復吹轉爐補爐技術的改進實踐

劉效森（山東鋼鐵股份有限公司濟南分公司，山東濟南250101）

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復吹轉爐補爐技術的改進實踐

劉效森
（山東鋼鐵股份有限公司濟南分公司，山東濟南250101）

摘要：介紹了濟鋼煉鋼廠“鐵塊補爐法”技術的改進情況，包括護爐前的爐渣調整、渣補護爐的操作步驟及要點等。采用優化后的“鐵塊補爐法”技術后，轉爐護爐時間縮短至50 min，節約了30％的補爐料，噸鋼成本降低0.65元。

關鍵詞：復吹轉爐；補爐；倒渣面

劉效森，工程師，2006年畢業于內蒙古科技大學鋼鐵冶金專業。E-mail：liuxiaosen1207@163.com

目前，轉爐爐襯維護存在的主要問題是倒渣面的維護，80％以上的補爐料用在了倒渣面的維護上。濟鋼煉鋼廠通常采用“純渣補”和“補爐料補爐”兩種補爐技術維護轉爐爐襯。但“純渣補”技術需要的時間太長，每次渣補要6～8h，嚴重影響轉爐的生產效率；而“補爐料補爐”技術不僅增加耐材消耗，而且補第一爐時轉爐爐渣化渣困難，鋼水夾雜物增加，鑄機時常發生絮流或報警事故。“鐵塊補爐法”優化了轉爐補爐作業方式，提高了轉爐的作業效率。濟鋼根據實際生產情況對“鐵塊補爐法”做了進一步的優化，降低了噸鋼耐材成本，本文對此做以介紹。

1　轉爐生產情況及鐵塊補爐法

1.1轉爐生產情況

濟鋼煉鋼廠目前有3座120 t頂底復吹轉爐，裝入量為155 t/爐，按137 t鐵水、16 t廢鋼、2 t鐵塊配比裝爐。主要生產碳素結構鋼、低碳鋼、低合金高強度鋼、高耐候性結構鋼、管線鋼、焊瓶鋼等，其中低碳鋼的比例在60％左右，出鋼溫度為1640～1670℃。轉爐終渣渣樣成分及堿度見表1所示。

表1　轉爐終渣成分及堿度

1.2鐵塊補爐法

“鐵塊補爐法”是在轉爐出完鋼后，通過濺渣護爐在爐內留5～6 t的爐渣，并將其調至合適的粘度，將提前準備好的鐵塊（3 t左右）均勻地倒入轉爐內倒渣面侵蝕嚴重的部位，將轉爐在45°～100°之間來回搖幾次，使得鐵塊完全侵入爐渣內，利用鐵塊吸收爐渣的熱量，使爐渣與鐵塊冷卻凝固在一起。由于轉爐終渣具有高堿度、高氧化鎂的特點，能減少兌入鐵水以及加入廢鋼時對爐襯的沖刷及機械撞擊。

2　倒渣面工作層的構成及受損機理

2.1倒渣面工作層的構成

倒渣面工作層由濺渣層、鎂碳磚層和燒結層構成。

（1）濺渣層

轉爐出完鋼后，濺渣護爐在爐壁上冷凝形成的渣層稱為濺渣層，其化學成分與終渣相似，巖相結構主要為MgO結晶、C2S和C3S。鐵塊補爐相當于加厚了濺渣層。

（2）燒結層

鎂碳磚與濺渣層之間有厚度約6mm的氧化鎂-爐渣燒結層，是濺射的爐渣在鎂碳磚表面脫碳層氣孔內擴散滲透，并與周圍MgO結晶反應生成，是以MgO結晶為主相、以MgOFe2O3和冷凝鑲嵌在孔隙中的C2S和C3S為膠合相的、較致密的燒結層。

（3）鎂碳磚層

鎂碳磚層由鎂碳磚基體組成，主要礦相由大顆粒的MgO結晶和石墨構成。

2.2倒渣面工作層的受損機理

2.2.1物理作用

倒渣面不同于爐襯的其它部位，不僅要經受爐渣對爐襯的化學侵蝕、爐襯受冷熱不均的影響而造成爐襯磚剝落以及鋼水、爐渣、爐氣對爐襯的沖刷，而且還要經受兌鐵水時的鐵水沖刷和加廢鋼時的機械撞擊。

