轉(zhuǎn)爐底吹透氣性的維護(hù)與研究

周明　吳計(jì)雨

【摘 要】本鋼鐵煉鋼廠(chǎng)運(yùn)用更為先進(jìn)的底吹專(zhuān)利技術(shù)后，對(duì)確保轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過(guò)程中爐底供氣元件的透氣性進(jìn)行了大量的深入研究。在維護(hù)底吹供氣元件上，采取了更為先進(jìn)的設(shè)備保障、堅(jiān)持合理高效的維護(hù)制度，最終保證底吹供氣元件的壽命和爐齡同步以及全爐役中全爐底供氣元件一直可見(jiàn)，獲得了復(fù)吹工藝良好的冶金效果。

【關(guān)鍵詞】轉(zhuǎn)爐；底吹；透氣

中圖分類(lèi)號(hào)： TF729.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）14-0021-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.14.008

Bottom Blowing Ventilation Maintenance and Research

ZHOU Ming WU Ji-yu

（Shandong Iron and Steel Rizhao Co.，Ltd.，Rizhao Shandong 276800，China）

【Abstract】The use of more advanced bottom blowing patented technology by the steelmaking steelmaking plant has carried out a lot of in-depth research on ensuring the permeability of the gas supply components in the bottom of the converter. In the maintenance of bottom blowing air supply components， we adopt more advanced equipment guarantees， adhere to a reasonable and efficient maintenance system， and ultimately ensure that the life of the bottom blowing air supply components and the furnace age are synchronized， and that the entire furnace bottom air supply components are always in service. It can be seen that a good metallurgical effect of the combined blowing process is obtained.

【Key words】Converter；Bottom blowing；Breathability

1 研究背景及意義

1.1 研究背景

我國(guó)的轉(zhuǎn)爐鋼廠(chǎng)通過(guò)從19世紀(jì)迅速推廣運(yùn)用濺渣護(hù)爐技術(shù)以來(lái)，在轉(zhuǎn)爐爐齡的提高上取得了非?？捎^(guān)的成效，但是該技術(shù)存在一些諸如容易引起轉(zhuǎn)爐爐底上漲從而導(dǎo)致?tīng)t底透氣元件被堵塞等問(wèn)題。這直接導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐底吹的冶金效果受到不良干擾，最終會(huì)致使轉(zhuǎn)爐的爐齡與底吹的使用壽命產(chǎn)生嚴(yán)重的不協(xié)調(diào)。我國(guó)隨著“爐渣-金屬蘑菇頭”技術(shù)的出現(xiàn)，在一定程度上緩解了這一矛盾，但是并不能完全解決兩者不協(xié)調(diào)的問(wèn)題。

1.2 研究意義

在應(yīng)用“爐渣-金屬蘑菇頭”技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身?xiàng)l件，通過(guò)實(shí)施強(qiáng)化冶煉、復(fù)吹等的技術(shù)改造，開(kāi)發(fā)一套復(fù)吹轉(zhuǎn)爐長(zhǎng)壽維護(hù)技術(shù)，不僅可以進(jìn)一步降低爐渣中氧化鐵的含量、縮短冶煉時(shí)間、提高冶煉效益，更能有效提高復(fù)吹爐齡超過(guò)，目標(biāo)復(fù)比希望達(dá)到100%，最終實(shí)現(xiàn)復(fù)吹與轉(zhuǎn)爐爐齡同步。

2 研究基礎(chǔ)條件

2.1 設(shè)備情況

鋼廠(chǎng)具有多座設(shè)計(jì)于20世紀(jì)70年代120t轉(zhuǎn)爐，后經(jīng)過(guò)改造升級(jí)爐容量提升了30t，爐容比最終達(dá)到0.67m3/t。鋼廠(chǎng)從上世紀(jì)90年代開(kāi)始研究底吹技術(shù)。近年來(lái)，鋼廠(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)爐進(jìn)行了升級(jí)改造，特別對(duì)轉(zhuǎn)爐底吹系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化升級(jí)，升級(jí)后的底吹系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定而且表現(xiàn)良好。

2.2 工藝情況

鋼廠(chǎng)通過(guò)改造升級(jí)和研發(fā)新技術(shù)，最終使得爐渣中氧化鐵的含量進(jìn)一步降低而且冶煉時(shí)間也有所減少。改造后的煉鋼爐不僅更為環(huán)保而且使用壽命也有了大幅提高，復(fù)吹爐齡超過(guò)了10000爐，復(fù)吹比100%，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐比頂吹轉(zhuǎn)爐的供氧時(shí)間平均縮短了0.43 min，耗氧量降低了116.1m3/爐。

