包鋼稀土鋼板材廠轉爐爐型維護新技術

裴 尚，董 方

（1.內蒙古科技大學 材料與冶金學院，內蒙古 包頭 014010；2.包鋼稀土鋼板材廠，內蒙古 包頭 014010）

提高轉爐爐齡和控制轉爐合理爐型是提高轉爐整體工藝操作水平的重要途徑，也是降低生產成本的重要措施。包鋼稀土鋼板材廠在爐役中期(爐齡為2500爐)以后，此期間爐體內腔形狀由直筒球缺形向“梨”形變化，這時熔池的侵蝕開始加劇，爐體逐漸變得不規則，稀土鋼板材廠1號轉爐其南、北環縫的侵蝕尤其嚴重，采用傳統的濺渣方法與爐體維護工藝已經不能滿足爐體安全，而且暫時沒有非常好的方法能夠將其補起來，傳統的濕法噴補槍使用時費時，費力，效果還不明顯，不利于轉爐生產的順行。

1 轉爐濺渣動力學以及爐渣對爐襯侵蝕的影響

采用濺渣護爐技術后，煉鋼過程中對爐渣成分調整的目的是為了減少爐渣對爐襯的化學侵燭。合理的渣相熔點是爐渣的重要參數，它不僅能減輕減少化渣過程中對爐襯的侵燭，還能提高濺渣效果并實現多爐一濺的目標。其中FeO、MgO及堿度等物質是影響爐渣溶點的主要成分，結合由FeO和MgO的二元系相圖可知，渣中MgO含量與爐渣的溶點成正比關系，與FeO含量成反比關系，由于FeO易與CaO和MnO等形成低溶點物質，提高MgO含量能較好的減少由FeO所形成的低溶點物的數量，利于提高爐渣的熔轉爐終漁對濺渣層的侵燭機理主要表現為高溫溶化，在既不漲爐底，又能保證良好的濺渣效果，轉爐終渣的選擇應著重選擇合適的MgO含量和FeO含量。稀土鋼板材廠2017年1號轉爐有渣樣爐次共609爐，其中雙渣一倒渣樣29爐，冶煉直上鋼取得終點渣樣52爐，雙渣終點渣樣59爐，因鐵水硅含量低轉爐配加硅鐵所取渣樣12爐，具體參數見表1。

表1 DC04系列，出鋼溫度高（大于1680），出鋼碳含量低（小于0.03%）

轉爐爐體較好一方面是采用濺渣新方法，以及提高了終點渣中MgO的含量，保證了其具有較好的抗侵蝕性能，同時又有一定的粘度，保證了濺渣質量。另一方面是采用了全新的補爐工藝對于南、北側環縫厚度明顯增長，保證爐體安全[1，2]。

2 轉爐工藝操作對爐襯侵蝕的影響

2.1 機械沖擊

稀土鋼板材廠所用廢鋼包括，外購廢鋼，煉鋼自產廢鋼包括中間包鑄余和渣罐回收廢鋼，軋鋼自產輕型廢鋼和軋鋼自產重型廢鋼。對于煉鋼自產廢鋼和軋鋼自產重型廢鋼則采用爐內預加入1噸～2噸生白云石，先兌入鐵水，再加入廢鋼的模式。可以說這樣將廢鋼和鐵水所造成的機械沖擊降到最低。

2.2 轉爐檢修冷熱交替所造成的爐襯侵蝕

稀土鋼板材廠2017年三個轉爐一共檢修（30）次左右基本處于全年穩定生產的狀態，所以說檢修對于爐體侵蝕不是主要影響因素。

2.3 冶煉過程的影響

包鋼稀土鋼板材廠自動化煉鋼模型釆用了現在先進二級計算靜態控制和副槍動態控制相結合的建模方式。通過轉爐靜態模型控制以及副槍動態控制相結合的方式，使得轉爐冶煉一次拉成率達到90%以上，這樣可以極大地降低補吹對于轉爐爐襯的侵蝕，實現轉爐自動煉鋼，滿足現場的生產需求。

3 包鋼稀土鋼板材廠濺渣以及補爐工藝

在轉爐環縫侵蝕較為嚴重的階段采用爐體“特護”，包括采用濺渣新方法，以及轉爐翻料護爐新制度等最終使得轉爐爐底上漲，也使得環縫出現大面積的上漲，有利于爐體安全和轉爐冶煉操作穩定。

