底吹供氣元件的維護(hù)實(shí)踐

陳代明

（中冶京誠工程技術(shù)有限公司冶金工程事業(yè)部煉鋼所， 北京 100176）

1 概述

某國內(nèi)鋼鐵集團(tuán)210 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐采用環(huán)縫式底吹供氣元件，最外層管直徑為Φ20 mm。在吹煉過程中，爐渣在環(huán)縫形式的底吹供氣元件末端較易成型蘑菇頭，從而保護(hù)底吹透氣元件，提高了相關(guān)透氣元件和轉(zhuǎn)爐的使用壽命。

底吹供氣元件堵塞分為外部堵塞和內(nèi)部堵塞兩種。

1）外部堵塞主要是指供氣元件鋼管尾端的堵塞，這就要求在安裝供氣元件前，對每根供氣元件進(jìn)行測試，確認(rèn)每根供氣元件管路暢通且不漏氣。焊接管路時為保證不帶入雜物，必須逐級進(jìn)行打壓、吹掃、撿漏。同時在底部供氣元件尾部裝有過濾器，進(jìn)一步防止外來雜物的堵塞[1]。

2）內(nèi)部堵塞主要是指供氣磚出口端部的堵塞，這就要求供氣磚在爐內(nèi)有液態(tài)金屬或爐渣時必須不間斷供氣[2]。為此，在調(diào)節(jié)閥平行部位增設(shè)了旁通管路，旁通管路以手動閥控制，處于常開狀態(tài)，保證每支槍前壓力大于0.30 MPa。

為防止冶煉過程中，爐上掉下異物將管路砸壞，在爐體配管上要做好防護(hù)。在轉(zhuǎn)爐封爐檢修時，為防止底槍受熱變形造成損壞，要求停爐后1.0 h，才允許關(guān)閉底部氣源。

2 轉(zhuǎn)爐底吹供氣系統(tǒng)

轉(zhuǎn)爐開爐前，各班次應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行轉(zhuǎn)爐底吹系統(tǒng)開爐前的各項(xiàng)準(zhǔn)備、檢查工作和底吹供氣自動、計算機(jī)及手動操作規(guī)章制度的要點(diǎn)，同時按照實(shí)際工況注意以下幾點(diǎn)冶煉狀況。

1）如果轉(zhuǎn)爐底部底吹系統(tǒng)管路供氮?dú)夂蜌鍤鈮毫ζ。髁科蟮默F(xiàn)象發(fā)生，就要注意在轉(zhuǎn)爐耳軸旋轉(zhuǎn)接頭處及爐底相關(guān)尾管等地方有無漏氣現(xiàn)象。

2）通過對標(biāo)轉(zhuǎn)爐主控樓計算機(jī)HMI上的參數(shù)曲線，觀察底吹氣體的壓力和流量變化，相關(guān)底吹供氣操作是以保證底吹管路的流量為首要標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)?shù)状倒苈窔怏w壓力超過正常值時才能保證管路氣體流量，說明底吹供氣元件有堵塞的傾向發(fā)生。如果轉(zhuǎn)爐底吹管路氣體壓力不斷提高，仍不能保持管道的氣體流量，說明轉(zhuǎn)爐底吹供氣元件蘑菇頭的堵塞嚴(yán)重，就應(yīng)采取相關(guān)的合理處理措施。

3）轉(zhuǎn)爐冶煉實(shí)際操作工況系統(tǒng)里，底吹管路的供氣模式中規(guī)定的轉(zhuǎn)爐冶煉裝料、取樣等各個工況時管路供氣量是否恰當(dāng)，可根據(jù)實(shí)際轉(zhuǎn)爐冶煉操作工況過程中是否噴濺及相關(guān)冶煉操作是否方便，來適當(dāng)調(diào)整轉(zhuǎn)爐底吹管道供氣氣量。上述管路的氣量選擇原則是保證轉(zhuǎn)爐底吹操作安全、方便，同時不因氣量太小轉(zhuǎn)爐內(nèi)鋼水灌入轉(zhuǎn)爐的底吹供氣元件。

