萊鋼轉(zhuǎn)爐爐體維護(hù)技術(shù)研究與實(shí)踐

任科社

（山鋼股份萊蕪分公司煉鋼廠，山東 萊蕪271104）

1 前言

萊鋼煉鋼廠老區(qū)轉(zhuǎn)爐受爐容比小、供氧強(qiáng)度大及冶煉鋼種等因素影響，轉(zhuǎn)爐爐襯侵蝕速度較快，爐役進(jìn)入3 000爐次以后，爐襯易出現(xiàn)因個(gè)別部位侵蝕嚴(yán)重?zé)o法滿(mǎn)足正常冶煉的情況，需通過(guò)停爐補(bǔ)爐等方式進(jìn)行修復(fù)，對(duì)生產(chǎn)穩(wěn)定順行和爐體安全運(yùn)行影響較大。轉(zhuǎn)爐渣面在兌鐵加廢鋼撞擊沖刷和冶煉過(guò)程爐渣侵蝕雙重作用下，侵蝕速度高于其他部位，導(dǎo)致多個(gè)爐役冶煉過(guò)程中出現(xiàn)渣面漏鋼被迫停爐檢修的情況。轉(zhuǎn)爐爐體穩(wěn)定性差已成為制約萊鋼產(chǎn)能提升和生產(chǎn)穩(wěn)定順行的主要因素。

煉鋼廠系統(tǒng)分析轉(zhuǎn)爐爐體侵蝕原理，開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)爐精準(zhǔn)留渣量控制和精準(zhǔn)濺渣工藝，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐濺渣層精準(zhǔn)控制；通過(guò)轉(zhuǎn)爐渣面鋼補(bǔ)及鐵補(bǔ)技術(shù)實(shí)施，提高轉(zhuǎn)爐薄弱部位維護(hù)能力，轉(zhuǎn)爐爐體維護(hù)水平有效提升，轉(zhuǎn)爐產(chǎn)能得到有效釋放，冶煉成本明顯降低。

2 轉(zhuǎn)爐爐體侵蝕原因分析［1］

2.1 鐵水、廢鋼對(duì)爐襯的機(jī)械磨損及沖刷

氧氣復(fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的金屬料主要是鐵水，比例為70%～90%。為了平衡熱量，降低鋼鐵料和氧氣消耗，需配加一定數(shù)量的廢鋼。裝料時(shí)轉(zhuǎn)爐爐襯要受到鐵水和廢鋼的撞擊和沖刷作用會(huì)造成不同程度損傷。

2.2 鋼水、爐渣對(duì)爐襯的機(jī)械沖刷

轉(zhuǎn)爐在吹煉過(guò)程中，爐內(nèi)物理化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大量爐氣，在爐氣作用下?tīng)t內(nèi)爐渣、鋼水發(fā)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)與爐襯作用，導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐爐襯受損。

2.3 爐渣、爐氣對(duì)爐襯的化學(xué)侵蝕

研究和分析表明，轉(zhuǎn)爐在吹煉過(guò)程中爐渣中（FeO）與爐襯磚中的碳發(fā)生反應(yīng)，爐襯磚的原質(zhì)層不斷轉(zhuǎn)化為脫碳層，由于碳的脫出所形成的空隙導(dǎo)致?tīng)t襯磚組織松動(dòng)脆化，在爐液的流動(dòng)沖刷下流失而被蝕損。

2.4 爐內(nèi)溫差變化造成爐襯磚受損

爐襯經(jīng)常在1 600℃以上的高溫下工作，受熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大的膨脹應(yīng)力。在兌入鐵水、停吹、出鋼以及裝料時(shí)，由于急冷急熱導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)溫度變化很大，會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力及其他一些外力，造成爐襯磚受損。另外冶煉過(guò)程中的不當(dāng)操作也會(huì)對(duì)爐襯造成損壞。

