炼钢转炉溅渣护炉技术的应用与实践

费彦铭

摘要：介绍了炼钢转炉溅渣护炉技术的主要工艺参数，本钢集团北营炼钢厂在实际应用中遇到的问题。为稳定氮气吹溅的运行现状，提高使用精度，自主创新了溅渣氮气智能管理系统技术，实现了优化溅渣工艺，缩短溅渣时长，降低溅渣氮气消耗，达到国内先进水平。在一定程度上减轻了高温渣对炉衬砖的侵蚀冲刷，降了低耐火材料损耗速度，同时减轻工人劳动强度，提高炉衬使用寿命，提高转炉作业率，降低生产成本。

关键词：溅渣；炉衬；氮气；挂渣

引言

转炉溅渣护炉技术是多年以来用于保护转炉提高炉龄的一项技术。我国自90年代开始着手研发适应国情的转炉溅渣护炉工艺。溅渣护炉技术就是将高压氮气通过喷枪喷出，渣通过喷射撞击区的孔穴外侧喷溅，并吸附到转炉炉衬上面从而形成一层渣层，这样可以对下一炉冶炼起到保护炉衬的作用。转炉终渣不仅可以满足冶炼过程的要求，还应该符合溅渣护炉的条件，也就是说炉渣应易于喷溅到炉衬上，且溅到炉衬上的炉渣能很好地与之结合，所溅的炉渣应具有一定的耐火与抗高温侵蚀能力[1]。这三个条件不仅与炉渣的主要成分有关，更与溅渣动力学条件重要相关。溅渣所形成的溅渣层耐蚀性好，可有效抑制炉衬砖表面的氧化脱碳，在一定程度上减轻了高温渣对炉衬砖的侵蚀冲刷，从而实现保护炉衬砖的功能，降低耐火材料损耗速度，减少喷补材料消耗，同时减轻工人劳动强度，提高炉衬使用寿命，提高转炉作业率，降低生产成本。渣粒是以很大冲击力黏附到炉衬上，与炉壁结合的相当牢固，该保护层可以有效地阻止吹炼时高温熔体对炉衬的侵蚀，减轻高温气流及炉渣对炉衬的化学侵蚀和机械冲刷，以维护炉衬、提高炉龄并降低耐材包括喷补料等的消耗。1983年美国普莱克斯公司成功开发出转炉溅渣护炉工艺技术。20世纪90年代中国钢铁企业引入美国的转炉溅渣护炉工艺技术，根据自身的生产实际情况自主开发了各种溅渣护炉技术，取得较好的冶金效果[2]。转炉炉龄最高达到35000炉，多数钢厂平均炉龄超过10000炉。溅渣护炉之前普遍要进行调渣。显然，传统的转炉溅渣护炉工艺要求留有较多的渣量，并在溅渣前加入大量调渣剂。近年来，节能环保与提质增效的工作要求越来越严格。因此，研究溅渣护炉工艺中影响溅渣层寿命的主要因素，并在溅渣护炉工艺中进行量化控制，实现溅渣护炉工艺的科学量化，这些正是现代炼钢科技工作者需要着手解决的问题。

1溅渣的重要工艺参数

1.1渣成分

转炉一般都使用镁碳砖作为它的炉衬，减少炉衬侵蚀的重点就在于提高渣中氧化镁含量。当渣中氧化镁的含量接近饱和时，炉衬中氧化镁的溶解量就很少，也就提高了炉衬的寿命。炉渣碱度也是影响渣中氧化镁含量的重要因素，如果终渣碱度为三左右时，氧化镁含量则在百分之八左右就能使氧化镁达到炮和。所以国内各种外转炉溅渣的氧化镁含量一般控制在百分之八到十四。渣中氧化铁含量的高低严重影响着炉衬侵蚀和溅渣效果。渣中氧化铁的矿物多为低熔点铁酸盐，熔点远远低于出钢温度，且氧化铁含量越高，铁酸盐也随之就越多，渣的流动性也就越好，造成对炉衬侵蚀作用加大且不容易附着在炉衬上。若渣中氧化铁含量过低，又会造成转炉造渣和去除磷、硫困难。故操作中严格控制渣中氧化铁含量尤为重要。

1.2炉渣粘度

如果炉渣粘度较大，会造成渣稠不易溅起，溅渣量会下降，为了保持足够的溅渣量，必须消耗更多的冲击能。另外稠渣在炉衬上的附着能力差，粘度小、渣稀，溅渣虽覆盖较为容易，但覆盖层比较薄。摇炉会出现挂渣流落的现象，应采取加渣料调整的方式，来保证炉渣的粘度适中[3]。