3 研究過(guò)程

3.1 底吹供氣元件及布置

3.1.1 底吹供氣元件

底吹供氣原件是保證轉(zhuǎn)爐底吹透氣性良好的關(guān)鍵部件，而透氣原件被侵蝕、透氣磚堵塞、進(jìn)氣管漏氣等是底吹元件失效的主要原因，其中有超過(guò)一半底吹元件失效是因?yàn)橥笟獯u堵塞造成的失效。

煉鋼過(guò)程中，在吹煉與濺渣環(huán)節(jié)，由于轉(zhuǎn)爐底吹噴嘴出口氣流的冷卻強(qiáng)度比較大，所以極易在進(jìn)氣口噴嘴端部形成“爐渣—金屬蘑菇頭”。如果維護(hù)好“爐渣—金屬蘑菇頭”，那么供氣元件的燒損也會(huì)大大降低。

由于在轉(zhuǎn)爐爐役的初期階段透氣元件往往侵蝕比較嚴(yán)重，鋼廠(chǎng)采取兩種措施來(lái)維護(hù)透氣元件：一是爐役初期透氣元件吹口處進(jìn)行掛渣黏結(jié)修補(bǔ)；二是加快生成“爐渣-金屬蘑菇頭”。它可有效減弱鋼流氣流對(duì)供氣元件的沖刷，底部供氣元件的損毀也自然而然減少；具有優(yōu)秀的透氣能力，能夠基本滿(mǎn)足煉鋼階段底吹供氣靈活調(diào)整的需要而且防堵塞功能也非常突出。

3.1.2 底吹供氣元件的布置

底吹供氣原件的位置設(shè)置有著嚴(yán)格的要求：不僅要能極力提升轉(zhuǎn)爐底吹的冶金效果提升率，而且還要求方便維護(hù)保養(yǎng)，最大可能地減少底吹供氣元件的熔損，以保證底吹供氣元件的長(zhǎng)壽。經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期努力以及對(duì)本廠(chǎng)轉(zhuǎn)爐及冶煉系統(tǒng)的大量試驗(yàn)研究，得出了兩個(gè)基本的結(jié)論：一是在同心圓與熔池直徑比為0.45D時(shí)的底吹供氣元件布置方式會(huì)有不錯(cuò)的效果；二是底吹供氣元件的支數(shù)對(duì)底吹效果雖然影響不大。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)以及結(jié)論，本鋼廠(chǎng)的底吹供氣元件在實(shí)際應(yīng)用中，會(huì)優(yōu)先采用4支底吹供氣元件而且供氣元件要設(shè)置在吹煉火點(diǎn)區(qū)之內(nèi)，同心圓與熔池直徑比設(shè)定為0. 45D。

通過(guò)本鋼鐵煉鋼廠(chǎng)轉(zhuǎn)爐底吹改造升級(jí)投產(chǎn)后穩(wěn)定而且良好的表現(xiàn)，可以得出底吹供氣元件按照上述進(jìn)行布置會(huì)有比較良好的冶金效果。同心圓與熔池直徑比設(shè)定為0. 45D既能有效避免了底吹元件的部分位置渣層太厚，又可以在當(dāng)局部熔損較大時(shí)能夠很方便的進(jìn)行維護(hù)，保養(yǎng)。

3.2 底吹供氣模式

經(jīng)過(guò)大量的實(shí)踐和優(yōu)化，不同鋼種會(huì)有不同的最佳底吹供氣模式，這主要與鋼的特性與終點(diǎn)要求有關(guān)。但是底吹供氣強(qiáng)度一般會(huì)在一定范圍內(nèi)調(diào)整，濺渣期底部供氣流量會(huì)有所提高。

3.3 結(jié)合復(fù)吹優(yōu)化濺渣護(hù)爐技術(shù)

本廠(chǎng)通過(guò)采用復(fù)吹技術(shù)，可以在濺渣前將爐渣中氧化鎂的占比穩(wěn)定在8%到 10%之間，這樣就能夠達(dá)到濺渣護(hù)爐的效果。同時(shí)也可以不再盲目追求爐渣粘度，這樣可以有效保障底吹供氣元件的暢通。

鋼廠(chǎng)的終渣分析。本煉鋼廠(chǎng)復(fù)吹后轉(zhuǎn)爐終渣堿度為3.38，冶煉過(guò)程中的底吹氣體攪拌使得復(fù)吹轉(zhuǎn)爐終渣的結(jié)構(gòu)分布比較均勻，在很大程度上改善了濺渣的效果。

濺渣與復(fù)吹等多項(xiàng)技術(shù)改造相結(jié)合

本煉鋼廠(chǎng)通過(guò)采用濺渣護(hù)爐技術(shù)提高爐齡以及嚴(yán)格要求底吹供氣元件的維護(hù)兩個(gè)方面同時(shí)發(fā)力來(lái)提升轉(zhuǎn)爐的冶煉效益。通過(guò)在濺渣階段進(jìn)一步加強(qiáng)底吹供氣，有效保證了本階段“爐渣—金屬蘑菇頭”良好的透氣性。同時(shí)通過(guò)復(fù)吹技術(shù)，有效降低了爐渣中氧化鐵的含量，爐渣粘度也有所提升，改善了濺渣效果。此外在提高供氧強(qiáng)度的同時(shí)，加大了濺渣氮?dú)饬髁繛R渣的速度有了大幅提高。濺渣時(shí)間降低了一分鐘作右，有效地避免了爐渣厚度的快速上漲。

