石教興¹，代定明²，楊軍³

（1.四川德勝集團釩鈦有限公司技術(shù)中心，四川 樂山  614900）

（2.四川德勝集團釩鈦有限公司煉鋼廠，四川 樂山  614900）

（3.四川德勝集團釩鈦有限公司煉鋼廠，四川 樂山  614900）

摘要：四川德勝80t提釩轉(zhuǎn)爐“一頂二”，即一個提釩轉(zhuǎn)爐對應兩個半鋼冶煉轉(zhuǎn)爐，提釩轉(zhuǎn)爐存在提釩消鐵任務重提釩比例高導致的護爐時間不足的問題，同時由于釩渣中酸性物質(zhì)SiO₂含量高，加劇對爐襯鎂碳磚的侵蝕。為了盡可能提高產(chǎn)釩率，提釩冶煉過程對溫度控制比較嚴格，需要加入生鐵塊對爐溫進行調(diào)整，提釩爐前大面加入生鐵塊過程中對爐襯機械損傷嚴重再加上高溫鐵水對轉(zhuǎn)爐大面沖刷侵蝕頻繁等原因，必須對提釩爐爐襯較薄部位進行及時補爐操作以防止爐襯侵蝕惡化。在如今快節(jié)奏的生產(chǎn)效率大環(huán)境下，連鑄中包的使用時間較長，轉(zhuǎn)爐補爐需要的燒結(jié)固化時間可能會使轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)中斷，因此只能在連鑄換組生產(chǎn)時進行補爐，如果連鑄沒有換組就無法補爐，特別是爐役后期，這種情況更加突出。通過提高砌筑質(zhì)量、優(yōu)化工藝操作及加強爐況維護等措施，提釩轉(zhuǎn)爐爐齡穩(wěn)定在10000爐以上。

關(guān)鍵詞：侵蝕；機械沖刷；濺渣護爐；掛渣能力

1   引言

爐齡是衡量轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)水平的一項綜合性技術(shù)經(jīng)濟指標，提高爐齡可以提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。提釩轉(zhuǎn)爐爐齡主要是指爐膛內(nèi)爐襯磚的使用壽命，通常是以爐為單位計算。

自20世紀90年代中國鋼鐵企業(yè)引入美國的轉(zhuǎn)爐濺渣護爐工藝技術(shù)以來，國內(nèi)各鋼企公司結(jié)合自身的生產(chǎn)實際情況自主開發(fā)了各種煉鋼爐濺渣護爐技術(shù)且取得較好的冶金效果，煉鋼轉(zhuǎn)爐爐齡最高可達35000爐，多數(shù)鋼廠平均爐齡超過10000爐，主要是在氮氣濺渣前進行調(diào)渣，將爐渣中MgO控制在10±1%，F(xiàn)eO的含量控制在10-15%，確保爐渣既容易濺起又具備掛渣能力。

然而，對于提釩轉(zhuǎn)爐而言，其生產(chǎn)具有特殊性，生產(chǎn)的釩渣熔點高、含釩高、含MgO低，爐渣流動性差，濺渣時掛渣困難，難度比煉鋼轉(zhuǎn)爐大。國內(nèi)攀鋼、承鋼在提釩轉(zhuǎn)爐濺渣方面研究攻關(guān)多年，對釩渣進行調(diào)渣改質(zhì)使其具備良好的濺渣和掛渣能力，目前改質(zhì)工藝仍在優(yōu)化中。

四川德勝新建設的4號1250m³高爐自2022年12月投產(chǎn)以來，80t提釩轉(zhuǎn)爐每天需面臨日產(chǎn)8000t鐵水的提釩任務，同時隨著連鑄長壽命中包應用以來，連鑄中包的使用時間越來越長，轉(zhuǎn)爐補爐需要的燒結(jié)固化時間可能會使轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)中斷，因此只能在連鑄換組生產(chǎn)時進行補爐，如果連鑄沒有換組就無法補爐，特別是爐役后期，這種情況更加突出。

2   爐襯損毀機理及釩渣特點

2.1   提釩爐爐襯損毀機理

一般認為‚爐襯毀損的原因是機械沖刷、高溫熔損、化學侵蝕和收縮剝落四個方面。爐襯各部位受上述四個方面的損壞程度不一。提釩終點溫度較低（1330～1430℃）‚高溫熱損的程度較小。

