提高转炉炉衬使用寿命的具体措施

黄景发

(西林钢铁集团阿城钢铁有限公司动力厂，哈尔滨 150300)

在转炉炼钢生产中，提高转炉炉衬的使用寿命对提高生产率、提高炉龄、提高钢产量、提高钢水质量、改善转炉炼钢的品种结构以及降低耐火材料消耗、增加经济效益都具有十分重要的意义。

1 影响转炉炉衬寿命的主要因素分析

转炉炉衬用耐火材料砌筑，它由永久层、填充层和工作层组成。转炉在吹炼过程中，炉内进行着极其复杂、激烈的物理化学反应和机械运动。受高温和恶劣条件的影响，转炉炉衬在使用中易于受到损坏，其主要因素有以下几个方面。

1.1 兑入铁水、加入废钢时对炉衬的冲刷及机械磨损

氧气转炉炼钢的金属料主要是铁水，一般占转炉金属料的70%左右。为了降低铁水量、造渣材料和氧气的消耗，在装料期和冶炼中期也可适当加入一定数量的废钢。加入废钢、兑入铁水时产生的动载荷的冲击、冲刷与机械磨损，因而会造成炉衬受损。

1.2 冶炼过程中，钢水、炉渣以及炉气对炉衬的机械冲刷

转炉在吹炼过程中，熔池内进行着极其复杂、激烈的物理化学反应和机械运动。高压氧气(0.9MPa～1.5MPa)在熔池上方经氧枪喷头喷出后形成超音速氧气射流，对熔池产生一定的冲击。熔池中钢水、炉渣以及炉气的剧烈运动，会造成炉衬受损。

1.3 在兑入铁水、出钢以及装料时炉内温差变化造成炉衬砖受损

炉衬经常在1 600℃以上的高温下上作，受热时会产生巨大的膨胀应力。在兑入铁水、停吹、出钢以及装料时由于炉内温度急冷急热变化很大，必将产生温差应力及其它一些外力。造成炉衬砖受损。

2 提高转炉炉龄的主要措施

转炉炉龄的长短主要取决于炉衬寿命。炉衬寿命是一个综合性指标，特别是受冶炼操作水平的影响较大。因此，合理选择炉衬的材质，改进耐火砖性能和质量，加强炉体维护是提高炉衬寿命的重要途径。

2.1 提高冶炼操作水平

转炉炉衬的侵蚀，主要是炉渣的侵蚀。在冶炼过程中提高操作水平有效地控制和降低渣量，减小Si02的活度，适当控制炉渣碱度能够减少炉衬的侵蚀。

(1)降低铁水中Si、P、S的质量分数。铁水中Si的质量分数增加会加大渣量，初渣对炉衬侵蚀严重:S、P的质量分数高造成多次倒炉后吹，易使熔渣氧化性强，终点温度高，终渣对炉衬侵蚀加剧。故降低铁水中的Si、P、S的质量分数能够减少对炉衬的侵蚀。

(2)适当控制Mn的质量分数。铁水中的Mn能够增加冶炼初期Mn0的质量分数，促进石灰的熔化以及含有SiO2炉渣的生成，从而降低SiO2的活度，减少对炉衬的侵蚀。

(3)适当控制炉渣碱度。目前氧气转炉的炉渣碱度一般控制在2.8～3.5左右，使SiO2活度基本稳定，从而减少对炉衬的侵蚀。

(4)适量控制炉渣中氧化铁的质量分数。炉渣中氧化铁的质量分数增加会加速对炉衬的侵蚀。在冶炼操作中控制合适的氧化铁质量分数，能够减少对炉衬的侵蚀。

(5)采用活性及活性大的石灰或采用生白云石、轻烧白云石造渣，可以加速成渣速度，促进炉前期渣早化，能够减轻炉渣对炉衬的侵蚀。

(6)在保证脱硫磷的条件下，减少萤石的加入量，能减缓氧化铁和硅酸盐侵入炉衬的速度，从而减少对炉衬的侵蚀。

(7)减少后吹次数、合理的控制冶炼过程及终点温度、缩短转炉的空炉时间也可以减少对炉衬的侵蚀，提高转炉的炉衬寿命。研究资料表明:高温出钢，当出钢温度≥1 620℃后，每提高10℃基础炉龄降低约15炉;渣中ωTFe每提高5%，炉衬侵蚀速度增加0.2～0.3mm/炉;每增加一次倒炉平均降低炉龄30%;平均每增加一次后吹，炉衬侵蚀速度提高0.8倍。

2.2 合理选择炉衬材质

生产实践证明，合理选择炉衬的材质，改进耐火砖性能和质量，是提高炉衬寿命的重要途径之一。镁碳砖是20世纪80年代开始发展起来的新型的碳复合耐火材料。镁碳砖具有耐高温、耐渣侵、耐剥落、抗侵蚀、抗震性好等优点，以此材质砌筑的炉衬使用寿命大幅度提高。另外，提高炉衬砖材质的纯度、增强砖的体积密度、降低砖的气孔率也是提高耐火砖的质量，提高转炉炉龄的有效措施之一。

2.3 综合砌炉，加强炉体维护

顶吹转炉的内衬是由绝热层、永久层和工作层组成。绝热层一般用石棉板或耐火纤维砌筑;永久层是用焦油白云石砖或者低档镁碳砖砌筑;工作层都是用镁碳砖砌筑。转炉的工作层与高温钢水和熔渣直接接触，受高温熔渣的化学侵蚀，首钢水、熔渣和炉气的冲刷，还受到加废钢时的机械冲撞，工作条件环境十分恶劣。在冶炼过程中由于各个部位工作条件不同，工作层各部位的侵蚀情况也不一样。针对这一情况，按损坏程度砌筑不同的耐火砖，容易损坏的部位砌高档镁碳砖，损坏较轻的地方可以砌筑中档或低档的镁碳砖，这样整个炉衬的侵蚀情况较为均匀。加强炉体维护，是延长炉衬寿命的重要措施之一。根据炉衬损坏的程度及部位情况，可采用不同的护炉、补炉方法。

3 结语

综上所述，影响转炉炉衬寿命的主要因素为兑铁水、加废钢时对炉衬的冲刷及机械磨损;冶炼过程中钢水、炉渣以及炉气对炉衬的机械冲刷;炉渣、炉气对炉衬的化学侵蚀以及温差变化对炉衬造成的损坏。此外，砌炉衬质量、开新炉操作、氧枪喷头的结构以及各种操作是否合理等也都将对转炉炉龄和炉衬寿命产生影响。为了提高转炉的炉龄和炉衬寿命。我们要合理选择炉衬耐火材质，不断提高冶炼操作水平，重视加强炉体维护。特别是研究采用一些先进的护炉技术是提高炉龄和炉衬寿命的重要途径之一。