包鋼稀土鋼板材廠轉(zhuǎn)爐爐型維護新技術(shù)

裴 尚，董 方

（1.內(nèi)蒙古科技大學 材料與冶金學院，內(nèi)蒙古 包頭 014010；2.包鋼稀土鋼板材廠，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

提高轉(zhuǎn)爐爐齡和控制轉(zhuǎn)爐合理爐型是提高轉(zhuǎn)爐整體工藝操作水平的重要途徑，也是降低生產(chǎn)成本的重要措施。包鋼稀土鋼板材廠在爐役中期(爐齡為2500爐)以后，此期間爐體內(nèi)腔形狀由直筒球缺形向“梨”形變化，這時熔池的侵蝕開始加劇，爐體逐漸變得不規(guī)則，稀土鋼板材廠1號轉(zhuǎn)爐其南、北環(huán)縫的侵蝕尤其嚴重，采用傳統(tǒng)的濺渣方法與爐體維護工藝已經(jīng)不能滿足爐體安全，而且暫時沒有非常好的方法能夠?qū)⑵溲a起來，傳統(tǒng)的濕法噴補槍使用時費時，費力，效果還不明顯，不利于轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的順行。

1 轉(zhuǎn)爐濺渣動力學以及爐渣對爐襯侵蝕的影響

采用濺渣護爐技術(shù)后，煉鋼過程中對爐渣成分調(diào)整的目的是為了減少爐渣對爐襯的化學侵燭。合理的渣相熔點是爐渣的重要參數(shù)，它不僅能減輕減少化渣過程中對爐襯的侵燭，還能提高濺渣效果并實現(xiàn)多爐一濺的目標。其中FeO、MgO及堿度等物質(zhì)是影響爐渣溶點的主要成分，結(jié)合由FeO和MgO的二元系相圖可知，渣中MgO含量與爐渣的溶點成正比關(guān)系，與FeO含量成反比關(guān)系，由于FeO易與CaO和MnO等形成低溶點物質(zhì)，提高MgO含量能較好的減少由FeO所形成的低溶點物的數(shù)量，利于提高爐渣的熔轉(zhuǎn)爐終漁對濺渣層的侵燭機理主要表現(xiàn)為高溫溶化，在既不漲爐底，又能保證良好的濺渣效果，轉(zhuǎn)爐終渣的選擇應著重選擇合適的MgO含量和FeO含量。稀土鋼板材廠2017年1號轉(zhuǎn)爐有渣樣爐次共609爐，其中雙渣一倒渣樣29爐，冶煉直上鋼取得終點渣樣52爐，雙渣終點渣樣59爐，因鐵水硅含量低轉(zhuǎn)爐配加硅鐵所取渣樣12爐，具體參數(shù)見表1。

表1 DC04系列，出鋼溫度高（大于1680），出鋼碳含量低（小于0.03%）

轉(zhuǎn)爐爐體較好一方面是采用濺渣新方法，以及提高了終點渣中MgO的含量，保證了其具有較好的抗侵蝕性能，同時又有一定的粘度，保證了濺渣質(zhì)量。另一方面是采用了全新的補爐工藝對于南、北側(cè)環(huán)縫厚度明顯增長，保證爐體安全[1，2]。

2 轉(zhuǎn)爐工藝操作對爐襯侵蝕的影響

2.1 機械沖擊

稀土鋼板材廠所用廢鋼包括，外購廢鋼，煉鋼自產(chǎn)廢鋼包括中間包鑄余和渣罐回收廢鋼，軋鋼自產(chǎn)輕型廢鋼和軋鋼自產(chǎn)重型廢鋼。對于煉鋼自產(chǎn)廢鋼和軋鋼自產(chǎn)重型廢鋼則采用爐內(nèi)預加入1噸～2噸生白云石，先兌入鐵水，再加入廢鋼的模式。可以說這樣將廢鋼和鐵水所造成的機械沖擊降到最低。

2.2 轉(zhuǎn)爐檢修冷熱交替所造成的爐襯侵蝕

稀土鋼板材廠2017年三個轉(zhuǎn)爐一共檢修（30）次左右基本處于全年穩(wěn)定生產(chǎn)的狀態(tài)，所以說檢修對于爐體侵蝕不是主要影響因素。

2.3 冶煉過程的影響

包鋼稀土鋼板材廠自動化煉鋼模型釆用了現(xiàn)在先進二級計算靜態(tài)控制和副槍動態(tài)控制相結(jié)合的建模方式。通過轉(zhuǎn)爐靜態(tài)模型控制以及副槍動態(tài)控制相結(jié)合的方式，使得轉(zhuǎn)爐冶煉一次拉成率達到90%以上，這樣可以極大地降低補吹對于轉(zhuǎn)爐爐襯的侵蝕，實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐自動煉鋼，滿足現(xiàn)場的生產(chǎn)需求。