（1）兌鐵側(cè)因受到鐵水和生鐵塊沖擊較大‚較早即出現(xiàn)凹坑。

（2）爐底和爐身渣線附近受到爐渣的侵蝕嚴重‚因提釩需要加鐵氧化物做冷卻劑來調(diào)節(jié)溫度‚初期渣是以鐵質(zhì)渣為主‚其（FeO）含量可達50％。鐵質(zhì)渣對鎂碳磚中的碳氧化嚴重‚失去了碳的磚強度降低‚隨即被金屬液體或氣流沖刷毀損。

（3）爐身耳軸側(cè)維護困難‚又掛不上爐渣‚是整個爐襯最薄弱處。對爐身殘磚巖相分析表明‚原磚層與渣化層的過度層很小。提釩爐氣溫度低‚對爐帽部位損壞較輕。

目前國內(nèi)提釩轉(zhuǎn)爐爐齡已達到國際領(lǐng)先水平，但遠低于煉鋼轉(zhuǎn)爐，部分鋼企提釩爐爐齡控制水平如下:

2.2   釩渣特點

對于提釩轉(zhuǎn)爐而言，由于冶煉時間短、溫度低、渣中低共熔物成分少，導致釩渣熔點高、含釩高、含 MgO 低，濺渣時掛渣困難，難度比煉鋼轉(zhuǎn)爐大。

（1）渣系不同：煉鋼轉(zhuǎn)爐與提釩轉(zhuǎn)爐工作時爐內(nèi)的冶金條件不同、氛圍相反；提釩轉(zhuǎn)爐爐襯的侵蝕速度要快于煉鋼轉(zhuǎn)爐。由于釩渣（FeO-SiO2-V2O3-TiO2系）與轉(zhuǎn)爐鋼渣（CaO-SiO2-FeO 系）渣系的截然不同，導致二者對轉(zhuǎn)爐堿性爐襯的侵蝕以及濺渣護爐的物理化學規(guī)律有本質(zhì)區(qū)別，在煉鋼轉(zhuǎn)爐上成熟應用的濺渣護爐技術(shù)不能簡單照搬移植用于提釩轉(zhuǎn)爐，釩渣指標如下表1：

（2）鋼渣MgO 8~l4%，而釩渣MgO ~4%，且非人為加入。

（3）煉鋼終點溫度~1650℃，提釩終點溫度~1380℃。

（4）釩渣中含有大量V2O3 和TiO2（總量>25%）。

表1：釩渣指標

3   提高爐齡的措施

3.1   加強砌筑質(zhì)量，提高基礎爐齡

轉(zhuǎn)爐爐襯的砌筑質(zhì)量是爐齡的基礎。砌筑時嚴格執(zhí)行砌筑規(guī)程和技術(shù)標準，遵循“靠緊、背實、填嚴”的原則，磚與磚盡量靠緊，磚縫要小于等于 1mm，上下的縫隙要小節(jié)等于 2mm，但必須預留一定的膨脹縫；縫與間隙要用不定形耐火材料填實、搗緊；絕熱層與永久層之間，永久層與工作層之間要靠實，并用鎂砂填嚴。在爐役前期是在工作層上提釩冶煉，主要觀察爐膛內(nèi)的襯磚是否有異常，基礎爐齡提高500-1000爐。

3.2   優(yōu)化工藝操作

（1）應用大出鋼口技術(shù)，減少泡爐時間。為加快提釩轉(zhuǎn)爐冶煉節(jié)奏，將80t提釩轉(zhuǎn)爐的出鋼口內(nèi)徑由原來的160mm擴大到180mm，且平均出鋼時間由原來的3分20秒降低至2分30秒，進而使得在工藝路線：脫硫→轉(zhuǎn)爐提釩→半鋼冶煉未改變的前提下，平均出鋼溫度由1385℃降至 1380℃左右，進一步縮短提釩爐冶煉周期，達到≤14min/爐的目標，減少了泡爐時間。

（2）大力推行SiO2調(diào)渣技術(shù)，推行“稠渣”操作方法，開發(fā)通過壓制工藝制作的復合球代替了氧化鐵皮＋石英沙，穩(wěn)定釩渣（FeO）和（SiO₂）含量‚減少釩渣對爐襯的化學侵蝕。

（3）生產(chǎn)組織優(yōu)化，提釩轉(zhuǎn)爐爐齡進入到中后期，啟用煉鋼轉(zhuǎn)爐“替補”進行提釩生產(chǎn)，保證扣補時間。同時采用“爐底升降”維護方法，緩解因維護方式單一對爐襯壽命的影響。針對提釩轉(zhuǎn)爐爐底情況及液面高度，及時調(diào)整操作，認真執(zhí)行槍位操作和供氧制度，避免提釩轉(zhuǎn)爐爐底長高、降低現(xiàn)象發(fā)生。

