萊鋼轉爐爐體維護技術研究與實踐

任科社

（山鋼股份萊蕪分公司煉鋼廠，山東 萊蕪271104）

1 前言

萊鋼煉鋼廠老區轉爐受爐容比小、供氧強度大及冶煉鋼種等因素影響，轉爐爐襯侵蝕速度較快，爐役進入3 000爐次以后，爐襯易出現因個別部位侵蝕嚴重無法滿足正常冶煉的情況，需通過停爐補爐等方式進行修復，對生產穩定順行和爐體安全運行影響較大。轉爐渣面在兌鐵加廢鋼撞擊沖刷和冶煉過程爐渣侵蝕雙重作用下，侵蝕速度高于其他部位，導致多個爐役冶煉過程中出現渣面漏鋼被迫停爐檢修的情況。轉爐爐體穩定性差已成為制約萊鋼產能提升和生產穩定順行的主要因素。

煉鋼廠系統分析轉爐爐體侵蝕原理，開發轉爐精準留渣量控制和精準濺渣工藝，實現轉爐濺渣層精準控制；通過轉爐渣面鋼補及鐵補技術實施，提高轉爐薄弱部位維護能力，轉爐爐體維護水平有效提升，轉爐產能得到有效釋放，冶煉成本明顯降低。

2 轉爐爐體侵蝕原因分析［1］

2.1 鐵水、廢鋼對爐襯的機械磨損及沖刷

氧氣復吹轉爐煉鋼的金屬料主要是鐵水，比例為70%～90%。為了平衡熱量，降低鋼鐵料和氧氣消耗，需配加一定數量的廢鋼。裝料時轉爐爐襯要受到鐵水和廢鋼的撞擊和沖刷作用會造成不同程度損傷。

2.2 鋼水、爐渣對爐襯的機械沖刷

轉爐在吹煉過程中，爐內物理化學反應產生大量爐氣，在爐氣作用下爐內爐渣、鋼水發生機械運動與爐襯作用，導致轉爐爐襯受損。

2.3 爐渣、爐氣對爐襯的化學侵蝕

研究和分析表明，轉爐在吹煉過程中爐渣中（FeO）與爐襯磚中的碳發生反應，爐襯磚的原質層不斷轉化為脫碳層，由于碳的脫出所形成的空隙導致爐襯磚組織松動脆化，在爐液的流動沖刷下流失而被蝕損。

2.4 爐內溫差變化造成爐襯磚受損

爐襯經常在1 600℃以上的高溫下工作，受熱時會產生巨大的膨脹應力。在兌入鐵水、停吹、出鋼以及裝料時，由于急冷急熱導致爐內溫度變化很大，會產生溫差應力及其他一些外力，造成爐襯磚受損。另外冶煉過程中的不當操作也會對爐襯造成損壞。

3 改進措施

3.1 濺渣工藝優化

轉爐濺渣工藝作為轉爐爐體維護的主要手段，其工藝先進程度將直接決定轉爐爐體維護效果和爐體維護成本。萊鋼轉爐原濺渣工藝模式單一，濺渣完畢轉爐各部位渣層厚度相同，在轉爐爐體個別部位出現侵蝕嚴重時，無法實現選擇性濺渣維護，導致爐體薄弱部位得不到及時修復，被迫采用停爐維護的方式保證爐體安全。爐役后期還會出現因維護不到位，薄弱部位出現漏鋼等惡性事故。萊鋼煉鋼廠通過對濺渣時爐內爐渣運行規律和爐渣凝固機理進行研究，開發轉爐精準濺渣技術用于轉爐爐體維護，取得較好的效果。轉爐濺渣時，通過合理分配各底吹槍流量，優化頂槍濺渣槍位及壓力，實現濺渣層按需精準控制，主要控制要點如下。

1）出鋼完畢根據爐體侵蝕情況將轉爐搖爐至指定位置，若渣面侵蝕嚴重，則將轉爐搖至垂直偏離渣面2°～3°；若鋼面侵蝕嚴重，則將轉爐搖至垂直偏離鋼面2°～3°。

2）根據爐體各部位侵蝕情況相應調整對應部位的底吹槍流量，各底吹槍流量隨底吹槍上部爐體侵蝕嚴重程度和距爐底高度的上升而增加。各底吹槍流量以濺渣標準流量為基礎（50 t轉爐底吹最佳流量范圍為300～1 000 Nm3/h），流量增加值為對應上部爐體侵蝕部位高度值（m值）乘以60 Nm3/h。