4）轉(zhuǎn)爐冶煉底吹供氣模式中氮?dú)狻獨(dú)鍤獾那袚Q時機(jī)很關(guān)鍵，既要確認(rèn)轉(zhuǎn)爐冶煉鋼水成分不增氮的含量，同時盡可能冶煉前期多吹氮?dú)猓ㄟ@是由于在鋼廠，生產(chǎn)氮?dú)獬杀鞠鄬Φ投鋮s效果較氬氣效果更好，較好的冷卻效果對保護(hù)轉(zhuǎn)爐底吹供氣元件長壽有利）。在自動操作中，轉(zhuǎn)爐冶煉復(fù)吹供氣模式已經(jīng)有明確切換點(diǎn)。在轉(zhuǎn)爐冶煉實(shí)際操作中，根據(jù)實(shí)際情況摸索，總結(jié)了實(shí)際操作中冶煉終點(diǎn)前至少5 min以上吹氬供氣模式。

3 供氣元件長壽命因素及對策

在以往的長壽復(fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉技術(shù)機(jī)理研究里，底吹供氣元件端部保持有良好的爐渣—金屬型蘑菇頭是重要的課題方向。在這些課題研發(fā)過程里，操作人員為控制好爐渣-金屬型蘑菇頭，保證轉(zhuǎn)爐較慢的底吹供氣元件侵蝕，主要的有效措施包括：縮短轉(zhuǎn)爐冶煉工藝時間、縮小爐次間隔、降低轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)出鋼溫度、盡量提高轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳等。具體的操作人員可以采取如下措施。

3.1 生產(chǎn)管理方面

1）在轉(zhuǎn)爐爐役冶煉過程的初期，通過轉(zhuǎn)爐的相關(guān)掛渣操作，盡快形成轉(zhuǎn)爐爐底透氣元件上具有良好透氣結(jié)構(gòu)的蘑菇頭；生產(chǎn)應(yīng)以復(fù)吹轉(zhuǎn)爐為重點(diǎn)，保證及時供應(yīng)合格成分、溫度及質(zhì)量的鐵水和廢鋼。

2）成品鋼水的成分也應(yīng)快分室盡快返回操作人員；以縮短轉(zhuǎn)爐的冶煉周期，減少出鋼等待時間，防止冶煉過程鋼水溫度波動劇烈。

3）操作人員應(yīng)該注重保證底吹供氣壓力和供氣的穩(wěn)定連續(xù)性，嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)爐爐底過快的變化。合理調(diào)度轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的冶煉鋼種，轉(zhuǎn)爐的爐底過厚，會造成轉(zhuǎn)爐底部供氣壓力過高，這個時候需要及時清洗爐底相關(guān)渣層，使得爐底供氣元件有一個較好的工況工作環(huán)境。

4）操作人員要有高度的責(zé)任感，每個班組都需要接班的時候認(rèn)真檢查和維護(hù)設(shè)備儀表，冶煉人員精心操作相關(guān)工藝設(shè)定的冶煉參數(shù)，時刻觀察轉(zhuǎn)爐復(fù)吹系統(tǒng)的管路氣體壓力、流量，轉(zhuǎn)爐出鋼后認(rèn)真觀察轉(zhuǎn)爐的底吹供氣元件工作狀況，并采取相應(yīng)的措施積極處理。

3.2 治煉操作方面

根據(jù)煉鋼廠轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)多年的實(shí)際使用情況，轉(zhuǎn)爐的冶煉操作應(yīng)特別精細(xì)化，積累規(guī)范合理的操作經(jīng)驗(yàn)。

1）盡冶煉操作人員減少冶煉過程里的補(bǔ)吹等不合理操作，控制低限的鋼水過程溫度。實(shí)行轉(zhuǎn)爐鋼水冶煉的高拉補(bǔ)吹操作；吹煉過程前期及后期保持0.06～0.10 m3/（t·min）供氣強(qiáng)度，加強(qiáng)轉(zhuǎn)爐鋼水熔池攪拌，從而降低轉(zhuǎn)爐鋼水熔池及爐渣氧化性，出鋼時及時送上熱包。

2）盡量縮短出鋼的實(shí)際等待時間，包括轉(zhuǎn)爐一次命中出鋼，一般正常轉(zhuǎn)爐出鋼倒?fàn)t、倒渣操作及鋼水的取樣測溫取樣，大概成分分析總體過程需要10 min左右，測溫取樣時期，正好是轉(zhuǎn)爐爐膛直接接觸氧化性較強(qiáng)的高溫鋼水，這些鋼水正是對底吹環(huán)縫式底吹供氣元件沖刷最嚴(yán)重的熔融高溫流體，因此以上每步常規(guī)的操作都必須盡快完成。