3 改進(jìn)措施

3.1 濺渣工藝優(yōu)化

轉(zhuǎn)爐濺渣工藝作為轉(zhuǎn)爐爐體維護(hù)的主要手段，其工藝先進(jìn)程度將直接決定轉(zhuǎn)爐爐體維護(hù)效果和爐體維護(hù)成本。萊鋼轉(zhuǎn)爐原濺渣工藝模式單一，濺渣完畢轉(zhuǎn)爐各部位渣層厚度相同，在轉(zhuǎn)爐爐體個(gè)別部位出現(xiàn)侵蝕嚴(yán)重時(shí)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)選擇性濺渣維護(hù)，導(dǎo)致?tīng)t體薄弱部位得不到及時(shí)修復(fù)，被迫采用停爐維護(hù)的方式保證爐體安全。爐役后期還會(huì)出現(xiàn)因維護(hù)不到位，薄弱部位出現(xiàn)漏鋼等惡性事故。萊鋼煉鋼廠通過(guò)對(duì)濺渣時(shí)爐內(nèi)爐渣運(yùn)行規(guī)律和爐渣凝固機(jī)理進(jìn)行研究，開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)爐精準(zhǔn)濺渣技術(shù)用于轉(zhuǎn)爐爐體維護(hù)，取得較好的效果。轉(zhuǎn)爐濺渣時(shí)，通過(guò)合理分配各底吹槍流量，優(yōu)化頂槍濺渣槍位及壓力，實(shí)現(xiàn)濺渣層按需精準(zhǔn)控制，主要控制要點(diǎn)如下。

1）出鋼完畢根據(jù)爐體侵蝕情況將轉(zhuǎn)爐搖爐至指定位置，若渣面侵蝕嚴(yán)重，則將轉(zhuǎn)爐搖至垂直偏離渣面2°～3°；若鋼面侵蝕嚴(yán)重，則將轉(zhuǎn)爐搖至垂直偏離鋼面2°～3°。

2）根據(jù)爐體各部位侵蝕情況相應(yīng)調(diào)整對(duì)應(yīng)部位的底吹槍流量，各底吹槍流量隨底吹槍上部爐體侵蝕嚴(yán)重程度和距爐底高度的上升而增加。各底吹槍流量以濺渣標(biāo)準(zhǔn)流量為基礎(chǔ)（50 t轉(zhuǎn)爐底吹最佳流量范圍為300～1 000 Nm3/h），流量增加值為對(duì)應(yīng)上部爐體侵蝕部位高度值（m值）乘以60 Nm3/h。

3）濺渣實(shí)際槍位在濺渣最佳槍位范圍內(nèi)以濺渣基礎(chǔ)槍位為基準(zhǔn)隨侵蝕部位高度降低而增高，濺渣時(shí)轉(zhuǎn)爐濺渣最佳槍位為爐膛直徑的0.4～0.9倍。

該濺渣技術(shù)通過(guò)在出鋼時(shí)檢查爐體，確定爐體各部位侵蝕情況，根據(jù)各部位侵蝕情況，優(yōu)化底吹槍流量及氧槍濺渣槍位和流量［2］，控制爐渣濺起高度；同時(shí)根據(jù)爐體侵蝕情況調(diào)整轉(zhuǎn)爐零位，控制爐體各部位濺渣量，達(dá)到爐體各部位濺渣層厚度精準(zhǔn)控制，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐爐型科學(xué)規(guī)范控制，確保爐體運(yùn)行安全。通過(guò)濺渣量的精確控制，實(shí)現(xiàn)了爐型的科學(xué)控制（見(jiàn)表1），進(jìn)而提高轉(zhuǎn)爐操作穩(wěn)定性，減少冶煉過(guò)程溢渣量，提升煉鋼各經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，降低冶煉成本。

