爐自 2023 年 3 月 9 日投產至2024 年 3 月 8 日進行拆爐作業，爐齡共計 16378 爐。爐役過程通過定期檢測，發現轉爐的薄弱部位主要集中在前大面、前渣線、后大面以及熔池前渣線等區域。新爐測厚情況，如圖 1 所示。爐役洗爐后測后情況，如圖 2所示。新爐和爐役末期的厚度對比情況，如表 1 所示。

2.2 爐襯厚度測量數據分析

通過對歷史爐襯厚度測量數據的收集和分析，結合關鍵參數（如 MgO 含量、堿度 （R）、出鋼溫度、爐渣TFe），以爐齡每 500 爐次為間隔，對轉爐爐容比及爐身前渣線厚度進行測厚比較分析。

由圖 3 可知，隨著爐役的增加，爐容比總體呈增大的趨勢，爐役前期在爐齡達到 3500 爐次左右時，爐容比有逐漸減小趨勢，分析主要原因為爐役前期濺渣護爐頻率高及濺渣時間較長，轉爐爐內濺渣層厚度增加導致爐內容積減小。爐齡達到 5000 爐以后隨著爐齡的增加，轉爐爐襯磚由于受到機械沖擊及冶煉過程爐渣、鋼水侵蝕，爐襯磚逐漸減薄爐內容積逐漸增大，爐容比也相應增加。

如圖 4 所示，爐身前渣線隨著爐齡的增長而不斷減薄。由于在爐役過程中，大面及接縫區域經常采用補爐手段進行維護，前渣線的厚度變化能夠更真實地反映爐襯侵蝕狀況，因此對前渣線厚度變化單獨進行分析，以便更準確地評估爐況。

3 爐襯侵蝕的影響因素研究

3.1 渣中 MgO 含量的影響

爐身前渣線厚度與渣中 MgO 含量之間的關系，如圖 5 所示。研究發現，渣中 MgO 含量與爐襯厚度基本呈正相關關系，即 MgO 含量越高，爐襯厚度越大。爐渣MgO 含量應控制在 7%以上。

3.2 渣中 TFe 含量的影響

爐身前渣線厚度與渣中 TFe 含量的關系，如圖 6 所示。結果表明，渣中 TFe 含量與爐襯厚度呈負相關，即渣中 TFe 含量越高，爐襯厚度越薄，侵蝕程度越嚴重。為此轉爐終渣中 TFe 需控制在 14%以內。

3.3 渣中 TiO₂ 含量的影響

圖 7 展示了爐身前渣線厚度與渣中 TiO₂ 含量的關系。研究發現，渣中 TiO₂ 含量越高，爐襯的侵蝕程度越嚴重。通過鐵水罐加入返礦粉配合鐵水撈渣工藝降低鐵水 Ti 含量，爐襯侵蝕恢復正常。

4 結 論

首先，轉爐爐襯在整個爐役過程中主要受到機械作用、高溫、化學反應以及爐氣沖刷的共同作用影響，爐襯的侵蝕行為呈現復雜的多因素耦合作用機制，薄弱部位主要集中在前大面、前渣線、后大面及熔池前渣線。

其次，爐渣中的 MgO、TFe 及 TiO₂ 含量以及出鋼溫度等參數對爐襯的侵蝕速度具有顯著影響。通過合理控制這些參數，可以在一定程度上延緩爐襯的侵蝕速率，延長轉爐的使用壽命。

最后，本研究提出的維護優化策略，已在陽春新鋼鐵 120 噸轉爐中得到應用，并顯示出顯著的爐襯壽命延長效果。從而提升整體生產效率，降低生產成本。

參考文獻

［1］渠松濤.提高轉爐爐齡的實踐［J］.冶金與材料，2023，43（11）：124-126.

［2］王連全，馬兵書，王飛宇.高冶煉強度下轉爐爐體維護實踐［J］.天津冶金，2022（4）：29-32.

［3］黃景發，提高轉爐爐襯使用壽命的具體措施［J］.黑龍江冶金，2014，24（3）：39-40.