南钢150吨转炉生铁块补炉应用实践①

解生元， 张小伟

(南京钢铁股份有限公司，江苏 南京 210035)

引 言

转炉炼钢生产过程中，由于先加废钢对炉衬机械损伤严重再加上倒炉倒渣时高温钢水对转炉大面冲刷侵蚀频繁等原因，必须对炉衬较薄部位进行及时补炉操作以防止炉衬侵蚀恶化。冶金行业炼钢生产中，转炉钢产量占80%以上，转炉炉龄是转炉炼钢的一个重要指标，因此加强炉衬维护是延长炉衬寿命的重要措施。

1 转炉炉况维护现状

炉况维护一直是炼钢工作的基础任务，也是炼钢的根本所在。南京钢铁股份有限公司(以下简称“南钢”)150吨顶底复吹转炉品种钢冶炼比例大，低磷、低碳类钢种较多，钢水氧化性较强，对炉况侵蚀比较严重。长寿命炉龄与炼钢产量一直是矛盾相互并存，因此，日常的炉况维护工作成为了重中之重，单一的自流料垫补方式既需要耗费生产停时，又影响生产组织节奏。

在如今快节奏的生产效率大环境下，连铸中包的使用时间较长，转炉补炉需要的烧结固化时间可能会使转炉炼钢生产中断，因此只能在连铸换组生产时进行补炉，如果连铸没有换组就无法补炉，特别是炉役后期，这种情况更加突出。

2 炼钢工艺及装备

2.1 工艺流程

南钢板材厂主要生产品种为：高级别管线钢、高强板、耐磨磨具钢、压力容器及风塔用钢等。

冶炼的工艺流程是：铁水倒罐→铁水预处理→转炉冶炼→出钢脱氧合金化→LF精炼炉→(RH真空炉)→钙处理→连铸。

2.2 装备情况

南钢板材厂有3座150吨顶底复吹转炉，3座LF钢包精炼炉和2座RH真空精炼炉，3台板坯连铸机。

3 补炉工艺及实践

3.1 不同的补炉工艺对比

根据炉衬损坏的程度和部位不同，可采用不同的护炉、补炉方法，传统意义上转炉一般采用以下几种方法：

① 补炉料补炉工艺：用废钢斗和人工投掷方法将补炉料加入到炉内并摇动炉体，利用转炉余热使补炉料具有一定流动性，使其铺展在炉衬或渣层受损部位，起到保护炉衬的作用；一次需要50～60 min左右，停炉时间长，制约转炉连续生产；使用补炉料补炉效果好，但成本较高，污染环境，存在安全隐患。

② 溅渣护炉工艺：采用溅渣作业，利用渣中的MgO使其均匀粘贴在炉衬周围，溅渣时间短，一般为4 min左右，但无法解决兑铁侧铁水对炉衬的冲刷，且粘贴的一层炉渣不耐侵蚀。

③ 喷补工艺：分湿法喷补和干法喷补两种，可以均匀喷补，但需要烧结固化时间较长，一般为半小时左右。

④ 生铁块补炉工艺：应用生铁块的熔点低于废钢的原理，选取终渣具有一定的流动性、且不可过氧化的炉渣，保证生铁加入后可沉降至所需垫补的位置，同时保证生铁的可粘结性，短期内不可侵蚀脱落。其优点突出，对转炉生产冶炼周期影响很小，平均每次时间5～10 min；留渣操作，增加下一炉冶炼前期氧化性，有利于吹炼过程化渣；充分利用生产过程中的短暂停时，缓解了补炉需要时间和生产产量之间的矛盾，有利于提高产量，降低补炉耐火材料消耗，保证生产的稳定连续性。

3.2 生铁块补炉实践

3.2.1 补炉用生铁块的选取及工器具

选取生铁的块度在40～60 cm(如图1所示)。成分要求：w(Si)≤0.60%，w(P)≤0.150%，w(S)≤0.060%，不得混入其他杂物。

图1 生铁的形状与规格

盛装生铁的废钢料槽必须保证干净无杂物(如图2所示)，保证补炉粘结效果。

图2 补炉料槽保持干净无杂物

3.2.2 终点炉渣的选取

补炉用炉渣必须具有一定的流动性，但不可太过氧化，保证生铁块加入后可沉降至所需垫补位置，选取终点w(C)在0.060%～0.080%，炉渣w(TFe)在15%～18%的炉渣最为适合。同时要保证终点炉渣中w(MgO)≥8%，碱度R≥3.0。

