羅源奎¹，呂凱輝²

( 1． 三安鋼鐵有限公司煉鋼廠，福建泉州362411;

2． 三安鋼鐵有限公司生產能源管理部，福建泉州362411)

摘要: 福建三安鋼鐵有限公司煉鋼廠鋼水中w( O) 較高，導致轉爐爐底侵蝕嚴重，爐底維護次數多、時間長、耐材費用高、轉爐作業率低。針對這個問題，在爐底維護時采用快補操作，每次爐底維護時間從原來的120 min縮短至目前的7 min，有效提高了轉爐作業率。在相同冶煉條件下，爐底的耐材消耗得到大幅度降低，噸鋼耐材消耗從0． 51 kg降到0． 24 kg。

關鍵詞: 爐底侵蝕; 爐底快補; 氧含量; 耐材消耗

轉爐爐底是轉爐爐體主要組成部分，它在轉爐冶煉過程中始終處于高溫、負重狀態。福建三安煉鋼廠使用氧氣頂底復吹轉爐，是可拆卸爐底的轉爐。三安煉鋼廠年產粗鋼260 萬t，有3 座50 t轉爐。由于三安煉鋼廠所煉的鋼水74 %都屬于低碳、低磷、氧化性強的鋼種，要求終點w( C) ≤0． 06 %，w( P) ≤ 0． 03 %，出鋼溫度1 640 ～1 660 ℃，造成鋼水中w( O) 較高，達到( 600 ～950) × 10 － 6，導致轉爐爐底侵蝕情況嚴重。2015年5 月份，煉鋼滿負荷生產轉爐爐底維護時間高達3 467 min，爐底維護噸鋼消耗耐材0． 51 kg，生產組織不理想，轉爐作業率為90． 17 %。

1 存在的問題

鐵水產量受高爐爐料質量、爐內順行、產量計劃及市場情況影響波動較大( 見表1) 。當高爐鐵水量偏高時，煉鋼廠只有提高生產節奏、減少護爐時間，才能達到鐵水進出平衡，確保生產的穩定運行。

2 影響轉爐爐底的因素分析

2． 1 終渣氧化性

終渣氧化性與鋼水氧含量呈線型關系，轉爐終點碳越低，爐渣氧化性( FeO + MnO) 越強，鋼水氧含量增加，特別是當w( C) ≤0． 05 % 后，碳氧關系如圖1 所示( 溶解氧) 。

煉鋼廠由于鋼種原因使終點氧含量過高，其中w( C) ≤0． 045 % 的冶煉爐數占總冶煉爐數比例的78 %以上，造成轉爐爐底侵蝕情況嚴重。

2． 2 槍位不理想

2． 2． 1 吹煉槍位

槍位過高，氧射流沖擊面積大，沖擊深度減小，熔池攪拌減弱，反應速度減慢，熔池升溫速度也緩慢，渣中w( TFe) 增加，吹煉時間延長^［1］，影響生產節奏。如: 石灰生燒、過燒率較大或轉爐吹煉超標鐵水時，一般采取“吊槍”化渣冶煉，槍位控制不當會造成渣中w( TFe) 增加，冶煉噴濺嚴重。槍位過低，沖擊面積小，沖擊深度加大，渣中TFe 含量減少，不利化渣，易損壞爐底^［2］。如: 轉爐冶煉合格鐵水或需加快生產節奏時，采用壓槍操作。此方法易造成氧槍、汽化煙罩結冷鋼嚴重。

2． 2． 2 濺渣槍位

當槍位較低時，氮氣對渣的沖擊面積小沖擊深度大，爐渣滴能量大可濺到爐口。相反當槍位較高時，氮氣對渣的沖擊面積大沖擊深度小，爐渣濺到爐膛位置較低，易造成爐底上漲^［3］。濺渣護爐氣體壓力高于規定值或濺渣時氧槍槍位過低。造成氣體壓力高，爐底在濺渣后往往下降嚴重。

