50 t轉(zhuǎn)爐爐底上漲的原因分析及控制措施

張 龍，孔保建，徐建忠，夏振東，劉海濤 許 進

（江蘇長強鋼鐵有限公司，江蘇 泰州 214532）

長強鋼鐵煉鋼廠（以下簡稱我廠）現(xiàn)有2座頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，每年可生產(chǎn)150萬t合格連鑄坯、80 t棒材。隨著生產(chǎn)水平的提高和濺渣護爐技術(shù)的應(yīng)用，我廠轉(zhuǎn)爐爐齡從10 000爐左右上升至23 000多爐，爐齡顯著提高。但是，在生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到爐底上漲的問題，嚴(yán)重時爐底上漲達650 mm，給轉(zhuǎn)爐吹煉帶來了諸多不利影響，尤其在冶煉前期容易發(fā)生爆發(fā)性噴濺，使得中期爐渣返干，導(dǎo)致氧槍燒槍，進而造成鋼鐵料消耗居高不下。針對這種狀況，通過結(jié)合實際生產(chǎn)情況，有效分析了轉(zhuǎn)爐爐底上漲的原因，并采取了相應(yīng)控制措施。

1 爐底上漲的原因分析

1.1 爐渣堿度大，w（MgO）高

濺渣護爐工藝[1]首先將熔渣中的w（MgO）調(diào)整到飽和或過飽和狀態(tài)，然后利用高壓氮氣吹濺爐渣至爐襯表面，通過化學(xué)燒結(jié)和機械鑲嵌的方式黏結(jié)在爐襯表面，形成濺渣層，其耐蝕性較好，同時可抑制爐襯磚表面的氧化脫碳，又能減輕高溫渣對爐襯磚的侵蝕沖刷，從而保護爐襯磚，降低耐火材料損耗速度，進而達到提高轉(zhuǎn)爐爐齡的目的，濺渣護爐見圖1。

圖1 濺渣護爐示意圖

目前，煉鋼廠冶煉高品質(zhì)優(yōu)鋼的比例相對較高，約占總產(chǎn)量的75%，轉(zhuǎn)爐終渣情況如表1所示，從表中可得出終渣堿度和w（MgO）較高。當(dāng)爐渣堿度過高時，熔渣中w（MgO）的飽和度降低，再加上爐渣中w（MgO）較高，在出鋼后熔渣溫度迅速降低，容易析出MgO晶體，與此同時，高熔點的硅酸二鈣和硅酸三鈣也會析出導(dǎo)致，爐渣黏度增加。對濺渣進行冷卻后，部分爐渣附著在爐襯上，剩余部分留在爐底，與底部的鎂碳磚方鎂石晶體黏結(jié)，從而引起爐底上漲[2]。

表1 2020年3—5月轉(zhuǎn)爐終渣成分

1.2 渣料質(zhì)量不好，化渣困難

當(dāng)前，煉鋼廠轉(zhuǎn)爐車間主要以石灰和輕燒白云石作為渣料，其成分情況如下頁表2、表3所示，從表中可以看出輕燒白云石成分相對穩(wěn)定，但是w（MgO）較低，燒損率較高，導(dǎo)致加料過多，爐渣太過黏稠，從而引起爐底上漲。同時石灰的燒損率相對較高、活性度較低且波動較大，在吹煉過程中石灰很難完全化透，尤其是在冶煉后期常會加入少許石灰進行調(diào)溫，在倒?fàn)t取樣時還存在10 mm左右的石灰顆粒，在濺渣護爐結(jié)束后黏結(jié)在爐底，也很容易引起爐底上漲。

表2 2020年3月輕燒白云石成分 %

表3 2020年3月石灰成分

1.3 爐型不合理

在轉(zhuǎn)爐處于爐役中后期時，爐襯侵蝕較為嚴(yán)重，為此，在生產(chǎn)節(jié)奏稍緩時會安排生鐵塊、大面料和手頭料來進行補爐操作，以維護爐況，但時常出現(xiàn)投補過勤的情況。尤其是在采用生鐵塊補爐時，由于我廠使用加廢鋼的加料斗，下料的角度和時機難以掌控，生鐵塊不能均勻平鋪在大面且常出現(xiàn)大塊黏結(jié)的現(xiàn)象，導(dǎo)致爐膛變小，爐型發(fā)生變化。隨著爐內(nèi)熔池液面的上漲，槍位也越吹越高，使得氧氣射流沖擊深度和熔池攪拌強度不夠，爐底廢鋼難以熔化，進而引起爐底上漲。

1.4 終點w（C）控制過高

為進一步提高鋼水質(zhì)量，防止鋼水過氧化，煉鋼廠嚴(yán)格要求轉(zhuǎn)爐終點w（C）大于0.08%。在冶煉過程中，工作人員為防止w（C）不合格，往往將終點w（C）控制在0.12%以上，有時甚至?xí)^0.20%，導(dǎo)致化渣不透，倒?fàn)t爐渣太過黏稠。在濺渣護爐時，爐渣會迅速凝結(jié)成塊，同時由于氮氣對爐渣的沖擊力不夠，很難將爐渣吹濺至爐襯表面，冷卻后堆積黏結(jié)在爐底，引起爐底上漲。

