包钢稀土钢板材厂转炉炉型维护新技术

裴 尚，董 方

（1.内蒙古科技大学 材料与冶金学院，内蒙古 包头 014010；2.包钢稀土钢板材厂，内蒙古 包头 014010）

提高转炉炉龄和控制转炉合理炉型是提高转炉整体工艺操作水平的重要途径，也是降低生产成本的重要措施。包钢稀土钢板材厂在炉役中期(炉龄为2500炉)以后，此期间炉体内腔形状由直筒球缺形向“梨”形变化，这时熔池的侵蚀开始加剧，炉体逐渐变得不规则，稀土钢板材厂1号转炉其南、北环缝的侵蚀尤其严重，采用传统的溅渣方法与炉体维护工艺已经不能满足炉体安全，而且暂时没有非常好的方法能够将其补起来，传统的湿法喷补枪使用时费时，费力，效果还不明显，不利于转炉生产的顺行。

1 转炉溅渣动力学以及炉渣对炉衬侵蚀的影响

采用溅渣护炉技术后，炼钢过程中对炉渣成分调整的目的是为了减少炉渣对炉衬的化学侵烛。合理的渣相熔点是炉渣的重要参数，它不仅能减轻减少化渣过程中对炉衬的侵烛，还能提高溅渣效果并实现多炉一溅的目标。其中FeO、MgO及碱度等物质是影响炉渣溶点的主要成分，结合由FeO和MgO的二元系相图可知，渣中MgO含量与炉渣的溶点成正比关系，与FeO含量成反比关系，由于FeO易与CaO和MnO等形成低溶点物质，提高MgO含量能较好的减少由FeO所形成的低溶点物的数量，利于提高炉渣的熔转炉终渔对溅渣层的侵烛机理主要表现为高温溶化，在既不涨炉底，又能保证良好的溅渣效果，转炉终渣的选择应着重选择合适的MgO含量和FeO含量。稀土钢板材厂2017年1号转炉有渣样炉次共609炉，其中双渣一倒渣样29炉，冶炼直上钢取得终点渣样52炉，双渣终点渣样59炉，因铁水硅含量低转炉配加硅铁所取渣样12炉，具体参数见表1。

表1 DC04系列，出钢温度高（大于1680），出钢碳含量低（小于0.03%）

转炉炉体较好一方面是采用溅渣新方法，以及提高了终点渣中MgO的含量，保证了其具有较好的抗侵蚀性能，同时又有一定的粘度，保证了溅渣质量。另一方面是采用了全新的补炉工艺对于南、北侧环缝厚度明显增长，保证炉体安全[1，2]。

2 转炉工艺操作对炉衬侵蚀的影响

2.1 机械冲击

稀土钢板材厂所用废钢包括，外购废钢，炼钢自产废钢包括中间包铸余和渣罐回收废钢，轧钢自产轻型废钢和轧钢自产重型废钢。对于炼钢自产废钢和轧钢自产重型废钢则采用炉内预加入1吨～2吨生白云石，先兑入铁水，再加入废钢的模式。可以说这样将废钢和铁水所造成的机械冲击降到最低。

2.2 转炉检修冷热交替所造成的炉衬侵蚀

稀土钢板材厂2017年三个转炉一共检修（30）次左右基本处于全年稳定生产的状态，所以说检修对于炉体侵蚀不是主要影响因素。

2.3 冶炼过程的影响

包钢稀土钢板材厂自动化炼钢模型釆用了现在先进二级计算静态控制和副枪动态控制相结合的建模方式。通过转炉静态模型控制以及副枪动态控制相结合的方式，使得转炉冶炼一次拉成率达到90%以上，这样可以极大地降低补吹对于转炉炉衬的侵蚀，实现转炉自动炼钢，满足现场的生产需求。

3 包钢稀土钢板材厂溅渣以及补炉工艺

在转炉环缝侵蚀较为严重的阶段采用炉体“特护”，包括采用溅渣新方法，以及转炉翻料护炉新制度等最终使得转炉炉底上涨，也使得环缝出现大面积的上涨，有利于炉体安全和转炉冶炼操作稳定。