3 包鋼稀土鋼板材廠濺渣以及補爐工藝

在轉(zhuǎn)爐環(huán)縫侵蝕較為嚴重的階段采用爐體“特護”，包括采用濺渣新方法，以及轉(zhuǎn)爐翻料護爐新制度等最終使得轉(zhuǎn)爐爐底上漲，也使得環(huán)縫出現(xiàn)大面積的上漲，有利于爐體安全和轉(zhuǎn)爐冶煉操作穩(wěn)定。

轉(zhuǎn)爐濺渣工藝參數(shù)的確定：

（1）確定濺渣護爐的合理留渣量Qs。濺渣護爐的合理留渣量Qs的經(jīng)驗公式：

式中：Qs—轉(zhuǎn)爐留渣量t/爐，W—轉(zhuǎn)爐公稱噸位t。

所以，結(jié)合現(xiàn)場實際轉(zhuǎn)爐合適的留渣量在7.35噸～10.61噸。

合理留渣量主要決定于以下因素：①熔渣可濺性：根據(jù)熔池濺渣動力學研究，轉(zhuǎn)爐上部濺渣主要依靠氮氣流濺射爐渣。轉(zhuǎn)爐留渣量過大，強化了轉(zhuǎn)爐上部噴射濺渣的效果，往往造成爐口粘渣，爐膛變形。②濺渣層的厚度與均勻性：渣量過少，濺渣層薄，上部不均勻，甚至濺不上渣。③濺渣成本：留渣量過大，調(diào)渣劑的用量將會增加，使濺渣成本提高。

根據(jù)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)實際所加入的濺渣渣料約為4噸，所以轉(zhuǎn)爐總的合適渣量約為：11.35噸～14.61噸。由此可以計算出在理論條件下轉(zhuǎn)爐濺渣層的厚度。

確定濺渣厚度需要轉(zhuǎn)爐結(jié)構(gòu)參數(shù)，該爐型圖包括如下幾個部分：爐帽、爐身、裝入側(cè)。出鋼側(cè)、渣線、熔池、爐底、240噸鋼水液面。根據(jù)轉(zhuǎn)爐新砌爐尺寸，以及新砌爐型圖可以計算出爐內(nèi)表面積。

爐內(nèi)面積近似包括三個部分：

圓側(cè)臺面積 ：S1=∏L（R+r），L=［（R-r）2+h32］1/2。

圓柱側(cè)面積：S2=2∏Rh2。

球冠表面積：S3==2∏Rh1。

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

可以計算得出S爐內(nèi)=S1+S2+S3=195.52m2。

轉(zhuǎn)爐濺渣渣量確定為11.35t～14.61t，爐渣比重按3.4t/m3計算，是可以推算出新爐襯時爐內(nèi)濺渣層的厚度在17mm～22mm之間。

（2）確定轉(zhuǎn)爐合適的濺渣槍位。在轉(zhuǎn)爐濺渣結(jié)束的最后30秒，在保證濺渣槍位不變的前提下，從高位料倉南北兩側(cè)各加入800Kg～1000Kg的生白云石，來提高爐底南北兩側(cè)的厚度。采用全新的投補機來對于南北環(huán)縫進行投補操作，全新的投補方式是采用投補機操作，它是由上下兩個電機進行反向驅(qū)動，帶動皮帶運動而使得補爐料袋具有一定的射速，可以準確的打到轉(zhuǎn)爐爐襯薄弱的地方。

4 濺渣方法和投補方式對爐型的影響

稀土鋼板材廠從2017年7月11日到2017年11月27日共計有236組有效測厚數(shù)據(jù)，以采用新的轉(zhuǎn)爐維護工藝進行區(qū)分，分為兩大組，2017-7-11至2017-10-11為第一組；2017-10-12至2017-11-27為第二組。以10組數(shù)據(jù)取平均值，共計有24個數(shù)據(jù)值，如表2所示。

表2 轉(zhuǎn)爐測厚有效數(shù)據(jù)

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

對比優(yōu)化前爐役末期的爐體侵蝕情況，熔池南側(cè)已經(jīng)出現(xiàn)較大面積的黃色區(qū)域這就意味著非常容易發(fā)生漏鋼事故。通過對優(yōu)化后數(shù)據(jù)進行分析處理，可以發(fā)現(xiàn)，在采用濺渣新方法和使用全新投補機護爐以后，轉(zhuǎn)爐南側(cè)環(huán)縫有了非常明顯的增長，同時轉(zhuǎn)爐爐底的厚度也有了顯著的增長。

5 結(jié)論

（1）根據(jù)稀土鋼板材廠轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝特點，包括鐵水硅含量和廢鋼結(jié)構(gòu)，同時結(jié)合所生產(chǎn)的鋼種要求，可以計算出轉(zhuǎn)爐濺渣合適留渣量為11.35噸～14.61噸，由此可以計算出在理論條件下轉(zhuǎn)爐濺渣層的厚度為17mm～22mm。

（2）采用投補機進行投補操作，可以較為準確的將護爐料打到侵蝕嚴重的熔池環(huán)縫上，保證充分的燒結(jié)時間，使得環(huán)縫有明顯的增長。