（4）加快冶煉節(jié)奏，保證爐襯熱穩(wěn)定性‚減少因熱脹冷縮引起的表層剝落。補爐前提高終點溫度‚扣補到位后不動爐燒結(jié)30-90分鐘。扣補在爐役中期開始進行‚逐漸加大力度，對扣補不到的地方必須采用噴補。針對提釩爐襯表面溫度低的特點‚開發(fā)了專用的低溫噴補料‚一般在爐襯可能掉磚時開始噴補。

（5）優(yōu)化氧氣結(jié)構(gòu)，開發(fā)提釩專用的“339型”氧槍噴頭‚減少了氧氣射流對爐身的機械沖刷。“339型”氧槍噴頭夾角減小‚噴孔數(shù)目減少‚加強了溶池攪拌‚降低了過程升溫速度‚釩渣、半鋼質(zhì)量和爐齡都得到了提高。

3.3   加強爐況維護

（1）提釩爐長加強爐況點檢工作，使用熱成像儀測量爐底、前大面、出鋼面、熔池兩側(cè)、出鋼口周圍等區(qū)域爐殼溫度，初步判斷爐況，通過交接班測量爐底，準確判斷爐況，保證爐體安全運行。

（2）補爐操作時，由提釩爐長先確認爐體的侵蝕情況，再根據(jù)薄弱位置制定貼磚補爐的方式，采取貼磚或加大面補爐料的方式補爐。有明顯凹坑時，要用補爐磚將凹坑填平再投補一層大面料燒結(jié)；沒有明顯凹坑時，用大面料投補溫度較高區(qū)域后燒結(jié)。補爐磚或補爐料一般控制1-2噸。先補出鋼面后補前大面，補爐方法采用堆補、貼補、噴補等方式結(jié)合。堆補料要散開推平，貼補要由里往外，自下而上；噴補的重點是填縫，噴補過程中要不斷轉(zhuǎn)動噴槍，避免爐襯局部過冷。

（3）補爐完畢，應快速燒結(jié)，使用氧氣、煤氣進行烘烤。烘烤時，不得使用帶油污的膠管及鋼管進行燒出鋼口、燒爐口等。操作前確認管子不漏氣，管路暢通，膠管與鋼管插接嚴密，并用專用卡子緊固，手不得握在接頭處，使用完畢，先關(guān)氣后撤管子。烘烤的標準是停氣后，表層不能再冒黑煙。

（4）在爐役前期，主要是觀察爐膛內(nèi)的襯磚是否有異常；爐齡到了2000多爐后，對爐膛前后大面重點部位實施“少料薄補”；到爐役中后期，定期使用激光測厚儀測定殘磚厚度，根據(jù)所測定殘磚厚度確定補爐料的加入數(shù)量及烘烤時間，重點部位進行1次扣補、3次噴補；除了每班扣補、噴補之外，每天早中晚還要對爐況進行檢查確認，發(fā)現(xiàn)異常及時安排處置，做到“爐膛上不見磚，在輔料上提釩”。

4   生產(chǎn)實踐的效果

提高磚的質(zhì)量及砌筑質(zhì)量為提高爐齡打下了基礎，提釩操作制度的優(yōu)化和加強維護進一步提高了爐齡，采用Lacam激光測厚對提釩轉(zhuǎn)爐爐役后期爐襯數(shù)據(jù)（爐齡9000爐）如下：

（1）爐帽：前帽爐350mm左右，后爐帽260-320mm，上下河爐帽較厚450mm左右；

（2）爐腰：前爐腰250-280mm，沖擊區(qū)260mm左右，后爐腰350mm左右，上下河爐腰300-400mm；

（3）熔池：前熔池250-300mm，沖擊區(qū)向下渣線位置200mm，后熔池渣線位置220mm，上下河熔池240mm。

（4）爐底：中間位置400mm左右。

5   結(jié)論

通過嚴格執(zhí)行砌筑規(guī)程和技術(shù)標準加強砌筑質(zhì)量，進一步優(yōu)化提釩操作制度，中后期定量化監(jiān)測與跟蹤對轉(zhuǎn)爐爐襯損傷，確立了針對性的爐襯維護方案，可基本實現(xiàn)全爐役不進行大的補爐作業(yè)，提釩爐爐齡可達到9000爐以上。

參考文獻