轉爐爐底上漲原因分析及預防

摘 要:針對轉爐爐底上漲的原因進行了分析，并提出了改進措施。從優(yōu)化工藝參數(shù)、操作等方面入手，使爐底上漲得到了有效控制

關鍵詞:轉爐 爐底上漲 預防

中圖分類號:TF748文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)11(c)-0060-02

轉爐爐底上漲造成熔池液面上升，導致爐容比小，引起碳火反應期及碳氧激烈反應期噴濺、爐帽易損壞、氧槍及煙罩結冷鋼等事故的發(fā)生。導致鋼鐵料消耗、耐材消耗高，而且對氧槍槍齡的提高和產品質量造成不利影響，甚至對安全生產構成威脅。針對以上問題，筆者根據生產實際，查找及分析其產生的原因及機理，提出了相應的措施。

1 40t轉爐爐底現(xiàn)狀

2009年1月至2009年12月爐底情況如圖1。

由圖1所示，一煉鋼分廠40t轉爐新爐爐底為5.67m，2009年1、2月爐底控制正常;隨著爐齡的提高，爐底逐漸上漲，進入4月份爐底上漲到270mm，進入爐役后期爐底上漲490mm，通過用氧氣吹爐底方法使爐底下降，對整個爐役爐底控制效果不很明顯，同時引起爐襯磚侵蝕比較嚴重。

2 爐底上漲的原因

2.1 爐渣堿度偏高

八鋼公司由于鐵水中磷含量小于0.080%、硫含量小于0.060%，鐵水條件較好，堿度控制工藝要求3.0～3.5，實際對爐渣取樣分析發(fā)現(xiàn)，化驗結果與要求偏差較大。尤其鐵水成分硅含量偏低爐次，堿度高達4.5，具體月平均堿度如圖2。

由圖2可以看出爐渣堿度控制由于鐵水條件硅含量降低，爐渣堿度升高，尤其鐵水新區(qū)A、B高爐投產以來，鐵水成分硅含量較低(0.28%～0.55%)，為了保證終點爐內渣量，鐵水硅含量小于0.40%時，石灰加入量按照硅0.40%計算，導致終點堿度偏高，引起爐底上漲。

2.2 冶煉槍位偏高

在噴頭參數(shù)一定時，噴頭距液面高度越低，氧氣射流對熔池的沖擊動能越大，對爐底沖擊越大，爐底侵蝕嚴重，新爐冶煉開吹槍位1100mm、拉碳槍位900mm，熔池金屬溶液高度1136mm，氣流沖擊深度622mm，由于中后期每次補爐以后熔池半徑有所減少，金屬液面相應升高，據計算爐役中后期裝入量49t時，熔池深度1500mm左右，按照新爐設計槍位冶煉，熔池的攪拌能力減弱，降低熔池侵蝕速度，引起爐底上漲。

2.3 濺渣護爐影響

濺渣護爐主要是利用高壓力的N2經過氧槍噴射到出過鋼后所留的爐渣上，通過氣流的強大動力把爐渣飛濺到爐膛形成堅硬的濺渣層，從而減慢爐襯侵蝕，保護爐襯。據國內外發(fā)表有關濺渣護爐質料表明:凡是爐齡長的轉爐都存在爐底上漲的問題，爐底上漲是在濺渣護爐過程中逐漸形成的，是爐底結渣超過煉鋼過程中爐底的損耗所致。每爐濺渣護爐操作的后期由于熔池溫度降低和渣中的高熔點相(MgO，C2S，C3S等)析出使爐渣粘度大為增加。在濺渣結束后，粘渣到不干凈而粘結在爐底;在下一爐冶煉過程中，熔池部分的爐襯收不到爐渣的侵蝕，其溶損速度低于渣線和爐身上部的爐襯，前一爐的濺渣層在下一爐煉鋼之后仍有殘留。隨著爐齡的增長，爐底逐漸加厚，如果不及時處理會造成爐底過后，導致爐底上漲。

2.4 爐膛內型不合理

轉爐爐役前期，爐襯內型比較合理，熔池內金屬液循環(huán)良好，煉鋼過程中各種化學反應順利進行，一般是不會出現(xiàn)爐底上漲現(xiàn)象的。當轉爐爐役進入中、后期，爐襯侵蝕嚴重時，為防止出現(xiàn)漏爐，頻繁采取貼磚、倒入鎂砂焦油料、噴補維護爐襯，轉爐爐膛內型發(fā)生不規(guī)則變化，同時由于補爐料粘補占用爐膛內體積，使熔池液面上升，氧槍噴頭與爐底距離變大，原有的操作方式已不能帶動熔池底部金屬液參與循環(huán)，導致爐底上漲。

在補爐后時，爐后補爐料不平存在渦鋼水現(xiàn)象，導致鋼水出不凈，濺渣結束后，采用留渣操作時加廢鋼角度過高，導致加入的大塊廢鋼或大量的生鐵塊沉入熔池底部，降低了停滯區(qū)內金屬液溫度，直到吹煉終點時廢鋼、生鐵塊還沒有完全熔化或才熔化，未熔化的廢鋼、生鐵塊與停滯區(qū)內周圍的金屬一同粘結爐底或侵蝕不了爐底造成爐底上漲。

