轉爐長爐役工藝優化與實踐

劉曉利， 李明輝， 張偉震， 劉超超

（山西建龍實業有限公司， 山西 運城 044000）

1 爐況概況

山西建龍煉鋼總廠二區現有120 t 頂底復吹轉爐2 座，有限容積94.7 m3，爐容比0.789，平均出鋼量120 t，年產能430 萬t。主要產品有冷軋用鋼，汽車大梁鋼，輪轂鋼，耐候鋼，耐酸鋼，焊瓶鋼，管線鋼，以及部分建材用鋼，其中低碳鋼約占65%左右。為提高生產效率，降低成本，目前以2 爐對3 機的快節奏生產組織模式組織生產。轉爐生產的節奏控制是實施快節奏模式關鍵，但一段時間以來，轉爐生產存在鋼渣氧化性強，爐底忽高忽低，一倒率低，粘槍粘煙道，爐襯侵蝕嚴重等問題，嚴重制約產能的提高，必須對轉爐工藝進行優化提升，提高轉爐維護質量。

2 轉爐爐襯侵蝕機理

2.1 轉爐爐襯侵蝕機理[2]

2.1.1 化學作用

轉爐工作層鎂碳磚中的石墨碳與熔渣的潤濕性差，同時鎂碳磚中還加入部分抗氧化劑，且鎂碳磚導熱性能較好，能大幅度提高襯磚的抗熱振性，爐襯壽命使用較長；但轉爐在冶煉過程中爐內高溫氧化性氛圍會氧化脫除磚中的部分石墨碳和抗氧化劑，致使磚體結構松動脆化，在煙氣、流渣沖擊下被侵蝕。

2.1.2 物理作用

冶煉過程中爐內高速氣流對爐壁、爐帽等耐材的沖刷，高氧化性的鋼水、爐渣對爐襯的氧化熔解、沖刷以及冶煉過程中高溫激烈的各種反應對爐襯的沖刷、熔損等物理侵蝕。

2.1.3 機械沖擊侵蝕

向爐內加廢鋼、兌鐵水等操作對轉爐大面強烈的沖擊、磨損，是爐襯耐材侵蝕的主要因素。

3 主要工藝改進措施

轉爐爐內冶煉過程屬于氧化過程，在轉爐內通過供氧對鐵水進行氧化形成氧化性氛圍，因此首先對轉爐耐火材料進行優化使其達到最佳，其次必須將爐內氧化性氛圍降低才能盡量降低對爐襯侵蝕，同時采取濺渣護爐和新型補爐方式進行維護。

3.1 砌筑優化[3]

根據前期幾個轉爐爐役的情況分析，對新爐役進行重新設計完善，采取綜合砌爐。如爐帽處用MT14 A，爐底和熔池用MT18A；因為推行不倒爐出鋼，出鋼面用MT18A,并將出鋼面的鎂碳磚適當調整。

出鋼口套管直徑的加大，由原來Φ170 mm 改為Φ180 mm，出鋼時間縮短30 s。

將底吹透氣磚進行重新布置。原轉爐底吹透氣磚4 塊，對稱分布。與某冶金院校合作，開發出非對稱底吹布置方式，同時適當提高底吹強度，改善攪拌效果，如圖1 所示。經一段時間對比試驗，改進后的底吹布置方式，碳氧積明顯低于改進前，效果明顯，如下頁圖2 所示。

圖1 透氣磚布置圖

3.2 氧槍參數優化

改造前使用Φ245 mm 四孔氧槍，經過現場使用存在吹煉時間長，化渣效果差等問題，之后升級改造為Φ273 mm 五孔氧槍，改進了候口和出口等工藝參數。經現場跟蹤，供氧時間比原來縮短了2 min 40 s～3 min 5 s，渣中FeO（質量分數）降低明顯，化渣效果改善，渣樣對比見表1 和表2。

圖2 不同轉爐底吹分布條件下的碳、氧含量

表1 頂槍改造前后主要參數對比

表2 頂槍改造前后終渣成分對比

3.3 輔助設備更新改造

引進轉爐擲落式檢測系統，簡稱投彈式副槍，和傳統副槍不同之處在于探頭和檢測系統采用軟連接，該系統安裝于下料口平臺，利用原有下料溜管投擲投彈式副槍，安裝簡便，檢測速度快，提高了轉爐一倒率，為不倒爐出鋼創了造條件，節約冶煉時間2～3 min（見圖3 和圖4）。

圖3 投彈副槍使用前后轉爐一倒率對比

引進熱成像儀，對爐殼溫度實時進行監控。圖5中，熱成像儀拍攝圖片中能夠清晰反應爐襯內部各區域的溫度狀況，為爐襯重點維護提供了準確依據，提高了爐襯維護的精確性，提高了工作效率。同時，根據檢測數據跟蹤檢測每班爐殼溫度變化，對超出控制標準的，落實績效考核。

圖4 投彈副槍使用前后轉爐終點碳、溫度雙命中率對比

圖5 熱成像儀拍攝圖片

3.4 優化轉爐外部條件

1）重新優化設計鐵包兌鐵口，減少兌鐵散流，并且專人負責檢查；同時要求轉爐在加入廢鋼前進行留渣和鋪底灰操作，減緩鐵水沖擊。

2）重新梳理入爐廢鋼標準，開發并投入遠程廢鋼智能驗收系統，做到從源頭上進行嚴格管控。

3）引進鋼包全程加蓋和鋼包加納米保溫材料，廢鋼烘烤、合金烘烤等項目，降低出鋼溫度。現場監測，轉爐出鋼溫度較原來下降40～60 ℃。

4 結語

通過對轉爐砌筑工藝優化和設備升級改造等措施，120 t 頂底復吹轉爐爐況得到較大改善，冶煉時間縮短4 min 以上，出鋼溫度降低40～60 ℃，現爐殼溫度基本維持在320 ℃左右，爐齡已達到2 萬爐，為快節奏生產組織模式提供了有力保障。