轉爐濺渣工藝參數的確定：

（1）確定濺渣護爐的合理留渣量Qs。濺渣護爐的合理留渣量Qs的經驗公式：

式中：Qs—轉爐留渣量t/爐，W—轉爐公稱噸位t。

所以，結合現場實際轉爐合適的留渣量在7.35噸～10.61噸。

合理留渣量主要決定于以下因素：①熔渣可濺性：根據熔池濺渣動力學研究，轉爐上部濺渣主要依靠氮氣流濺射爐渣。轉爐留渣量過大，強化了轉爐上部噴射濺渣的效果，往往造成爐口粘渣，爐膛變形。②濺渣層的厚度與均勻性：渣量過少，濺渣層薄，上部不均勻，甚至濺不上渣。③濺渣成本：留渣量過大，調渣劑的用量將會增加，使濺渣成本提高。

根據轉爐生產實際所加入的濺渣渣料約為4噸，所以轉爐總的合適渣量約為：11.35噸～14.61噸。由此可以計算出在理論條件下轉爐濺渣層的厚度。

確定濺渣厚度需要轉爐結構參數，該爐型圖包括如下幾個部分：爐帽、爐身、裝入側。出鋼側、渣線、熔池、爐底、240噸鋼水液面。根據轉爐新砌爐尺寸，以及新砌爐型圖可以計算出爐內表面積。

爐內面積近似包括三個部分：

圓側臺面積 ：S1=∏L（R+r），L=［（R-r）2+h32］1/2。

圓柱側面積：S2=2∏Rh2。

球冠表面積：S3==2∏Rh1。

其中：R=3190mm，r=1800mm，h1=1786mm，h2=5869mm，h3=2300mm。

可以計算得出S爐內=S1+S2+S3=195.52m2。

轉爐濺渣渣量確定為11.35t～14.61t，爐渣比重按3.4t/m3計算，是可以推算出新爐襯時爐內濺渣層的厚度在17mm～22mm之間。

（2）確定轉爐合適的濺渣槍位。在轉爐濺渣結束的最后30秒，在保證濺渣槍位不變的前提下，從高位料倉南北兩側各加入800Kg～1000Kg的生白云石，來提高爐底南北兩側的厚度。采用全新的投補機來對于南北環縫進行投補操作，全新的投補方式是采用投補機操作，它是由上下兩個電機進行反向驅動，帶動皮帶運動而使得補爐料袋具有一定的射速，可以準確的打到轉爐爐襯薄弱的地方。

4 濺渣方法和投補方式對爐型的影響

稀土鋼板材廠從2017年7月11日到2017年11月27日共計有236組有效測厚數據，以采用新的轉爐維護工藝進行區分，分為兩大組，2017-7-11至2017-10-11為第一組；2017-10-12至2017-11-27為第二組。以10組數據取平均值，共計有24個數據值，如表2所示。

表2 轉爐測厚有效數據

5 605 646 616 572 622 639 650 825 849 466 686 6 578 647 606 578 601 648 650 783 832 451 665... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...17 756 731 726 677 734 745 774 814 930 584 676 18 711 671 679 595 619 736 738 724 794 691 689 19 644 678 638 541 568 718 669 743 781 618 610 20 762 698 662 601 662 677 729 767 805 647 618 21 884 702 731 652 657 743 698 860 957 837 652 22 833 741 694 668 623 714 696 843 786 1033 615 23 620 611 547 546 585 652 611 781 773 671 581 24 586 658 548 500 573 724 695 789 839 595 603

對比優化前爐役末期的爐體侵蝕情況，熔池南側已經出現較大面積的黃色區域這就意味著非常容易發生漏鋼事故。通過對優化后數據進行分析處理，可以發現，在采用濺渣新方法和使用全新投補機護爐以后，轉爐南側環縫有了非常明顯的增長，同時轉爐爐底的厚度也有了顯著的增長。

5 結論

（1）根據稀土鋼板材廠轉爐生產工藝特點，包括鐵水硅含量和廢鋼結構，同時結合所生產的鋼種要求，可以計算出轉爐濺渣合適留渣量為11.35噸～14.61噸，由此可以計算出在理論條件下轉爐濺渣層的厚度為17mm～22mm。

（2）采用投補機進行投補操作，可以較為準確的將護爐料打到侵蝕嚴重的熔池環縫上，保證充分的燒結時間，使得環縫有明顯的增長。