1.3调渣剂

护炉效果的重要因素之一就是溅渣层抗侵蚀能力。抗侵蚀能力差的话，需要每炉都进行溅渣操作，这样不仅会增加氮气用量而且会延长冶炼的周期。所以，很有必要提高渣的熔化温度，以更好提高护护效果。为此，我们给炉渣加入调渣剂，来改变炉渣质量，从而满足提高渣的熔化温度需要。调渣剂不仅可以提高溅渣熔点，还能使炉渣更容易溅起，实现改善溅渣的动力学条件的功能。调渣剂还能在渣中产生弥散固相质点，提高渣与炉衬的结合能力。

1.4氮气压力和流量

高压氮气是溅渣的动力，其压力、流量直接影响溅渣效果。氮气压力一般与氧气压力接近时，可取得较好效果，由于转炉公称容量不同，所以溅渣的氮气压力、流量存在差异[4]。

1.5溅渣时间

溅渣时间一般是按炉子炉渣状况、炉内渣量、吨位、供气量及生产节奏等综合考量，国内各钢厂吹氮时间一般为三到五分钟。吹氮气的主要目的是为溅渣提供动力，另外还有冷却炉渣起到保护的作用。在吹氮气的前两分钟主要是在冷却炉渣，因为在这段时间的炉渣相对来说还比较稀，即使滤渣溅到炉壁上也粘附效果不好。吹氮气两分钟以后，炉渣开始大量的溅起，其喷溅程度可达到到炉帽处，炉衬挂渣情况良好。在实践中我们发现，溅渣时间越长，炉衬挂渣也就越多，如若时间过长则会造成炉底、熔池炉壁均沾挂渣过多，从而造成炉底上涨。溅渣时间过长也会影响生产节奏，升高生产成本，溅渣时间需根据实际生产条件来最终确定。

2生产现状概述

本钢集团北营炼钢厂120t转炉三座，每座转炉均采用了氧枪吹氮气溅渣护炉技术。溅渣护炉技术即在出钢后炉内保留部分终渣，通过氧枪高速吹入氮气将炉渣吹溅至炉衬上，炉渣覆盖炉衬，冷却凝固后形成有效的保护层，从而大大减少喷补料的使用并提高转炉炉龄。氮气在炼钢生产中的主要作用包括溅渣护炉、用作保护气以及气动调节阀的气源等，其中溅渣护炉的消耗量最大。每一炉的溅渣氮气消耗量是通过岗位观察现场显示仪表记录溅渣前后氧枪氮气累计流量差得到的，依靠岗位人工记录和统计，精确度不高。该厂应用数据库记录每炉溅渣氮气消耗量，并通过程序在每炉出钢结束后立即自动生成包括溅渣开始时刻、溅渣持续时长和溅渣消耗量的生产报表，保证数据的实时性，有助于加强氮气能耗管理，将氮气切断阀的开关状态采集到转炉二级系统中，通过转炉二级数据采集程序判断切断阀状态改变的时刻，并将此时刻作为溅渣开始/结束时刻写入数据库。当切断阀打开时，切断阀状态标签由0变为1，系统程序记录此时刻为溅渣开始时刻；切断阀关闭时，切断阀状态标签由1变为0，系统记录此时刻为溅渣结束时刻。依靠转炉二级系统根据溅渣时刻以及此时刻转炉状态将溅渣事件与炉次熔炼号对应起来。通过转炉二级系统与综合二级系统之间的通讯，最终将每炉次的溅渣吹氮时长、溅渣吹氮量体现在炉次报告中，实现对转炉溅渣的实时监控、精确控制[5]。

结束语

本钢集团北营炼钢厂使用溅渣氮气智能管理系统，岗位人员在溅渣完毕后可从查询到本炉的溅渣时长和耗氮量，能够根据数据及时总结溅渣过程，便于岗位操作人员提升溅渣工艺操作水平，实现了优化溅渣工艺，缩短溅渣时长，降低溅渣氮气消耗，达到国内先进水平。

参考文献

[1]高攀，李海波，郭玉明，等.首钢转炉炼钢高效复吹技术开发与应用[J].炼钢，2018，34（1）：1-9.

[2]郭伟达，李强笃，任科社，等.转炉全流程智能炼钢控制技术开发与应用[J].山东冶金，2018（1）.

[3]贾崇雪，李相前，刘飞，等.转炉炉底渣循环炼钢工艺的开发与应用[J].宽厚板，2018（1）：40-42.

[4]王勇，胡建光，孫玉军，等.智能制造在梅钢炼钢厂的应用实践[J].中国冶金，2018，28（1）：32-39.

[5]张宝景，张朝发，王淼.转炉低铁水比冶炼技术及生产实践[J].金属世界，2018，No.198（4）：39-43.

[6]郝华强，王书桓，张朝发，等.转炉热态熔渣脱磷及循环利用生产实践[J].中国冶金，2018，28（6）：56-58.

（作者单位：本钢集团北营炼钢厂）