3）濺渣實際槍位在濺渣最佳槍位范圍內以濺渣基礎槍位為基準隨侵蝕部位高度降低而增高，濺渣時轉爐濺渣最佳槍位為爐膛直徑的0.4～0.9倍。

該濺渣技術通過在出鋼時檢查爐體，確定爐體各部位侵蝕情況，根據各部位侵蝕情況，優化底吹槍流量及氧槍濺渣槍位和流量［2］，控制爐渣濺起高度；同時根據爐體侵蝕情況調整轉爐零位，控制爐體各部位濺渣量，達到爐體各部位濺渣層厚度精準控制，實現轉爐爐型科學規范控制，確保爐體運行安全。通過濺渣量的精確控制，實現了爐型的科學控制（見表1），進而提高轉爐操作穩定性，減少冶煉過程溢渣量，提升煉鋼各經濟指標，降低冶煉成本。

表1 轉爐精準濺渣技術實施效果

3.2 渣面維護技術創新

轉爐渣面在冶煉過程化學侵蝕、倒爐鋼水沖刷及兌鐵和加廢鋼機械撞擊多重作用下，侵蝕速度明顯快于其他部位。從多爐次拆爐時各部位爐襯磚厚度觀察，轉爐渣面部位的爐襯磚厚度一般不足150 mm，渣面兌鐵部位侵蝕程度更加嚴重，多爐役兌鐵位爐襯磚已侵蝕完畢，隨時有漏鋼風險。為解決轉爐渣面隱患，萊鋼煉鋼廠通過創新渣面維護方式，渣面維護與冶煉同步進行，實現轉爐渣面本質化安全運行，主要技術要點如下。

1）根據轉爐渣面侵蝕情況確定粒鋼裝入部位及數量，粒鋼裝入在距廢鋼斗頭部Xm，X=爐體侵蝕部位侵蝕距爐口距離×（廢鋼斗長度/轉爐爐底高度），粒鋼分布范圍為Xm點±0.3 m，廢鋼裝入順序為粒鋼、鐵塊、自產或社會廢鋼。

2）爐體維護爐次采用補爐濺渣模型（見表2），濺渣結束時間為濺渣第三階段爐口濺起爐渣到達最高值后回落點，濺渣完畢要對爐渣進行確認，轉爐搖至留渣確認位時爐渣流速范圍為1.0～1.2 m/s。

表2 轉爐補爐濺渣模型

3）轉爐在留渣確認位停止2～3 s后將轉爐搖至距爐前水平40°～45°將廢鋼裝入爐內后，將轉爐搖至水平位置停留5 s后進行兌鐵操作。

4 實施效果

通過濺渣工藝優化和渣面維護創新，轉爐爐體維護能力得到提高，轉爐停爐補爐時間由896 min/（月·爐座）減少到目前289 min/（月·爐座），轉爐產能得到有效釋放，鋼產量增加4 800 t/月。新技術實施后，轉爐爐襯侵蝕速度減緩，爐齡由實施前18 000爐次提高到目前23 500爐次，最高爐齡達到28 000爐次；轉爐補爐料消耗明顯降低，補爐料消耗由原來0.389 kg/t鋼降低到目前0.108 kg/t鋼，年效益在300萬元以上。轉爐非計劃停爐時間降低，生產穩定性得到有效提升，2019年因轉爐原因導致的非計劃停機為零，產品質量得到本質化穩定。

5 結論

5.1 轉爐爐體損壞原因主要是化學侵蝕和機械撞擊導致，損壞速度較快的部位是轉爐渣面。

5.2 轉爐精準濺渣技術通過調整濺渣參數可有效對爐體損壞嚴重部位進行及時修復，實現轉爐爐體均衡穩定。

5.3 轉爐渣面維護新技術可在不停爐情況下，對渣面薄弱部位進行在線修復，保證轉爐爐體穩定安全運行。