煉鋼轉爐濺渣護爐技術的應用與實踐

費彥銘

摘要：介紹了煉鋼轉爐濺渣護爐技術的主要工藝參數，本鋼集團北營煉鋼廠在實際應用中遇到的問題。為穩定氮氣吹濺的運行現狀，提高使用精度，自主創新了濺渣氮氣智能管理系統技術，實現了優化濺渣工藝，縮短濺渣時長，降低濺渣氮氣消耗，達到國內先進水平。在一定程度上減輕了高溫渣對爐襯磚的侵蝕沖刷，降了低耐火材料損耗速度，同時減輕工人勞動強度，提高爐襯使用壽命，提高轉爐作業率，降低生產成本。

關鍵詞：濺渣；爐襯；氮氣；掛渣

引言

轉爐濺渣護爐技術是多年以來用于保護轉爐提高爐齡的一項技術。我國自90年代開始著手研發適應國情的轉爐濺渣護爐工藝。濺渣護爐技術就是將高壓氮氣通過噴槍噴出，渣通過噴射撞擊區的孔穴外側噴濺，并吸附到轉爐爐襯上面從而形成一層渣層，這樣可以對下一爐冶煉起到保護爐襯的作用。轉爐終渣不僅可以滿足冶煉過程的要求，還應該符合濺渣護爐的條件，也就是說爐渣應易于噴濺到爐襯上，且濺到爐襯上的爐渣能很好地與之結合，所濺的爐渣應具有一定的耐火與抗高溫侵蝕能力[1]。這三個條件不僅與爐渣的主要成分有關，更與濺渣動力學條件重要相關。濺渣所形成的濺渣層耐蝕性好，可有效抑制爐襯磚表面的氧化脫碳，在一定程度上減輕了高溫渣對爐襯磚的侵蝕沖刷，從而實現保護爐襯磚的功能，降低耐火材料損耗速度，減少噴補材料消耗，同時減輕工人勞動強度，提高爐襯使用壽命，提高轉爐作業率，降低生產成本。渣粒是以很大沖擊力黏附到爐襯上，與爐壁結合的相當牢固，該保護層可以有效地阻止吹煉時高溫熔體對爐襯的侵蝕，減輕高溫氣流及爐渣對爐襯的化學侵蝕和機械沖刷，以維護爐襯、提高爐齡并降低耐材包括噴補料等的消耗。1983年美國普萊克斯公司成功開發出轉爐濺渣護爐工藝技術。20世紀90年代中國鋼鐵企業引入美國的轉爐濺渣護爐工藝技術，根據自身的生產實際情況自主開發了各種濺渣護爐技術，取得較好的冶金效果[2]。轉爐爐齡最高達到35000爐，多數鋼廠平均爐齡超過10000爐。濺渣護爐之前普遍要進行調渣。顯然，傳統的轉爐濺渣護爐工藝要求留有較多的渣量，并在濺渣前加入大量調渣劑。近年來，節能環保與提質增效的工作要求越來越嚴格。因此，研究濺渣護爐工藝中影響濺渣層壽命的主要因素，并在濺渣護爐工藝中進行量化控制，實現濺渣護爐工藝的科學量化，這些正是現代煉鋼科技工作者需要著手解決的問題。

1濺渣的重要工藝參數

1.1渣成分

轉爐一般都使用鎂碳磚作為它的爐襯，減少爐襯侵蝕的重點就在于提高渣中氧化鎂含量。當渣中氧化鎂的含量接近飽和時，爐襯中氧化鎂的溶解量就很少，也就提高了爐襯的壽命。爐渣堿度也是影響渣中氧化鎂含量的重要因素，如果終渣堿度為三左右時，氧化鎂含量則在百分之八左右就能使氧化鎂達到炮和。所以國內各種外轉爐濺渣的氧化鎂含量一般控制在百分之八到十四。渣中氧化鐵含量的高低嚴重影響著爐襯侵蝕和濺渣效果。渣中氧化鐵的礦物多為低熔點鐵酸鹽，熔點遠遠低于出鋼溫度，且氧化鐵含量越高，鐵酸鹽也隨之就越多，渣的流動性也就越好，造成對爐襯侵蝕作用加大且不容易附著在爐襯上。若渣中氧化鐵含量過低，又會造成轉爐造渣和去除磷、硫困難。故操作中嚴格控制渣中氧化鐵含量尤為重要。

1.2爐渣粘度

如果爐渣粘度較大，會造成渣稠不易濺起，濺渣量會下降，為了保持足夠的濺渣量，必須消耗更多的沖擊能。另外稠渣在爐襯上的附著能力差，粘度小、渣稀，濺渣雖覆蓋較為容易，但覆蓋層比較薄。搖爐會出現掛渣流落的現象，應采取加渣料調整的方式，來保證爐渣的粘度適中[3]。