3.4 底吹供氣元件的維護(hù)

3.4.1 底吹供氣控制

為了獲得良好的工藝效果，保證產(chǎn)品質(zhì)量，那就必須保證底吹系統(tǒng)能夠保持長(zhǎng)久平穩(wěn)的運(yùn)行工作。采用先進(jìn)的底吹供氣自動(dòng)化控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)底吹供氣的平穩(wěn)，同時(shí)使得底吹操作變得更加簡(jiǎn)單穩(wěn)定。底吹供氣自動(dòng)化控制技術(shù)主要反面特征如下：

第一，采用了氣閉式切斷閥，即可以實(shí)現(xiàn)有氣關(guān)，無(wú)氣開(kāi)的效果，保證在斷電事故狀態(tài)下底吹系統(tǒng)能夠不堵塞；

第二，自動(dòng)化控制技術(shù)可以自動(dòng)調(diào)節(jié)底吹供氣元件的工作壓力，保證任何狀態(tài)下都不低于下限保障值；

第三，利用德國(guó)先進(jìn)的西門(mén)子S7系列計(jì)算機(jī)對(duì)底吹系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)督預(yù)警，確保底吹控制程序的可靠運(yùn)行；

第四，利用頂槍供氧氧步計(jì)算，控制氮?dú)宓那袚Q時(shí)間，保證氣體切換的絕對(duì)安全，同時(shí)保證各種氣體量的合理供應(yīng)；

第五，采用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，保證各種氣體吹氣量滿(mǎn)足煉鋼工藝的要求。

3.4.2 底吹供氣元件長(zhǎng)壽維護(hù)工藝

（1）防止供氣元件堵塞及維護(hù)措施

為防止供氣元件堵塞以及維護(hù)便利，經(jīng)過(guò)研究，采用以下措施可以較好的達(dá)到生產(chǎn)目的：

第一，開(kāi)爐初期采用粘渣涂敷爐底，以保護(hù)底吹供氣元件；

第二，為防止復(fù)吹轉(zhuǎn)爐爐渣的粘度太高造成粘連，濺渣時(shí)應(yīng)該保證底部供氣大于1000m3/h；

第三，轉(zhuǎn)爐爐底上漲幅度確保底吹供氣元件基本可見(jiàn)；

第四，轉(zhuǎn)爐過(guò)程中，應(yīng)盡快傾斜轉(zhuǎn)爐，避免粘渣粘留在爐底。

3.4.3 底吹供氣元件的維護(hù)效果

本鋼在復(fù)吹轉(zhuǎn)爐設(shè)備以及工藝上采取了以上先進(jìn)技術(shù)以及優(yōu)化措施，保證了底吹供氣元件的工作的穩(wěn)定性，從而在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中取得了良好的效果。以上技術(shù)保證了爐底供氣元件全部爐役可見(jiàn)，從而確保了爐底供氣元件的通氣性。這套完整的復(fù)吹技術(shù)也必將大大延長(zhǎng)底吹供氣原件的工作壽命，利于供氣元件的長(zhǎng)壽維護(hù)。

4 研究結(jié)果

通過(guò)采用完善的自動(dòng)控制程序?qū)嵤┫冗M(jìn)的設(shè)備保障以及運(yùn)用成熟的底吹供氣元件維護(hù)工藝等多方面措施對(duì)轉(zhuǎn)爐底吹供氣元件進(jìn)行方全面的維護(hù)，在開(kāi)爐初期促使?fàn)t底形成“爐渣-金屬蘑菇頭”，中后期嚴(yán)格控制爐渣厚度的增長(zhǎng)速度，以此降低底吹供氣原件壽命和爐齡的不協(xié)調(diào)性，使得兩者同步。此外保證全爐役中爐底供氣元件可見(jiàn)以及底吹透氣元件表現(xiàn)良好，可以有效減少底吹供氣原件的失效。

【參考文獻(xiàn)】

[1]譚明祥，林東，彭飛.復(fù)吹轉(zhuǎn)爐底吹透氣性維護(hù)技術(shù)研究[J].鋼鐵，2005，40（12）：25-27.

[2]鐘國(guó)慶，羅卓，劉曉明.天鋼頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐底吹透氣元件維護(hù)實(shí)踐[J].天津冶金，2011（4）：26-27.

[3]許鎮(zhèn)宇，邱宣懷.機(jī)械零件[M].北京：高等教育出版社，1965：240-255.