2.2.2化學侵蝕

（1）爐渣對濺渣層的侵蝕

①轉爐初期爐渣對濺渣層的侵蝕。轉爐初期（開吹2.5～4.0 min），熔池溫度約1330～1550℃，爐渣堿度較低（R=2），MgO含量為7％～9％。相的組成幾乎全部為硅酸鹽，MgO、FeO等存在于硅酸鹽相中，有時存在少量鐵氏體。轉爐初期渣的溫度較低，對渣層侵蝕不嚴重。

②轉爐終點爐渣對濺渣層的侵蝕。轉爐終渣的堿度為2.7～3.5，渣中TFe含量波動大，MgO含量波動也較大，超過飽和溶解度值。終點渣的巖相特點是，渣中主要物相為板條狀的C2S和少量的針狀或點球狀的C2S，結合相為鐵酸二鈣（C2F）和RO相，約占總含量的15％～40％，MgO結晶相包裹于C3S晶體中。

濺渣層的侵蝕主要發生在轉爐吹煉后期。轉爐終點對濺渣層的侵蝕機理主要表現為高溫熔化和高FeO含量爐渣的化學侵蝕。

（2）氧化鎂—爐渣燒結層的侵蝕

對于吹煉終點溫度及終渣氧化鐵含量較高的爐次，濺渣層在吹煉終點前就已全部熔損。氧化鎂—爐渣燒結層與高溫爐渣直接接觸，熔點降低而被熔入爐渣。高溫爐渣通過其內的氣孔裂縫由表面向內部滲透，首先，氧化鐵與脫碳層的MgO反應生成MF以及MgO與FeO的固溶體。隨后，滲透能力較低的硅酸鹽及其它化合物，如Al2O3和MnO等也相繼滲入，在高溫下形成新的氧化鎂—爐渣燒結層［1］。

（3）鎂碳磚層的侵蝕

鎂碳磚層受損的主要原因為：一是鎂碳磚發生氧化脫碳反應；二是氧化脫碳后的鎂碳磚受到熔渣的侵蝕。爐襯的化學侵蝕是從脫碳開始的。高溫下鎂碳磚中碳氧化的途徑主要是與爐渣中的（FeO）反應，反應式如下：

上述反應為氧化反應，由化學平衡原理可知，渣中（FeO）含量越高，氧化速度越快［2］。

3　鐵塊渣補的機理

高溫、高氧化性的爐渣侵蝕爐襯，但合適的終渣卻能起到耐火材料的作用。通過控制合適的爐渣成分，使出鋼后爐渣中高熔點礦物在鐵塊吸熱的作用下快速冷卻凝固在倒渣面部位，從而起到保護爐襯的作用。這個過程主要是利用爐渣與爐襯界面存在的溫度差，通過礦物間相互擴散，同類礦物重結晶，如2CaO·SiO2，MgO，3CaO·SiO2等，使爐渣與爐襯成為一個整體達到補爐的效果，減緩爐襯工作層的侵蝕速度，從而達到降低耐材消耗的目的。轉爐終渣的巖相圖見圖1所示［3］。

4　爐渣調整和操作步驟

4.1爐渣調整

（1）鐵塊渣補護爐的前一爐，在轉爐測量完TSC后，加入500～800 kg的輕燒鎂球，起到稠化爐渣和提高渣中氧化鎂含量的目的，氧化鎂的加入量根據轉爐的渣量來調整。對于正常爐次，如果測量完TSC后過程溫度偏高，一般加礦石（500～1000 kg）來調整溫度，便于化渣和脫磷。

圖1　轉爐終渣的巖相圖

（2）對于鐵塊渣補護爐的爐次，由于出鋼前已加入輕燒鎂球，為保證爐渣的均勻性，在濺渣的過程中不再加入濺渣料，只靠氮氣來調整爐渣的粘度和溫度。為保證爐渣具有一定的粘度，一般濺渣的時間控制在2～3 min，具體以爐口濺起大渣片為準。對于正常爐次，在濺渣過程中，一般要加入濺渣料來調渣，濺渣時間控制在4～5 min，一般當爐口看不到渣片或渣片較稀少時停止濺渣。