1.3調渣劑

護爐效果的重要因素之一就是濺渣層抗侵蝕能力。抗侵蝕能力差的話，需要每爐都進行濺渣操作，這樣不僅會增加氮氣用量而且會延長冶煉的周期。所以，很有必要提高渣的熔化溫度，以更好提高護護效果。為此，我們給爐渣加入調渣劑，來改變爐渣質量，從而滿足提高渣的熔化溫度需要。調渣劑不僅可以提高濺渣熔點，還能使爐渣更容易濺起，實現改善濺渣的動力學條件的功能。調渣劑還能在渣中產生彌散固相質點，提高渣與爐襯的結合能力。

1.4氮氣壓力和流量

高壓氮氣是濺渣的動力，其壓力、流量直接影響濺渣效果。氮氣壓力一般與氧氣壓力接近時，可取得較好效果，由于轉爐公稱容量不同，所以濺渣的氮氣壓力、流量存在差異[4]。

1.5濺渣時間

濺渣時間一般是按爐子爐渣狀況、爐內渣量、噸位、供氣量及生產節奏等綜合考量，國內各鋼廠吹氮時間一般為三到五分鐘。吹氮氣的主要目的是為濺渣提供動力，另外還有冷卻爐渣起到保護的作用。在吹氮氣的前兩分鐘主要是在冷卻爐渣，因為在這段時間的爐渣相對來說還比較稀，即使濾渣濺到爐壁上也粘附效果不好。吹氮氣兩分鐘以后，爐渣開始大量的濺起，其噴濺程度可達到到爐帽處，爐襯掛渣情況良好。在實踐中我們發現，濺渣時間越長，爐襯掛渣也就越多，如若時間過長則會造成爐底、熔池爐壁均沾掛渣過多，從而造成爐底上漲。濺渣時間過長也會影響生產節奏，升高生產成本，濺渣時間需根據實際生產條件來最終確定。

2生產現狀概述

本鋼集團北營煉鋼廠120t轉爐三座，每座轉爐均采用了氧槍吹氮氣濺渣護爐技術。濺渣護爐技術即在出鋼后爐內保留部分終渣，通過氧槍高速吹入氮氣將爐渣吹濺至爐襯上，爐渣覆蓋爐襯，冷卻凝固后形成有效的保護層，從而大大減少噴補料的使用并提高轉爐爐齡。氮氣在煉鋼生產中的主要作用包括濺渣護爐、用作保護氣以及氣動調節閥的氣源等，其中濺渣護爐的消耗量最大。每一爐的濺渣氮氣消耗量是通過崗位觀察現場顯示儀表記錄濺渣前后氧槍氮氣累計流量差得到的，依靠崗位人工記錄和統計，精確度不高。該廠應用數據庫記錄每爐濺渣氮氣消耗量，并通過程序在每爐出鋼結束后立即自動生成包括濺渣開始時刻、濺渣持續時長和濺渣消耗量的生產報表，保證數據的實時性，有助于加強氮氣能耗管理，將氮氣切斷閥的開關狀態采集到轉爐二級系統中，通過轉爐二級數據采集程序判斷切斷閥狀態改變的時刻，并將此時刻作為濺渣開始/結束時刻寫入數據庫。當切斷閥打開時，切斷閥狀態標簽由0變為1，系統程序記錄此時刻為濺渣開始時刻；切斷閥關閉時，切斷閥狀態標簽由1變為0，系統記錄此時刻為濺渣結束時刻。依靠轉爐二級系統根據濺渣時刻以及此時刻轉爐狀態將濺渣事件與爐次熔煉號對應起來。通過轉爐二級系統與綜合二級系統之間的通訊，最終將每爐次的濺渣吹氮時長、濺渣吹氮量體現在爐次報告中，實現對轉爐濺渣的實時監控、精確控制[5]。

結束語

本鋼集團北營煉鋼廠使用濺渣氮氣智能管理系統，崗位人員在濺渣完畢后可從查詢到本爐的濺渣時長和耗氮量，能夠根據數據及時總結濺渣過程，便于崗位操作人員提升濺渣工藝操作水平，實現了優化濺渣工藝，縮短濺渣時長，降低濺渣氮氣消耗，達到國內先進水平。

參考文獻

[1]高攀，李海波，郭玉明，等.首鋼轉爐煉鋼高效復吹技術開發與應用[J].煉鋼，2018，34（1）：1-9.

[2]郭偉達，李強篤，任科社，等.轉爐全流程智能煉鋼控制技術開發與應用[J].山東冶金，2018（1）.

[3]賈崇雪，李相前，劉飛，等.轉爐爐底渣循環煉鋼工藝的開發與應用[J].寬厚板，2018（1）：40-42.

[4]王勇，胡建光，孫玉軍，等.智能制造在梅鋼煉鋼廠的應用實踐[J].中國冶金，2018，28（1）：32-39.

[5]張寶景，張朝發，王淼.轉爐低鐵水比冶煉技術及生產實踐[J].金屬世界，2018，No.198（4）：39-43.

[6]郝華強，王書桓，張朝發，等.轉爐熱態熔渣脫磷及循環利用生產實踐[J].中國冶金，2018，28（6）：56-58.

（作者單位：本鋼集團北營煉鋼廠）