3 防止爐底侵蝕的措施

3． 1 控制好終渣成分和溫度

3． 1． 1 終渣成分

煉鋼廠鋼種原因使終點氧含量過高，其中w( C) ≤0． 045 % 的冶煉爐數占總冶煉爐數比例

的68 %左右。煉鋼廠要求爐渣堿度控制在2． 5 ～3． 0，w( MgO) 控制在9 %以上，以便濺渣護爐。

3． 1． 2 降低出鋼溫度

1) 提高鋼包在線使用溫度。加強鋼包周轉及保溫效果，出臺相關規定制度，執行3 機7 包周轉，確保在線周轉鋼包溫度達到1 050 ℃以上。

2) 保護澆鑄。做好鋼包、鋼水、中包的全程保溫工作，加蓋大包蓋、加覆蓋劑、套長水口、低溫應急處理等操作規范，確保生產穩定。

3) 優化生產組織。優化轉爐工藝操作，保證每爐鋼水成分都在內控范圍，減少堵流等事故; 加強鋼水銜接，提高爐機匹配工作，落實高拉速工作、提高放鋼正點率、合理控制待澆時間、合理控制中包過熱度; 強化生產組織，減少各生產區域的堵流、重接、回爐事故。

4) 降低設備故障。推進精細化管理和標準化操作，加強對設備的巡、點、檢、加油潤滑工作，大力推行計劃檢修和預防性維修，提高設備保障能力，確保設備的安全穩定運行，減少生產異常，為均衡高效生產提供有力支撐。

3． 2 采用合理的冶煉與濺渣槍位

3． 2． 1 冶煉槍位

保證爐底不被損壞的條件下，要有一定的沖擊深度。經過摸索改進，采取了前期低氧壓、低槍位操作，中后期根據實際情況調整氧壓和槍位。因此，提高操作水平，控制合適的槍位、氧壓、脫C 速度、過程溫度及爐渣w( FeO) 對抑制噴濺有著重要的作用^［4］: 1) 槍位調節和控制要堅持早化渣、化透渣、不返干、不噴濺、均勻升溫、準確控制終點的基本原則［5-7］; 2) 動槍操作要少、準、穩; 3) 脫硅脫磷期，氧槍槍位由高到低控制在2． 1 ～ 1． 7 m，脫碳升溫期，槍位遵循高-低-低原則控制在2． 0 ～1． 5 m。

合理調整槍位，可以調節熔池液面和內部的攪拌作用。如果短時間內高、低槍位交替操作，還有利于消除液面上可能出現的“死角”，消除渣料成坨，加快成渣。

3． 2． 2 濺渣槍位

應用濺渣護爐技術，濺渣時間控制在3 min左右( 確保爐渣濺干) ，采取前低后高的濺渣槍位控制。落實濺渣后爐渣不具備流動性的原理，執行部分留渣操作使爐底上漲或不被侵蝕。

3． 3 爐底超出規定范圍的維護方式。

3． 3． 1 加爐底灰操作

渣濺后的爐渣倒完加爐底灰( 石灰) ，使石灰沾在爐底上，可減少爐底侵蝕。

3． 3． 2 傳統補爐底

大面料2 包補爐底要60 min( 效果不理想，侵蝕快) ，大面料2 包料加1 t 補爐磚補爐底需要120 min，正?？梢詽M足生產要求( 見表2) 。

3． 3． 3 使用爐底快補

煉鋼廠通過技術創新，利用生鐵塊渣補技術緩解了渣面護爐與生產之間的矛盾。生鐵塊渣補法: 利用生鐵塊與爐渣的粘合性，通過加入1． 8 t生鐵塊使爐渣冷凝粘護爐技術的應用，使墊補的部位在搖爐過程中多次掛渣，并利用生鐵塊抵擋加料過程中生鐵廢鋼及鐵水的沖擊，從而達到護爐的目的，使煉鋼噸鋼耐材消耗下降0． 35 kg，從而解決了護爐與生產之間的矛盾。2016 年為穩定爐前生產節奏，在原有的基礎上繼續研究，摸索出適合轉爐爐底快補的新技術。