如出钢碳高或炉渣较干，炉长判断炉渣流动性差生铁无法沉降时，可以在出钢结束前通知主操工，由主操工通知除尘工将一次除尘风机手动切换至高速状态。出钢结束后，将氧枪切换成吹氧模式，开氧吹氧10～30 s以提高炉渣的流动性后垫补前大面，并通知除尘工将一次除尘风机降速恢复正常。

3.2.3 生铁块补炉操作

出钢结束后，利用废钢料槽加入2～3 t生铁，再倒出一部分炉渣，以确保炉渣覆盖生铁面，再根据垫补位置摇炉至合适的角度(补前大面角度90°～105°，补炉底角度45°～55°)，炉长必须确认炉前扇形120°范围内无人作业后，指挥行车工和摇炉工将生铁块加入并摇炉至所需垫补位置，通知主操工关闭炉前挡火门。保证烧结时间5～10 min后采用正常溅渣作业以确保垫补效果，完成补炉工艺。生铁补炉操作法流程图及实际应用效果如图3所示。

生铁块补炉的主要工艺步骤如下：①补炉用生铁块：w(Si)≤0.60%,w(P)≤0.150%,w(S)≤

图3 生铁补炉操作法流程图及实际应用效果

0.060%；②当补炉部位侵蚀深度达到50～70 mm时进行补炉，主要补炉部位是指转炉兑铁侧炉衬冲刷部位；③补炉炉次要求钢水终点质量百分比0.060%～0.080%，钢水保证出净后，液态的炉渣中w(MgO)≥8%，碱度R≥3.0；④补炉时，将补炉用生铁块平铺在补炉部位，铺满为止；⑤铺满后，摇炉至90～105°，使补炉部位的生铁块完全浸泡在液态的炉渣中，保持5 min以上的烧结时间至炉渣完全固化并与炉衬粘接后，进行溅渣护炉操作，完成补炉工艺。

3.2.4 生铁补炉安全确认

补炉作业完成后下一炉出钢作业时，由于高温气流和钢水的冲刷，可能会有部分生铁块脱落至炉内渣液面上，造成钢渣飞溅出炉口。为确保出钢过程中人员和设备的安全，出钢作业过程中必须保证炉后挡火门120°范围内禁止有人停留、穿行和作业。

3.3 实际效果和创造的价值

(1)转炉经济炉龄目标效益达到最大化，由原先设计的6600炉延长至目标13000炉，降低炉役后期吨钢耐火材料成本。结合转炉底吹快换系统的稳定使用，保证了全炉役阶段的钢水质量。

(2)降低炉役后期吨钢补炉料成本，转炉耐火材料采用的是整体承包制，炉役后期吨钢补炉料成本占主导地位，该操作法能短时间内替代补炉料，达到短期内的补炉效果，有利于现场正常组织生产，实现了与耐火材料承包厂家双方共赢的互利局面。

(3)直接经济效益：该方法稳定常态化实施后每月按照1座转炉可节约垫补10次，3座炉子共30次，每次垫补时间按40 min计，可节约生产时间30×40=1200 min，每炉钢冶炼周期按40 min计，每月可创造生产1200÷40=30炉钢，一炉出钢量按156吨计算，每月产量可提高30×156=4680吨。按目前吨钢效益200元计算，年直接经济效益为：12×4680×200=1123.2万元

(4)社会效益。①采用生铁块补炉后，不会造成额外的物料消耗，生铁熔化后变成铁水，再进一步转化成钢水，可间接提高钢水收得率。②生铁补炉结合留渣操作后，有利于提高吹炼前期氧化性，减少辅料消耗，进一步降低炼钢吨钢成本。③减少了因补炉料的使用导致冒烟环境污染问题，同时避免了烧结时间不足引发的塌料安全事故。

4 结束语

生铁块补炉工艺在南钢得到了稳定常态化实施后，节约了补炉料耐火材料消耗，缩短了补炉时间，提高了转炉作业率，减少了补炉时的环保问题，预计年创经济效益为1123.2万元。