表1 轉(zhuǎn)爐精準(zhǔn)濺渣技術(shù)實(shí)施效果

3.2 渣面維護(hù)技術(shù)創(chuàng)新

轉(zhuǎn)爐渣面在冶煉過(guò)程化學(xué)侵蝕、倒?fàn)t鋼水沖刷及兌鐵和加廢鋼機(jī)械撞擊多重作用下，侵蝕速度明顯快于其他部位。從多爐次拆爐時(shí)各部位爐襯磚厚度觀察，轉(zhuǎn)爐渣面部位的爐襯磚厚度一般不足150 mm，渣面兌鐵部位侵蝕程度更加嚴(yán)重，多爐役兌鐵位爐襯磚已侵蝕完畢，隨時(shí)有漏鋼風(fēng)險(xiǎn)。為解決轉(zhuǎn)爐渣面隱患，萊鋼煉鋼廠通過(guò)創(chuàng)新渣面維護(hù)方式，渣面維護(hù)與冶煉同步進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐渣面本質(zhì)化安全運(yùn)行，主要技術(shù)要點(diǎn)如下。

1）根據(jù)轉(zhuǎn)爐渣面侵蝕情況確定粒鋼裝入部位及數(shù)量，粒鋼裝入在距廢鋼斗頭部Xm，X=爐體侵蝕部位侵蝕距爐口距離×（廢鋼斗長(zhǎng)度/轉(zhuǎn)爐爐底高度），粒鋼分布范圍為Xm點(diǎn)±0.3 m，廢鋼裝入順序?yàn)榱ｄ摗㈣F塊、自產(chǎn)或社會(huì)廢鋼。

2）爐體維護(hù)爐次采用補(bǔ)爐濺渣模型（見(jiàn)表2），濺渣結(jié)束時(shí)間為濺渣第三階段爐口濺起爐渣到達(dá)最高值后回落點(diǎn)，濺渣完畢要對(duì)爐渣進(jìn)行確認(rèn)，轉(zhuǎn)爐搖至留渣確認(rèn)位時(shí)爐渣流速范圍為1.0～1.2 m/s。

表2 轉(zhuǎn)爐補(bǔ)爐濺渣模型

3）轉(zhuǎn)爐在留渣確認(rèn)位停止2～3 s后將轉(zhuǎn)爐搖至距爐前水平40°～45°將廢鋼裝入爐內(nèi)后，將轉(zhuǎn)爐搖至水平位置停留5 s后進(jìn)行兌鐵操作。

4 實(shí)施效果

通過(guò)濺渣工藝優(yōu)化和渣面維護(hù)創(chuàng)新，轉(zhuǎn)爐爐體維護(hù)能力得到提高，轉(zhuǎn)爐停爐補(bǔ)爐時(shí)間由896 min/（月·爐座）減少到目前289 min/（月·爐座），轉(zhuǎn)爐產(chǎn)能得到有效釋放，鋼產(chǎn)量增加4 800 t/月。新技術(shù)實(shí)施后，轉(zhuǎn)爐爐襯侵蝕速度減緩，爐齡由實(shí)施前18 000爐次提高到目前23 500爐次，最高爐齡達(dá)到28 000爐次；轉(zhuǎn)爐補(bǔ)爐料消耗明顯降低，補(bǔ)爐料消耗由原來(lái)0.389 kg/t鋼降低到目前0.108 kg/t鋼，年效益在300萬(wàn)元以上。轉(zhuǎn)爐非計(jì)劃停爐時(shí)間降低，生產(chǎn)穩(wěn)定性得到有效提升，2019年因轉(zhuǎn)爐原因?qū)е碌姆怯?jì)劃停機(jī)為零，產(chǎn)品質(zhì)量得到本質(zhì)化穩(wěn)定。

5 結(jié)論

5.1 轉(zhuǎn)爐爐體損壞原因主要是化學(xué)侵蝕和機(jī)械撞擊導(dǎo)致，損壞速度較快的部位是轉(zhuǎn)爐渣面。

5.2 轉(zhuǎn)爐精準(zhǔn)濺渣技術(shù)通過(guò)調(diào)整濺渣參數(shù)可有效對(duì)爐體損壞嚴(yán)重部位進(jìn)行及時(shí)修復(fù)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐爐體均衡穩(wěn)定。

5.3 轉(zhuǎn)爐渣面維護(hù)新技術(shù)可在不停爐情況下，對(duì)渣面薄弱部位進(jìn)行在線修復(fù)，保證轉(zhuǎn)爐爐體穩(wěn)定安全運(yùn)行。