4 爐底快補技術

4． 1 爐底快補原理

爐底快補是利用高溫爐渣與貼補磚快速燒結，粘結在爐襯上，達到修補爐底的目的。出完鋼后的爐渣具有高溫、高堿度、高氧化性等特點，而貼補磚抗氧化性強，導熱性好，成分見表3。

其在高溫作用下，瀝青由炭化到石墨化會形成一定的碳結合骨架和碳網絡，將氧化鎂顆粒緊密牢固地連接在一起，加快貼補磚的軟化和燒結，提高燒結強度^［8］。

出完鋼后的爐渣具有較好的流動性，與貼補磚混合后，能夠將貼補磚之間的縫隙填滿，不容易在鋪設貼補磚時形成空腔，能夠起到提高修補部位耐侵蝕的作用。

4． 2 高溫快補的試驗跟蹤分析

煉鋼廠根據爐渣的堿度、FeO、MgO 等含量關系，通過大量的試驗( 見表4) ，摸索出適合轉爐爐底快補的新技術。

多次試驗表明，堿度過高，爐渣流動性下降，快補( 傳統) 效果都會受到影響。試驗研究得出:在確保去磷、硫效果，堿度基本控制在2． 5 ～ 3． 0較理想。此時，爐渣相組合MgO，C2 S，C3 S，均是高熔點化合物，其共晶熔化溫度為1 790 ℃。三安煉鋼廠正常出鋼溫度在1 640 ～ 1 660 ℃，可以滿足快速補爐的要求。w( FeO) 低，爐渣流動性差，不利于濺渣護爐; w( FeO) 高，爐渣熔點較低，快補后耐侵蝕性能差，控制終渣中w( FeO) 顯得尤為重要^［9-10］。

當MgO 含量較高時，MgO 與FeO 可形成連續的固熔體; MgO 含量低時，氧化鐵就會與氧化鈣生成低熔點鐵酸鈣。實踐證明，要使濺渣層有足夠的耐火度，w( FeO) 和w( MgO) 對應見表5。

為保證快補的抗耐侵蝕能力，在一定 和w( FeO) 的條件下，當w( MgO) ＞ 8． 0 %時，增加了終渣中w( MgO) ，可以提高終渣的熔點，但w( MgO) 過高會使爐渣熔點提高，影響轉爐化渣和脫磷效率。煉鋼廠終渣w( FeO) 平均為18 %，所以對應的w( MgO) 應該在9 % ～ 10 %。針對三安煉鋼廠平均w( MgO) 只有8． 5 %的情況，快速補爐的爐次增加鎂球的使用量，保證爐渣的耐火度。

4． 3 操作步驟

1) 爐底快補爐次提前通知操作工，要適當控制好堿度和渣中w( MgO) ，以提高補爐效果，要求爐渣堿度控制在2． 5 ～ 3． 0，w( MgO) 控制在9 %以上。2) 補爐磚要求干燥、干凈、塊度適當，避免外來雜物影響補爐效果。3) 快補爐次要保證鋼水出完，爐渣要避免流動性差和高氧化性，確保補爐效果。4) 快補磚用量控制在1 t左右，塊度為50 ～100 mm，可根據現場實際使用的補爐磚現有規格磚破碎成均勻小塊代替加入。5) 加完補爐磚后應將爐子搖正( 垂直0°角) 等待7 min左右，下槍濺渣，進行正常操作。6) 快補后的前3 爐要操作正常，避免爐渣過氧化現象，出鋼后做好濺渣護爐工作。7) 爐底快補爐次，安全防范上與傳統補爐底制度一致。

5 結語

生產實踐證明，采用補爐磚在高溫下進行快補，每次爐底維護時間可從原來的120 min降到目前的7 min。煉鋼滿負荷生產下使用爐底快補技術，轉爐作業效率可提高到93． 00 %，同比增加2． 83 %。在相同技術冶煉條件下，爐底的噸鋼耐材消耗得到大幅度降低，從0． 51 kg降到0． 24 kg。此方法也適用于爐底與渣面( 鋼面) 的接縫處，滿足轉爐生產及護爐要求，可提高設備檢修維護率，有效提高了企業的產能釋放。

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