轉爐底吹透氣性的維護與研究

周明　吳計雨

【摘 要】本鋼鐵煉鋼廠運用更為先進的底吹專利技術后，對確保轉爐生產過程中爐底供氣元件的透氣性進行了大量的深入研究。在維護底吹供氣元件上，采取了更為先進的設備保障、堅持合理高效的維護制度，最終保證底吹供氣元件的壽命和爐齡同步以及全爐役中全爐底供氣元件一直可見，獲得了復吹工藝良好的冶金效果。

【關鍵詞】轉爐；底吹；透氣

中圖分類號： TF729.5 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）14-0021-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.14.008

Bottom Blowing Ventilation Maintenance and Research

ZHOU Ming WU Ji-yu

（Shandong Iron and Steel Rizhao Co.，Ltd.，Rizhao Shandong 276800，China）

【Abstract】The use of more advanced bottom blowing patented technology by the steelmaking steelmaking plant has carried out a lot of in-depth research on ensuring the permeability of the gas supply components in the bottom of the converter. In the maintenance of bottom blowing air supply components， we adopt more advanced equipment guarantees， adhere to a reasonable and efficient maintenance system， and ultimately ensure that the life of the bottom blowing air supply components and the furnace age are synchronized， and that the entire furnace bottom air supply components are always in service. It can be seen that a good metallurgical effect of the combined blowing process is obtained.

【Key words】Converter；Bottom blowing；Breathability

1 研究背景及意義

1.1 研究背景

我國的轉爐鋼廠通過從19世紀迅速推廣運用濺渣護爐技術以來，在轉爐爐齡的提高上取得了非常可觀的成效，但是該技術存在一些諸如容易引起轉爐爐底上漲從而導致爐底透氣元件被堵塞等問題。這直接導致轉爐底吹的冶金效果受到不良干擾，最終會致使轉爐的爐齡與底吹的使用壽命產生嚴重的不協調。我國隨著“爐渣-金屬蘑菇頭”技術的出現，在一定程度上緩解了這一矛盾，但是并不能完全解決兩者不協調的問題。

1.2 研究意義

在應用“爐渣-金屬蘑菇頭”技術的基礎上，結合自身條件，通過實施強化冶煉、復吹等的技術改造，開發一套復吹轉爐長壽維護技術，不僅可以進一步降低爐渣中氧化鐵的含量、縮短冶煉時間、提高冶煉效益，更能有效提高復吹爐齡超過，目標復比希望達到100%，最終實現復吹與轉爐爐齡同步。

2 研究基礎條件

2.1 設備情況

鋼廠具有多座設計于20世紀70年代120t轉爐，后經過改造升級爐容量提升了30t，爐容比最終達到0.67m3/t。鋼廠從上世紀90年代開始研究底吹技術。近年來，鋼廠對轉爐進行了升級改造，特別對轉爐底吹系統進行了優化升級，升級后的底吹系統運行穩定而且表現良好。

2.2 工藝情況

鋼廠通過改造升級和研發新技術，最終使得爐渣中氧化鐵的含量進一步降低而且冶煉時間也有所減少。改造后的煉鋼爐不僅更為環保而且使用壽命也有了大幅提高，復吹爐齡超過了10000爐，復吹比100%，復吹轉爐比頂吹轉爐的供氧時間平均縮短了0.43 min，耗氧量降低了116.1m3/爐。

3 研究過程

3.1 底吹供氣元件及布置

3.1.1 底吹供氣元件

底吹供氣原件是保證轉爐底吹透氣性良好的關鍵部件，而透氣原件被侵蝕、透氣磚堵塞、進氣管漏氣等是底吹元件失效的主要原因，其中有超過一半底吹元件失效是因為透氣磚堵塞造成的失效。

煉鋼過程中，在吹煉與濺渣環節，由于轉爐底吹噴嘴出口氣流的冷卻強度比較大，所以極易在進氣口噴嘴端部形成“爐渣—金屬蘑菇頭”。如果維護好“爐渣—金屬蘑菇頭”，那么供氣元件的燒損也會大大降低。

由于在轉爐爐役的初期階段透氣元件往往侵蝕比較嚴重，鋼廠采取兩種措施來維護透氣元件：一是爐役初期透氣元件吹口處進行掛渣黏結修補；二是加快生成“爐渣-金屬蘑菇頭”。它可有效減弱鋼流氣流對供氣元件的沖刷，底部供氣元件的損毀也自然而然減少；具有優秀的透氣能力，能夠基本滿足煉鋼階段底吹供氣靈活調整的需要而且防堵塞功能也非常突出。

3.1.2 底吹供氣元件的布置

底吹供氣原件的位置設置有著嚴格的要求：不僅要能極力提升轉爐底吹的冶金效果提升率，而且還要求方便維護保養，最大可能地減少底吹供氣元件的熔損，以保證底吹供氣元件的長壽。經過了長期努力以及對本廠轉爐及冶煉系統的大量試驗研究，得出了兩個基本的結論：一是在同心圓與熔池直徑比為0.45D時的底吹供氣元件布置方式會有不錯的效果；二是底吹供氣元件的支數對底吹效果雖然影響不大。