總之，多方面原因造成鋼渣滯留爐底，致使爐底上漲，限制供氧強度提高、金屬液循環(huán)無法改善，造成爐底上漲的惡性循環(huán)。

3 防止爐底上漲的措施

3.1 確立合適堿度及渣中氧化鎂含量

吹煉過程中，調整爐渣結構，避免返干發(fā)生，保證爐渣物性與成分既有利于吹煉操作，又不侵蝕爐襯，并符合濺渣護爐要求，如果濺渣用爐渣堿度過高，氧化鎂含量達到或超過飽和值，倒爐出鋼后爐膛溫度降低，有氧化鎂結晶析出，高熔點礦物C2S.C3S也同時析出，集中留在爐底，與爐底的鎂炭磚方鎂石晶體結合引起上漲。通過拆爐對爐底渣樣多次化驗:渣中MgO含量高達28%以上。在實際生產渣系中MgO含量6%～9%，導致爐底MgO含量如此高的原因是不斷選分結晶，高熔點相粘結在爐底，導致爐底上漲。

為此制定根據爐底深度制定渣量配加參照表:通過改變爐渣堿度及爐渣中MgO含量，來穩(wěn)定爐底控制。

3.2 根據爐底深度調整冶煉槍位

針對每次補爐后熔池半徑會有所減少，金屬液面相應升高的情況，為了清楚爐襯侵蝕程度和爐底上漲情況，應經常測量爐底及槍位。依據爐底高度、量槍槍位、確定開吹槍位、終點槍位。使熔池中金屬液得到充分攪拌，達到熔池底部金屬液參與循環(huán)，減少粘滯爐底，采用變壓變槍的吹煉模式，終點提高氧壓，根據爐底高度，制定合理開吹(開吹槍位=終點槍位+200mm)、過程、終點拉碳槍位。

3.3 保持合理爐型

維護爐襯不僅防止爐襯工作層免受侵蝕，而且要爐膛保持合理內型。保持爐襯合理應從合理安排補爐時機、補爐料重量，補爐油磚的堆砌方式等方面著手。但最合理的爐型維護應通過濺渣護爐與噴補相結合來實現(xiàn)。保證濺渣效果是爐襯合理得到維護前提，這就要求改善爐渣結構，使爐渣物性、成分符合濺渣護爐要求，濺渣后爐渣保證有一定的流動性，倒渣時保證爐渣均勻鋪在爐前，采用低角度加廢鋼，以減少加廢鋼、兌鐵水對爐前的沖擊。并結合噴補合理維護爐襯，減少補爐次數(shù)，使熔池容積、爐型保持基本穩(wěn)定，盡量讓熔池中的金屬液更好地參與循環(huán)，縮小停滯區(qū)，減少鋼渣粘滯爐底可能性。

3.4 調整裝入量和保證廢鋼塊度適中

爐底開始上漲時，廢鋼比按照上線控制，減少熱富裕。適當減少總裝入量，使氧氣對熔池內金屬液的攪拌力度能夠達到熔池底部滯留區(qū)，氧氣射流達到一定沖擊深度，促使爐底滯留物熔化，進一步減少爐底上漲。廢鋼塊度不可過大，生鐵塊配比適中，確保吹煉終點完全熔化，更不會粘滯爐底。

3.5 合理確定濺渣工藝參數(shù)

合理的濺渣工藝參數(shù)，主要依據具體的轉錄爐形尺寸，確定能在盡可能的時間內將爐渣均勻噴濺涂敷在整個爐襯表面，并對渣線、耳軸兩側等易于溶損壞的部位能形成厚而致密的濺渣層所要求的噴吹工藝參數(shù)，達到減少補爐次數(shù)，合理控制爐型目的。其轉爐參數(shù)與濺渣參數(shù)間的關系式如下:

Hd/D=13.77+0.73(Qh/d )0.33.t

式中H—— 轉爐內襯高度，mm;

d—— 噴槍喉口直徑，mm;

D—— 轉爐內襯直徑，mm;

Q—— N2氣噴吹流量(標態(tài))，m3/min;

h—— 濺渣槍位，mm;

t—— 濺渣時間，min;

4 實施效果

自2009年12月2#轉爐投產運行至今爐齡17000爐/次，在10個月的實施過程中，沒有出現(xiàn)爐底失控的現(xiàn)象，爐底上漲次數(shù)明顯減少，具體效果見表1。

5 結語

通過對熔池中金屬液循環(huán)特點和引起爐底上漲的原因分析，為有效地消除爐底上漲現(xiàn)象帶來得危害，應該加強以下幾方面工作:采用合理供氧制度，改善金屬液循環(huán)，保持合理爐型，保證濺渣效果，補爐與噴補相結合，合理維護爐襯;調整裝入量，并保證廢鋼塊度適中;改善渣料結構，保證爐渣物性、成分適當，具有較好的流動性;規(guī)范操作，養(yǎng)成良好的操作習慣，避免引起爐底上漲事故發(fā)生。

參考文獻

[1]王雅貞，李承祚.等編著.轉爐煉鋼問答[M].北京:冶金工業(yè)出版社，2004.

[2]鄭沛然主編.煉鋼學[M].北京:冶金工業(yè)出版社，1994.

[3]蘇天森，等編著，轉爐濺渣護爐技術[M].北京:冶金工業(yè)出版社，1993.