煉鋼轉(zhuǎn)爐濺渣護爐技術(shù)的應(yīng)用與實踐

費彥銘

摘要：介紹了煉鋼轉(zhuǎn)爐濺渣護爐技術(shù)的主要工藝參數(shù)，本鋼集團北營煉鋼廠在實際應(yīng)用中遇到的問題。為穩(wěn)定氮氣吹濺的運行現(xiàn)狀，提高使用精度，自主創(chuàng)新了濺渣氮氣智能管理系統(tǒng)技術(shù)，實現(xiàn)了優(yōu)化濺渣工藝，縮短濺渣時長，降低濺渣氮氣消耗，達到國內(nèi)先進水平。在一定程度上減輕了高溫渣對爐襯磚的侵蝕沖刷，降了低耐火材料損耗速度，同時減輕工人勞動強度，提高爐襯使用壽命，提高轉(zhuǎn)爐作業(yè)率，降低生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：濺渣；爐襯；氮氣；掛渣

引言

轉(zhuǎn)爐濺渣護爐技術(shù)是多年以來用于保護轉(zhuǎn)爐提高爐齡的一項技術(shù)。我國自90年代開始著手研發(fā)適應(yīng)國情的轉(zhuǎn)爐濺渣護爐工藝。濺渣護爐技術(shù)就是將高壓氮氣通過噴槍噴出，渣通過噴射撞擊區(qū)的孔穴外側(cè)噴濺，并吸附到轉(zhuǎn)爐爐襯上面從而形成一層渣層，這樣可以對下一爐冶煉起到保護爐襯的作用。轉(zhuǎn)爐終渣不僅可以滿足冶煉過程的要求，還應(yīng)該符合濺渣護爐的條件，也就是說爐渣應(yīng)易于噴濺到爐襯上，且濺到爐襯上的爐渣能很好地與之結(jié)合，所濺的爐渣應(yīng)具有一定的耐火與抗高溫侵蝕能力[1]。這三個條件不僅與爐渣的主要成分有關(guān)，更與濺渣動力學(xué)條件重要相關(guān)。濺渣所形成的濺渣層耐蝕性好，可有效抑制爐襯磚表面的氧化脫碳，在一定程度上減輕了高溫渣對爐襯磚的侵蝕沖刷，從而實現(xiàn)保護爐襯磚的功能，降低耐火材料損耗速度，減少噴補材料消耗，同時減輕工人勞動強度，提高爐襯使用壽命，提高轉(zhuǎn)爐作業(yè)率，降低生產(chǎn)成本。渣粒是以很大沖擊力黏附到爐襯上，與爐壁結(jié)合的相當(dāng)牢固，該保護層可以有效地阻止吹煉時高溫熔體對爐襯的侵蝕，減輕高溫氣流及爐渣對爐襯的化學(xué)侵蝕和機械沖刷，以維護爐襯、提高爐齡并降低耐材包括噴補料等的消耗。1983年美國普萊克斯公司成功開發(fā)出轉(zhuǎn)爐濺渣護爐工藝技術(shù)。20世紀90年代中國鋼鐵企業(yè)引入美國的轉(zhuǎn)爐濺渣護爐工藝技術(shù)，根據(jù)自身的生產(chǎn)實際情況自主開發(fā)了各種濺渣護爐技術(shù)，取得較好的冶金效果[2]。轉(zhuǎn)爐爐齡最高達到35000爐，多數(shù)鋼廠平均爐齡超過10000爐。濺渣護爐之前普遍要進行調(diào)渣。顯然，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐濺渣護爐工藝要求留有較多的渣量，并在濺渣前加入大量調(diào)渣劑。近年來，節(jié)能環(huán)保與提質(zhì)增效的工作要求越來越嚴格。因此，研究濺渣護爐工藝中影響濺渣層壽命的主要因素，并在濺渣護爐工藝中進行量化控制，實現(xiàn)濺渣護爐工藝的科學(xué)量化，這些正是現(xiàn)代煉鋼科技工作者需要著手解決的問題。