4.2操作步驟

（1）提前一爐把爐渣堿度控制在3.3以上，渣中MgO含量在10％左右，出鋼溫度控制在1640～1650℃，轉爐終點氧控制在0.035％以下。

（2）渣補所用的鐵塊要求干燥、無雜物，防止倒入爐內時產生安全事故和外來雜物。

（3）補爐前一爐鋼水必須出凈，爐渣避免過氧化性，提高爐渣的耐侵蝕性能，確保補爐效果。

（4）補爐時鐵塊用量控制在3 t左右，鐵塊補爐部位控制在熔池的上方，防止吹煉過程鐵塊熔化影響鋼水終點成分。

（5）倒入鐵塊時，先將轉爐搖到50°，加鐵塊的同時往下搖爐子，避免鐵塊堆積。倒入鐵塊后，轉爐在45°～100°來回搖幾次，使得鐵塊完全侵入爐渣內，放入鐵塊后，立刻將爐子搖平（90°左右）。

（6）鐵塊補爐的時間控制在45～55 min。

（7）補爐第1爐加強過程控制，避免過程返干，終點溫度控制在1650℃以下，出鋼后做好濺渣護爐工作。而且鐵塊渣補第一爐出鋼時，爐口前方不得有人通行。

5　應用分析

5.1效果分析

對比“純渣補”和“補爐料補爐”兩種補爐技術，“鐵塊補爐法”具有如下優點：

（1）降低耐材消耗，可以節約30％的補爐料，噸鋼成本降低0.65元。

（2）補爐第一爐不污染鋼液，提高鋼水質量。（3）補爐時間短，約50 min。

5.2鐵塊渣補護爐后續措施

由于鐵塊被爐渣包裹，在冶煉的過程中，如果鐵塊脫落容易引起溫度和成分出現偏差，給當爐或下爐造成影響，為此制定了以下控制措施：

（1）裝鐵水前，往爐內加入1000 kg石灰，均勻鋪在倒渣面上，減少兌鐵水時對倒渣面的沖刷。

（2）在渣補后的前3爐，不倒前期渣，以減輕對倒渣面的侵蝕，減少鐵塊脫落的幾率。

（3）在渣補后的第1爐，如果冶煉低碳鋼，終點碳較正常爐次降低0.01％；如果冶煉中高碳鋼，在出鋼過程少加20 kg增碳劑，防止成分不合格。

（4）渣補后的第1爐采取精煉工序，可以彌補溫度的影響。

生產實踐表明，采取以上措施后，基本可以解決鐵塊渣補護爐對溫度和成分的影響。

6　結語

生產實踐表明，采用“鐵塊渣補法”補爐時間短，約50 min，能夠降低耐材消耗，可以節約30％的補爐料，噸鋼成本降低0.65元。“鐵塊渣補法”使轉爐爐襯高效安全運行，生產均衡穩定。

參考文獻

［1］楊文遠，崔淑賢，鄭叢杰.轉爐濺渣護爐的爐渣控制及爐襯侵蝕機理［J］.鋼鐵研究學報，1999，11（5）：121-123.

［2］王慶賢譯.轉爐用鎂碳磚的損毀［J］.國外耐火材料，1993 （1）：18-20.

［3］雷浩洪.轉爐“生鐵塊渣補”應用實踐［J］.河北冶金，2013 （12）：76-80.

（編輯許營）

修回日期：2015-11-26

Practice of Improving Fettling Technology for Combined Blown Converter

Liu Xiaosen
（Jinan Subsidiary Company of Shandong Iron and Steel Co.，Ltd.，Jinan 250101，Shandong，China）

Abstract：Technology improvements for fettling by using iron ingots in Steelmaking Plant of Jinan Iron and Steel Subsidiary Company were introduced，which included operation procedures such as slag adjustments prior to fettling and fettling by using slag.When the optimized fettling technology is put into operation in steelmaking the converter lining protection time was shortened to 50 minutes，the fettling materials was saved by 30％and the cost for steelmaking was reduced by 0.65 yuan RMB per ton steel.

Key words：combined blown converter；fettling；slag level for tapping

中圖分類號：TF702

文獻標識碼：A

文章編號：1006-4613（2016）03-0047-03