180 t轉爐經濟爐齡控制模式實踐

李偉東 ，楊明 ，張曉軍 ，舒耀 ，王成青 ，何海龍

（1.鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠，遼寧 鞍山 114021；2.鞍鋼股份有限公司科技質量部，遼寧 鞍山114021）

轉爐經濟爐齡指在一定的生產工藝條件下，轉爐的一代爐役耐火材料噸鋼耐材綜合成本隨著爐齡的升高而不斷變化，其變化趨勢為先下降后上升，而其中噸鋼耐材綜合成本最低點對應的爐齡即為轉爐經濟爐齡［1］。由于鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠180 t轉爐存在著較高爐齡造成爐役中后期維護時間增加，維護方式變動較大，不僅影響生產連續性及成本控制，還影響到復吹率和復吹效果，因此，開發轉爐經濟爐齡勢在必行。

1 存在的問題

鞍鋼本部煉鋼系統整合成煉鋼總廠后，鐵水調配能力增強，煉鋼產能逐步超過煉鐵產能，煉鋼系統單一轉爐的檢修作業對鐵鋼物流的影響逐步減小，凸顯出爐役對煉鋼生產的影響：較高的轉爐爐齡造成爐役中后期維護時間增加，而且維護方式變動較大，影響生產連續性及成本控制，已經不能發揮高爐齡平衡鐵鋼物流的作用。另外，高爐齡帶來的影響已經嚴重限制了產品的開發及批量生產，主要體現在一是影響復吹率和復吹效果，二是濺渣比率居高不下，有害元素富集，不適于高質量鋼的冶煉［2］。

2 經濟爐齡的分析

鞍鋼股份有限公司180 t轉爐原長壽爐齡控制目標是8 000爐以上，實際平均控制在8 600爐左右。初步設想是經濟爐齡控制目標定為4 500爐，全爐役有效復吹。按目前產能規模，此爐齡目標可保證每座轉爐年修爐次數在1～2次，這樣可根據公司鐵鋼物流情況靈活調整修爐年份，減小對產能的干擾。以7 000爐爐齡為上限進行最佳經濟爐齡計算，計算方法是通過調整濺渣率和濺渣時間調整濺渣成本，通過調整補爐周期和補爐料消耗調整補爐成本，從而控制襯磚成本、濺渣成本、補爐成本三項成本的綜合成本，使其最低值處于目標經濟爐齡范圍，分析后的爐襯維護方案如表1所示。

表1 分析后的爐襯維護方案*

此爐襯維護方案下的轉爐耐材綜合成本指數趨勢如圖1所示。

由圖1可以看出，轉爐耐材綜合成本最低點在4 500爐，指數約為13.9，5 000～7 000爐的綜合成本指數波動較小，可在此期間靈活調整轉爐換爐襯的時間。

3 經濟爐齡的分析

經濟爐齡最佳控制模式需要根據幾個爐役的實際情況進行優化改進。為了達到4 500爐目標經濟爐齡，根據分析結果，將表1的爐襯維護方案作為實際經濟爐齡運行爐襯維護方案，同時進行了細化，主要包括何時進行濺渣護爐、濺渣比率和時間如何控制、何時進行何種補爐操作、補爐料用量和燒結時間如何掌握、如何進行爐底維護、復吹系統維護方案、底槍更換方案等。方案形成后，在3#轉爐上進行了實踐。

3.1 襯磚成本控制

由于襯磚成本是以筑爐時的耐材成本計算，因此筑爐時要對襯磚成本進行控制。主要是對爐襯的各部位厚度進行優化，將爐身、爐帽等熔損較慢的部位進行了適當合理的局部減薄，而對爐底、渣線等熔損相對嚴重的部位適當加厚，既實現了均勻熔損、降低了爐襯耐材的成本，又有利于提高復吹壽命，改善復吹效果。

在管理方面進行了創新，對轉爐耐材實施整體承包，廠家不僅提供襯磚，還參與日常爐襯維護。爐襯壽命、爐襯安全性與包保結算額掛鉤，促進了供貨商主動改進襯磚質量、補爐料質量，并參與爐襯日常維護，提高了爐襯的安全性，降低了耐火材料消耗，降低了成本。

3.2 補爐和濺渣成本控制

護爐成本的控制主要是依靠激光測厚儀的測厚結果調整濺渣和補爐方案，調整原則是在保證爐襯安全的情況下實現成本最低化。與分析結果相比，實際實施過程中，從濺渣方面降低了前期濺渣比率和濺渣時間，適當增加后期濺渣比率及濺渣劑消耗；補爐方面延長了各爐齡段大面補爐周期從而減少補爐次數、取消噴補作業、人工投補作業延后500爐左右進行，使得實際成本低于分析后的計劃成本。

同時優化了補爐方式，例如根據激光測厚結果，適量減少每次補爐料的投入量以控制補爐料消耗，同時縮短補爐時間，而不影響爐襯的安全性。實際爐襯維護方案見表2所示。

表2 實際爐襯維護方案

此爐役爐齡4 401爐停爐，停爐原因主要是配合公司整體檢修計劃，同時該爐噸鋼耐材綜合成本已經接近于論證結果的最低點，具備耐材綜合成本最低化的要求。全爐役耐材成本指數趨勢變化如圖2所示。