3）盡量控制好轉(zhuǎn)爐鋼水冶煉過程里的溫度，防止鋼水一次拉碳溫度偏高，用加白云石或石灰調(diào)溫來實(shí)現(xiàn)鋼水的終點(diǎn)溫度，而操作人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際工況的鐵水情況及前一個爐次的冶煉狀況，用廢鋼調(diào)整加入量來控制恰當(dāng)?shù)囊睙掃^程鋼水溫度。

3.3 供氣元件的維護(hù)

1）轉(zhuǎn)爐的掛渣操作。轉(zhuǎn)爐在濺渣后，每爐都前后搖爐2～3次，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐的爐底及供氣磚上掛一層渣，以看不見轉(zhuǎn)爐的底吹原件磚縫為標(biāo)準(zhǔn)，若爐渣相關(guān)粘度偏稀，操縱人員則應(yīng)酌情主動加爐渣調(diào)渣劑，以爐底透氣元件能掛上較多的渣為準(zhǔn)。

2）投補(bǔ)操作。當(dāng)轉(zhuǎn)爐底吹供氣元件受熔池侵蝕較重，則操作人員可采用補(bǔ)爐料的方式，在相關(guān)透氣元件范圍進(jìn)行投料填補(bǔ)增加透氣元件的保護(hù)；若發(fā)現(xiàn)透氣元件蘑菇過大及壓力升高，操作人員適時進(jìn)行轉(zhuǎn)爐爐底減薄操作。

3.45 底吹供氣元件復(fù)通技術(shù)

轉(zhuǎn)爐長壽復(fù)吹技術(shù)可以說是重大轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)方向，但在復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的工作爐役期內(nèi)，環(huán)縫式底吹供氣元件的完整性和透氣性，難免由于熔池沖刷和維護(hù)不當(dāng)及各種兌鐵、對廢鋼等工藝操作失誤，造成底吹透氣元件不同程度的堵塞、破壞，影響底吹元件的相關(guān)攪拌功能發(fā)揮。

在轉(zhuǎn)爐的底吹供氣系統(tǒng)中，設(shè)計安裝了1套底吹空氣吹堵系統(tǒng)。在底吹供氣元件出現(xiàn)堵塞傾向時，實(shí)施底吹空氣燒損反應(yīng)的吹堵工藝操作，使堵塞的轉(zhuǎn)爐底吹供氣元件復(fù)通。采用該底吹復(fù)通系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐后，有效地保證了轉(zhuǎn)爐的供氣元件長壽化。

在轉(zhuǎn)爐的底吹供氣系統(tǒng)中，復(fù)通底吹元件方法是以底吹系統(tǒng)管道的空氣為介質(zhì)氣源，將壓縮空氣以一定的壓力吹入疑似堵塞的供氣元件，利用壓縮空氣中的氧氣成分和堵塞物的燃燒反應(yīng)，將底吹供氣元件中的堵塞物——“渣—金屬”蘑菇頭在高溫自耗中不斷氧化剝離，使“渣—金屬”蘑菇頭在轉(zhuǎn)爐爐底保持較好的形狀，從而保證底吹供氣元件實(shí)際使用壽命與爐襯達(dá)到相對同步的工況，達(dá)到真正的底吹供氣元件的長壽化，一實(shí)際操作中，要求復(fù)通吹堵用車間壓縮空氣的壓力調(diào)節(jié)范圍為0.4～2.0 MPa，流量調(diào)節(jié)范圍為10～280 m3/h，再根據(jù)堵塞情況使用不同的介質(zhì)壓力復(fù)通堵塞元件。

在確定底吹供氣元件有堵塞傾向時（工作壓力1.0 MPa下、流量少于50 m3/h），經(jīng)采取加大底吹供氣氣量、爐底減薄等措施。

4 結(jié)語

大型轉(zhuǎn)爐底吹供氣元件長壽維護(hù)技術(shù)實(shí)際工況研究結(jié)果：保持轉(zhuǎn)爐爐底200 mm的渣層厚度能夠保證良好的底吹效果。并提出了轉(zhuǎn)爐底吹供氣原件防堵塞維護(hù)操作技術(shù)、復(fù)通技術(shù)措施。并針對該鋼廠210 t轉(zhuǎn)爐在實(shí)際生產(chǎn)中的經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了底吹供氣方案。