转炉溅渣工艺参数的确定：

（1）确定溅渣护炉的合理留渣量Qs。溅渣护炉的合理留渣量Qs的经验公式：

式中：Qs—转炉留渣量t/炉，W—转炉公称吨位t。

所以，结合现场实际转炉合适的留渣量在7.35吨～10.61吨。

合理留渣量主要决定于以下因素：①熔渣可溅性：根据熔池溅渣动力学研究，转炉上部溅渣主要依靠氮气流溅射炉渣。转炉留渣量过大，强化了转炉上部喷射溅渣的效果，往往造成炉口粘渣，炉膛变形。②溅渣层的厚度与均匀性：渣量过少，溅渣层薄，上部不均匀，甚至溅不上渣。③溅渣成本：留渣量过大，调渣剂的用量将会增加，使溅渣成本提高。

根据转炉生产实际所加入的溅渣渣料约为4吨，所以转炉总的合适渣量约为：11.35吨～14.61吨。由此可以计算出在理论条件下转炉溅渣层的厚度。

确定溅渣厚度需要转炉结构参数，该炉型图包括如下几个部分：炉帽、炉身、装入侧。出钢侧、渣线、熔池、炉底、240吨钢水液面。根据转炉新砌炉尺寸，以及新砌炉型图可以计算出炉内表面积。

炉内面积近似包括三个部分：

圆侧台面积 ：S1=∏L（R+r），L=［（R-r）2+h32］1/2。

圆柱侧面积：S2=2∏Rh2。

球冠表面积：S3==2∏Rh1。

其中：R=3190mm，r=1800mm，h1=1786mm，h2=5869mm，h3=2300mm。

可以计算得出S炉内=S1+S2+S3=195.52m2。

转炉溅渣渣量确定为11.35t～14.61t，炉渣比重按3.4t/m3计算，是可以推算出新炉衬时炉内溅渣层的厚度在17mm～22mm之间。

（2）确定转炉合适的溅渣枪位。在转炉溅渣结束的最后30秒，在保证溅渣枪位不变的前提下，从高位料仓南北两侧各加入800Kg～1000Kg的生白云石，来提高炉底南北两侧的厚度。采用全新的投补机来对于南北环缝进行投补操作，全新的投补方式是采用投补机操作，它是由上下两个电机进行反向驱动，带动皮带运动而使得补炉料袋具有一定的射速，可以准确的打到转炉炉衬薄弱的地方。

4 溅渣方法和投补方式对炉型的影响

稀土钢板材厂从2017年7月11日到2017年11月27日共计有236组有效测厚数据，以采用新的转炉维护工艺进行区分，分为两大组，2017-7-11至2017-10-11为第一组；2017-10-12至2017-11-27为第二组。以10组数据取平均值，共计有24个数据值，如表2所示。

表2 转炉测厚有效数据

5 605 646 616 572 622 639 650 825 849 466 686 6 578 647 606 578 601 648 650 783 832 451 665... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...17 756 731 726 677 734 745 774 814 930 584 676 18 711 671 679 595 619 736 738 724 794 691 689 19 644 678 638 541 568 718 669 743 781 618 610 20 762 698 662 601 662 677 729 767 805 647 618 21 884 702 731 652 657 743 698 860 957 837 652 22 833 741 694 668 623 714 696 843 786 1033 615 23 620 611 547 546 585 652 611 781 773 671 581 24 586 658 548 500 573 724 695 789 839 595 603

对比优化前炉役末期的炉体侵蚀情况，熔池南侧已经出现较大面积的黄色区域这就意味着非常容易发生漏钢事故。通过对优化后数据进行分析处理，可以发现，在采用溅渣新方法和使用全新投补机护炉以后，转炉南侧环缝有了非常明显的增长，同时转炉炉底的厚度也有了显著的增长。

5 结论

（1）根据稀土钢板材厂转炉生产工艺特点，包括铁水硅含量和废钢结构，同时结合所生产的钢种要求，可以计算出转炉溅渣合适留渣量为11.35吨～14.61吨，由此可以计算出在理论条件下转炉溅渣层的厚度为17mm～22mm。

（2）采用投补机进行投补操作，可以较为准确的将护炉料打到侵蚀严重的熔池环缝上，保证充分的烧结时间，使得环缝有明显的增长。