4 高效復吹工藝的改進

實施經濟爐齡的目的是在耐材總成本最低化的前提下，通過提高復吹比率和改善復吹效果進一步降低合金及鋼鐵料消耗。復吹比例和復吹效果是經濟爐齡控制的另一重要目標。針對轉爐復吹做了以下幾方面工作。

（1）對爐底尤其是風口區域的襯磚適當加厚，可采用加長的風口磚，解決了復吹流量較大情況下，爐底及風口磚侵蝕快、壽命短的問題，可提高單支風口的使用壽命。

（2）開發了風口磚的熱更換技術。由于風口熔損較快、維護較難，要實現全爐役復吹難度很大。為此，改進了復吹工藝，開新爐時僅砌筑部分底槍或不砌筑底槍，風口部位砌筑盲磚，服役過程通過鉆孔機對盲磚鉆孔，重新砌筑風口，此工藝可保證全爐役復吹。

具體情況如下：8支風口，開爐砌筑4支，服役到1 500～2 000爐時，通過鉆孔機鉆孔，再砌筑2支，至3 000～3 500爐時，砌筑最后兩支。爐役后期，前期服役受侵蝕較短的風口要關停，因此全爐役有效風口數量一般在4支左右，復吹效果不理想，經過兩個爐役的實踐，全爐役碳氧積控制在0.002 4～0.003 0。

為了提高復吹效果，近年來開發了風口磚熱更換技術，在服役過程中，風口磚受侵蝕較短時，通過鉆孔機對舊風口進行更換，可實現全爐役高效復吹，全爐役碳氧積控制在0.002 2～0.002 8，全爐役有效風口數量至少保持在6支。

（3）優化改進爐渣-金屬蘑菇頭生成和控制技術。合理采用濺渣護爐技術，使得風口磚表面盡快凝固一層爐渣，即爐渣-金屬蘑菇頭，起到保護風口磚的作用。因此實際操作中，開新爐第一爐就要進行濺渣護爐操作。根據轉爐煉鋼過程熔池升溫曲線和爐渣熔點的測定結果認為，吹煉的前70%時間內透氣磚表面結渣起著保護作用，根據爐底情況采用不同的濺渣操作，使爐底穩定在一個合理水平是延長風口磚壽命的有效措施［3］。

通過激光測厚實時掌握爐底渣層厚度，渣層過薄時，采用增加濺渣頻率、濺渣稠渣、終渣做粘等措施增加爐底厚度；渣層過厚時，采取減少濺渣頻率、終渣做稀、空吹爐底等方式降低渣層厚度。空吹爐底是在出鋼結束后不留渣，氧槍降到下極限空吹氧 30～90 s。

爐底渣層厚度實際控制為50～100 mm，渣層過薄不利于風口磚的保護，渣層過厚復吹效果將受到影響。實踐結果表明，渣層厚度超過100 mm后，復吹效果顯著下降，碳氧積從低于0.002 5增加到0.002 8以上，超過200 mm時碳氧積增加到0.003 2以上，基本無復吹效果，渣層厚度與碳氧積的關系如圖3所示。由圖3可以看出，隨著渣層厚度的增加，碳氧積也隨之增加。

（4）提高復吹供氣強度。除了有效控制爐底渣層厚度不超過100 mm外，還要提高供氣強度，供氣強度應控制在 0.05～0.12 m3/（t·min-1），才能起到理想的復吹效果。同時針對特殊鋼的冶煉嘗試使用停吹后攪拌工藝。實踐表明，攪拌1～3 min時，可降低轉爐終點渣中的FeO含量約2%～5%。

5 經濟爐齡控制模式應用效果

（1）耐材成本

表3為不同爐齡控制模式下耐材成本指數的對比情況。

表3 爐役耐材成本指數比較

通過表3的對比可以看出，實施經濟爐齡爐役的綜合耐材成本降低了14.5%。

（2）復吹效果

表4為不同爐齡控制模式下的復吹效果對比情況。

表4 復吹效果比較

有效復吹標準為停爐時，8支風口至少6支風口可視，處于暢通狀態。由表4可見，復吹比率提高了70.1%，平均碳氧積從0.003 0降低到0.002 4。

6 結語

經過分析，鞍鋼180 t轉爐最佳目標經濟爐齡定為4 500爐，為實現全爐役有效復吹，制定了該爐齡下爐體維護方案及復吹系統維護方案，采用該方案進行經濟爐齡實踐，實際爐齡達到4 401爐，與目標爐齡接近，實際耐材成本指數降低14.5%，實現了全爐役有效復吹，復吹比率從27.3%提高到97.4%，平均碳氧積從0.003 0降低到0.002 4。

［1］閻文龍，牟濟寧，汪寧，等.寶鋼轉爐經濟爐齡控制模式的實踐［C］//2003年中國鋼鐵年會論文集.北京：中國金屬學會，2003：227-230.

［2］ 賴兆奕，張勝生，喻承歡，等.轉爐長壽與 “經濟爐齡”［C］//2003年中國鋼鐵年會論文集.北京：中國金屬學會，2003：294-298.

［3］ 楊文遠，崔健，徐小偉，等.大型轉爐復吹技術的研究［J］.鋼鐵，2011（5）：5-7.