1濺渣的重要工藝參數(shù)

1.1渣成分

轉(zhuǎn)爐一般都使用鎂碳磚作為它的爐襯，減少爐襯侵蝕的重點就在于提高渣中氧化鎂含量。當(dāng)渣中氧化鎂的含量接近飽和時，爐襯中氧化鎂的溶解量就很少，也就提高了爐襯的壽命。爐渣堿度也是影響渣中氧化鎂含量的重要因素，如果終渣堿度為三左右時，氧化鎂含量則在百分之八左右就能使氧化鎂達到炮和。所以國內(nèi)各種外轉(zhuǎn)爐濺渣的氧化鎂含量一般控制在百分之八到十四。渣中氧化鐵含量的高低嚴重影響著爐襯侵蝕和濺渣效果。渣中氧化鐵的礦物多為低熔點鐵酸鹽，熔點遠遠低于出鋼溫度，且氧化鐵含量越高，鐵酸鹽也隨之就越多，渣的流動性也就越好，造成對爐襯侵蝕作用加大且不容易附著在爐襯上。若渣中氧化鐵含量過低，又會造成轉(zhuǎn)爐造渣和去除磷、硫困難。故操作中嚴格控制渣中氧化鐵含量尤為重要。

1.2爐渣粘度

如果爐渣粘度較大，會造成渣稠不易濺起，濺渣量會下降，為了保持足夠的濺渣量，必須消耗更多的沖擊能。另外稠渣在爐襯上的附著能力差，粘度小、渣稀，濺渣雖覆蓋較為容易，但覆蓋層比較薄。搖爐會出現(xiàn)掛渣流落的現(xiàn)象，應(yīng)采取加渣料調(diào)整的方式，來保證爐渣的粘度適中[3]。

1.3調(diào)渣劑

護爐效果的重要因素之一就是濺渣層抗侵蝕能力?？骨治g能力差的話，需要每爐都進行濺渣操作，這樣不僅會增加氮氣用量而且會延長冶煉的周期。所以，很有必要提高渣的熔化溫度，以更好提高護護效果。為此，我們給爐渣加入調(diào)渣劑，來改變爐渣質(zhì)量，從而滿足提高渣的熔化溫度需要。調(diào)渣劑不僅可以提高濺渣熔點，還能使爐渣更容易濺起，實現(xiàn)改善濺渣的動力學(xué)條件的功能。調(diào)渣劑還能在渣中產(chǎn)生彌散固相質(zhì)點，提高渣與爐襯的結(jié)合能力。

1.4氮氣壓力和流量

高壓氮氣是濺渣的動力，其壓力、流量直接影響濺渣效果。氮氣壓力一般與氧氣壓力接近時，可取得較好效果，由于轉(zhuǎn)爐公稱容量不同，所以濺渣的氮氣壓力、流量存在差異[4]。

1.5濺渣時間

濺渣時間一般是按爐子爐渣狀況、爐內(nèi)渣量、噸位、供氣量及生產(chǎn)節(jié)奏等綜合考量，國內(nèi)各鋼廠吹氮時間一般為三到五分鐘。吹氮氣的主要目的是為濺渣提供動力，另外還有冷卻爐渣起到保護的作用。在吹氮氣的前兩分鐘主要是在冷卻爐渣，因為在這段時間的爐渣相對來說還比較稀，即使濾渣濺到爐壁上也粘附效果不好。吹氮氣兩分鐘以后，爐渣開始大量的濺起，其噴濺程度可達到到爐帽處，爐襯掛渣情況良好。在實踐中我們發(fā)現(xiàn)，濺渣時間越長，爐襯掛渣也就越多，如若時間過長則會造成爐底、熔池爐壁均沾掛渣過多，從而造成爐底上漲。濺渣時間過長也會影響生產(chǎn)節(jié)奏，升高生產(chǎn)成本，濺渣時間需根據(jù)實際生產(chǎn)條件來最終確定。