根據實驗中的各項數據以及結論，本鋼廠的底吹供氣元件在實際應用中，會優先采用4支底吹供氣元件而且供氣元件要設置在吹煉火點區之內，同心圓與熔池直徑比設定為0. 45D。

通過本鋼鐵煉鋼廠轉爐底吹改造升級投產后穩定而且良好的表現，可以得出底吹供氣元件按照上述進行布置會有比較良好的冶金效果。同心圓與熔池直徑比設定為0. 45D既能有效避免了底吹元件的部分位置渣層太厚，又可以在當局部熔損較大時能夠很方便的進行維護，保養。

3.2 底吹供氣模式

經過大量的實踐和優化，不同鋼種會有不同的最佳底吹供氣模式，這主要與鋼的特性與終點要求有關。但是底吹供氣強度一般會在一定范圍內調整，濺渣期底部供氣流量會有所提高。

3.3 結合復吹優化濺渣護爐技術

本廠通過采用復吹技術，可以在濺渣前將爐渣中氧化鎂的占比穩定在8%到 10%之間，這樣就能夠達到濺渣護爐的效果。同時也可以不再盲目追求爐渣粘度，這樣可以有效保障底吹供氣元件的暢通。

鋼廠的終渣分析。本煉鋼廠復吹后轉爐終渣堿度為3.38，冶煉過程中的底吹氣體攪拌使得復吹轉爐終渣的結構分布比較均勻，在很大程度上改善了濺渣的效果。

濺渣與復吹等多項技術改造相結合

本煉鋼廠通過采用濺渣護爐技術提高爐齡以及嚴格要求底吹供氣元件的維護兩個方面同時發力來提升轉爐的冶煉效益。通過在濺渣階段進一步加強底吹供氣，有效保證了本階段“爐渣—金屬蘑菇頭”良好的透氣性。同時通過復吹技術，有效降低了爐渣中氧化鐵的含量，爐渣粘度也有所提升，改善了濺渣效果。此外在提高供氧強度的同時，加大了濺渣氮氣流量濺渣的速度有了大幅提高。濺渣時間降低了一分鐘作右，有效地避免了爐渣厚度的快速上漲。

3.4 底吹供氣元件的維護

3.4.1 底吹供氣控制

為了獲得良好的工藝效果，保證產品質量，那就必須保證底吹系統能夠保持長久平穩的運行工作。采用先進的底吹供氣自動化控制技術可以實現底吹供氣的平穩，同時使得底吹操作變得更加簡單穩定。底吹供氣自動化控制技術主要反面特征如下：

第一，采用了氣閉式切斷閥，即可以實現有氣關，無氣開的效果，保證在斷電事故狀態下底吹系統能夠不堵塞；

第二，自動化控制技術可以自動調節底吹供氣元件的工作壓力，保證任何狀態下都不低于下限保障值；

第三，利用德國先進的西門子S7系列計算機對底吹系統各項參數進行監督預警，確保底吹控制程序的可靠運行；

第四，利用頂槍供氧氧步計算，控制氮氬的切換時間，保證氣體切換的絕對安全，同時保證各種氣體量的合理供應；

第五，采用氣動調節閥，保證各種氣體吹氣量滿足煉鋼工藝的要求。

3.4.2 底吹供氣元件長壽維護工藝

（1）防止供氣元件堵塞及維護措施

為防止供氣元件堵塞以及維護便利，經過研究，采用以下措施可以較好的達到生產目的：

第一，開爐初期采用粘渣涂敷爐底，以保護底吹供氣元件；

第二，為防止復吹轉爐爐渣的粘度太高造成粘連，濺渣時應該保證底部供氣大于1000m3/h；

第三，轉爐爐底上漲幅度確保底吹供氣元件基本可見；

第四，轉爐過程中，應盡快傾斜轉爐，避免粘渣粘留在爐底。

3.4.3 底吹供氣元件的維護效果

本鋼在復吹轉爐設備以及工藝上采取了以上先進技術以及優化措施，保證了底吹供氣元件的工作的穩定性，從而在實際的生產過程中取得了良好的效果。以上技術保證了爐底供氣元件全部爐役可見，從而確保了爐底供氣元件的通氣性。這套完整的復吹技術也必將大大延長底吹供氣原件的工作壽命，利于供氣元件的長壽維護。

4 研究結果

通過采用完善的自動控制程序實施先進的設備保障以及運用成熟的底吹供氣元件維護工藝等多方面措施對轉爐底吹供氣元件進行方全面的維護，在開爐初期促使爐底形成“爐渣-金屬蘑菇頭”，中后期嚴格控制爐渣厚度的增長速度，以此降低底吹供氣原件壽命和爐齡的不協調性，使得兩者同步。此外保證全爐役中爐底供氣元件可見以及底吹透氣元件表現良好，可以有效減少底吹供氣原件的失效。

【參考文獻】

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