1.5 廢鋼塊度過大及氧槍噴頭夾角不合理

煉鋼廠在使用自循環(huán)的廢鋼時，考慮到切割成本和加工難度，一般選擇的塊度都較大，常使用的是大斷面的連鑄廢坯。這些廢鋼進入轉(zhuǎn)爐后直接下沉黏結(jié)在爐底，再加上氧槍采用的是四孔噴頭，其夾角為11.8°，導(dǎo)致氧氣射流對爐底的沖擊強度不夠，直至吹煉結(jié)束也難以熔化，在出鋼過程中能明顯看到爐底黏有廢鋼，循環(huán)往復(fù)，導(dǎo)致爐底上漲。

2 爐底上漲的控制措施

2.1 降低總裝入量，調(diào)整廢鋼塊度

為保證轉(zhuǎn)爐熔池內(nèi)液面高度不上漲，使用定容裝入法，適當(dāng)降低鐵水和廢鋼的裝入量，且廢鋼按上限配，確保氧槍槍位穩(wěn)定，氧氣射流具有足夠的沖擊深度及攪拌強度，可帶動底部金屬液參與循環(huán)反應(yīng)，減少熔池底部停滯區(qū)。此外，要進一步切割自循環(huán)的廢坯，保證入爐的單個廢坯質(zhì)量不超過200 kg，促使熔池底部廢鋼的熔化，進而確保爐底不上漲。

2.2 調(diào)整爐渣成分，優(yōu)化終點控制

調(diào)整爐渣結(jié)構(gòu)，降低爐渣堿度和w（MgO），盡量采取全留渣操作，充分利用爐渣去磷的能力，適當(dāng)減少石灰和輕燒白云石的使用量，控制爐渣堿度在3.2～3.6左右，w（MgO）控制在8%～10%之間。提高工作者操作水平，在冶煉過程中避免中期爐渣返干，努力做到全程化渣。同時，優(yōu)化終點控制，在確保終點w（P）合格的前提下，盡量將終點w（C）控制在0.08%～0.12%，防止終渣黏稠，造成濺渣困難，黏結(jié)爐底。

2.3 加強管理，保持爐型穩(wěn)定

加強貫徹落實車間測量爐內(nèi)熔池液面深度和轉(zhuǎn)爐爐底高度的要求，做到每班測量并如實匯報，爐底測量的現(xiàn)場情況如圖2所示。操作人員可根據(jù)爐襯侵蝕程度和爐底上漲的情況，及時調(diào)整氧槍槍位或調(diào)節(jié)氧氣壓力。合理投補，在采用生鐵塊補爐時增加一個副指揮，以便在主指揮調(diào)整轉(zhuǎn)爐角度的同時，可以配合指揮行車來調(diào)整加料斗的角度，使得生鐵塊均勻平鋪在大面上，提高生鐵塊補爐效果，保持爐況穩(wěn)定合理。

圖2 爐底測量圖

2.4 合理安排冶煉低碳鋼種

由于我廠冶煉鋼種較多，當(dāng)爐底上漲程度較高時，車間可以合理安排冶煉低碳鋼，如10號鋼和09CrCuSb，在終點控制時保證倒?fàn)t鋼水溫度在620～640℃，爐子搖正后停留1～2 min，讓過氧的鋼水侵蝕爐底。同時，在轉(zhuǎn)爐出鋼時要注意觀察熔池部位的侵蝕情況，適時調(diào)整，防止熔池和爐襯的過多侵蝕。

2.5 兌鐵水化爐底

對于爐底上漲比較嚴(yán)重、無法控制的情況，果斷采取侵蝕力度較大的兌鐵吹爐底方式進行處理。具體操作為：首先向爐內(nèi)兌入0.8～1 t鐵水，同時風(fēng)機采用高速，氧壓調(diào)整為0.7～0.8 MPa，開吹槍位控制在下極限以保證鐵水充分氧化，待爐內(nèi)溫度升高后，適當(dāng)提高槍位200～300 mm，通過氧化性極強的爐渣洗刷爐底，使得爐底下降及轉(zhuǎn)爐熔池部位形狀趨于正常，同時控制供氧時間在3 min以內(nèi)，防止時間過長造成爐渣對爐襯的嚴(yán)重侵蝕，影響爐況。

3 實施效果

自2020年6月開始對2號轉(zhuǎn)爐實施爐底上漲的控制至今，未出現(xiàn)爐底失控現(xiàn)象，爐底高度變化具體如圖3所示。同時，槍齡、噴濺及鋼鐵料消耗經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)都有顯著提高，具體見表4。

圖3 2020年6月至2021年3月爐底高度圖

表4 經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)效果對比

4 結(jié)論

長強鋼鐵煉鋼廠通過降低裝入量、調(diào)整爐渣成分、優(yōu)化終點控制、合理安排低碳鋼種的冶煉以及兌鐵水刷爐底等各項措施，成功實現(xiàn)了對轉(zhuǎn)爐爐底上漲的有效控制，成功將爐底高度控制在5.7～5.8 m，穩(wěn)定了整個吹煉過程，提高了鋼水質(zhì)量。