2生產(chǎn)現(xiàn)狀概述

本鋼集團北營煉鋼廠120t轉(zhuǎn)爐三座，每座轉(zhuǎn)爐均采用了氧槍吹氮氣濺渣護爐技術(shù)。濺渣護爐技術(shù)即在出鋼后爐內(nèi)保留部分終渣，通過氧槍高速吹入氮氣將爐渣吹濺至爐襯上，爐渣覆蓋爐襯，冷卻凝固后形成有效的保護層，從而大大減少噴補料的使用并提高轉(zhuǎn)爐爐齡。氮氣在煉鋼生產(chǎn)中的主要作用包括濺渣護爐、用作保護氣以及氣動調(diào)節(jié)閥的氣源等，其中濺渣護爐的消耗量最大。每一爐的濺渣氮氣消耗量是通過崗位觀察現(xiàn)場顯示儀表記錄濺渣前后氧槍氮氣累計流量差得到的，依靠崗位人工記錄和統(tǒng)計，精確度不高。該廠應(yīng)用數(shù)據(jù)庫記錄每爐濺渣氮氣消耗量，并通過程序在每爐出鋼結(jié)束后立即自動生成包括濺渣開始時刻、濺渣持續(xù)時長和濺渣消耗量的生產(chǎn)報表，保證數(shù)據(jù)的實時性，有助于加強氮氣能耗管理，將氮氣切斷閥的開關(guān)狀態(tài)采集到轉(zhuǎn)爐二級系統(tǒng)中，通過轉(zhuǎn)爐二級數(shù)據(jù)采集程序判斷切斷閥狀態(tài)改變的時刻，并將此時刻作為濺渣開始/結(jié)束時刻寫入數(shù)據(jù)庫。當(dāng)切斷閥打開時，切斷閥狀態(tài)標簽由0變?yōu)?，系統(tǒng)程序記錄此時刻為濺渣開始時刻；切斷閥關(guān)閉時，切斷閥狀態(tài)標簽由1變?yōu)?，系統(tǒng)記錄此時刻為濺渣結(jié)束時刻。依靠轉(zhuǎn)爐二級系統(tǒng)根據(jù)濺渣時刻以及此時刻轉(zhuǎn)爐狀態(tài)將濺渣事件與爐次熔煉號對應(yīng)起來。通過轉(zhuǎn)爐二級系統(tǒng)與綜合二級系統(tǒng)之間的通訊，最終將每爐次的濺渣吹氮時長、濺渣吹氮量體現(xiàn)在爐次報告中，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)爐濺渣的實時監(jiān)控、精確控制[5]。

結(jié)束語

本鋼集團北營煉鋼廠使用濺渣氮氣智能管理系統(tǒng)，崗位人員在濺渣完畢后可從查詢到本爐的濺渣時長和耗氮量，能夠根據(jù)數(shù)據(jù)及時總結(jié)濺渣過程，便于崗位操作人員提升濺渣工藝操作水平，實現(xiàn)了優(yōu)化濺渣工藝，縮短濺渣時長，降低濺渣氮氣消耗，達到國內(nèi)先進水平。

參考文獻

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[4]王勇，胡建光，孫玉軍，等.智能制造在梅鋼煉鋼廠的應(yīng)用實踐[J].中國冶金，2018，28（1）：32-39.

[5]張寶景，張朝發(fā)，王淼.轉(zhuǎn)爐低鐵水比冶煉技術(shù)及生產(chǎn)實踐[J].金屬世界，2018，No.198（4）：39-43.

[6]郝華強，王書桓，張朝發(fā)，等.轉(zhuǎn)爐熱態(tài)熔渣脫磷及循環(huán)利用生產(chǎn)實踐[J].中國冶金，2018，28（6）：56-58.

（作者單位：本鋼集團北營煉鋼廠）