顶吹转炉溅渣护炉技术

2022-09-10

转炉炉龄是一个权衡转炉炼钢水平的综合性技术经济指标。近年来采用的溅渣护炉技术, 在延长转炉炉龄方面获得了突破性进展。本文以我国目前小型转炉的操作经验为主, 简单介绍转炉溅渣护炉技术。

1 我国顶吹转炉溅渣护炉技术现状及特点

1.1 我国顶吹转炉溅渣护炉技术现状

溅渣前我国中小转炉炉龄仅为1000～2000炉, 中型转炉炉龄仅为3000～4000炉。转炉炉龄低已成为制约我国转炉发挥能力、降低成本的“瓶颈”。8年来我国结合国情开发下列溅渣护炉技术: (1) 具有增压、调峰及防泄漏功能的氮气供应、检测及检测控制设备; (2) 适用高TFe、高温炉渣的调质、改质材料; (3) 适用高TFe、高温炉渣的调质、改质工艺; (4) 溅渣氮气喷吹工艺及溅渣氧枪的维护技术; (5) 结合溅渣技术的优采用, 降低炼钢终点温度及提高终点碳含量的工艺优化。

1.2 小型顶吹转炉溅渣护炉技术

(1) 小型顶吹转炉的技术特点。我国有大批公称容量30吨以下的小型转炉, 其最大出钢量达45吨。小型转炉在我国已达200座以上, 在我国的炼钢生产能力中占较大的比重。这类转炉具有如下特点: (1) 铁水及副原料一般质量较差, 铁水Si在0.4%～0.9%之间较大范围内波动, 石灰的CaO有效较低一般小于70%; (2) 生产率高、冶炼周期短, 班产炉数高, 生产时间低; (3) 铁水普遍不进行预处理, 转炉冶炼脱硫、脱磷负荷大; (4) 无精炼设施, 为适应连铸的节奏要求, 出钢温度一般偏高1690℃～1700℃; (5) 由于溅渣频率高, N2普遍不足, 一般仅维持在0.6MPa～0.8MPa。由于上述原因, 出现了溅渣时间短、N2气压力不足、炉渣温度高及渣中T F e高等种种不利于溅渣护炉的因素。

(2) 小型顶吹转炉溅渣护炉的技术措施我国炼钢工作者结合上述国情, 开发出了适用于小型转炉的转炉溅渣护炉技术, 主要技术要点如下: (1) 优化氧枪结构, 由三孔枪改为四孔枪, 提高出口马赫数, 提高喷吹氮气的溅渣效率; (2) 除采用常规轻烧白云石等调渣剂外, 降低终渣的氧化铁及温度; (3) 优化供氧制度, 降低过程枪位, 减少渣中TFe; (4) 优化炼钢工艺, 控制过程温度及终点温度; (5) 加强管理, 减少辅助及空炉时间, 减少炉内泡钢时间, 保证足够的溅渣频率及溅渣时间; (6) 采用优质材料做转炉绝热层, 减少炉壳变形, (如采用低绝热系数的多晶纤维板) ; (7) 采用静态控制模型指导炼钢过程的加料及供氧操作。

(3) 小型转炉溅渣效果通过上述转炉溅渣护炉技术及相关技术的开发, 我国的小型转炉的炉龄普遍已达10000炉。

2 溅渣护炉技术在应用中不断发展

溅渣护炉是提高炉龄的有效措施。它是通过高速氮气射流冲击出钢剩余后炉内的熔渣, 使熔渣 (该炉渣成分是经过调整的) 在尽可能短的时间内均匀喷溅涂敷在整个转炉炉衬表面, 并形成一定厚度而且致密的溅渣层。该溅渣层阻止了转炉炉渣、炉气对炉衬的侵蚀, 起到了提高炉龄的作用。

溅渣护炉工艺步骤如下:通常转炉出钢, 钢水应全部出净, 钢水留在炉内对溅渣不利;出钢时, 炉前操作人员观察炉渣状况以决定是否需要加入稠渣剂以及加入的数量;出钢后可立即前后摇炉, 使兑铁侧与出钢侧炉衬涂渣, 也可以直接将转炉直立, 下枪吹氮喷溅。吹氮所用压力和流量与冶炼过程吹氧炼钢时所用压力与流量近似或稍低, 一般吹氮压力可以比吹氧压力低15%～20%, 氮气流量与氧气相比可低10%～15%。吹氮溅渣操作完成后, 停止吹氮并提枪, 将炉内所有的残渣倒入渣罐, 观察溅渣效果, 检查是否存在薄弱部位需要特殊注意或喷补。渣中MgO含量根据渣中FeO含量控制在8%～14%, 若终渣FeO含量高, 则MgO含量控制高一些, 如12%～14%。当前, 有的钢厂已经实现用计算机控制溅渣工艺操作。

溅渣护炉技术在我国推广和应用过程中, 不断得到完善和发展, 主要有以下方面。

大中小并举, 确立各种炉型的溅渣工艺。通过几年的实践, 国内已经掌握了适用于大、中、小型转炉溅渣护炉的工艺技术, 炉龄指标完全超过了预定的攻关目标, 取得明显的经济效益;溅渣护炉技术向多元化发展。对于普通铁水、中磷铁水和半钢冶炼, 都摸索出一套行之有效的溅渣护炉工艺, 在生产应用中取得良好的效果;开发终渣调整技术。为保证采用高温出钢工艺的中小型转炉的溅渣效果, 我国开发了各种终渣调整技术。根据溅渣工艺的要求和各转炉厂的实际情况, 加入不同类型的炉渣改质剂, 调整渣中MgO含量, 在提高炉渣黏度和降低终渣过热度方面积累了丰富的经验;此外, 我国一些终渣氧化铁含量偏低的转炉钢厂, 也取得了很好的溅渣护炉效果。采用溅渣与炉底控制相结合的技术, 保持底吹供气元件全炉役通。

3 溅渣护炉核心技术发展前景广阔

对于不同炉容、不同生产品种和各种原料条件下的溅渣护炉技术, 我国企业还将继续深入开发, 以形成不同层次的系统技术。这不仅是指溅渣操作的喷枪结构优化, 溅渣用氮气的压力、流量、枪位及炉渣性能应有规范化的工艺参数, 还须建立新的炉型设计模型, 将溅渣工艺与整个转炉冶炼操作作为一个工艺流程的整体, 进行系统优化。其基本要求是, 溅渣操作不仅不应该影响正常冶炼效果, 而且要有利于进一步提高和增强冶炼质量和效果。

应用溅渣护炉技术下一步应认真解决以烟罩寿命为主要攻关内容的转炉系统设备长寿问题, 以适应转炉炉龄延长后高生产率的要求。据了解, 国外主要从烟罩结构设计改进、烟罩材质优化、改进工艺操作 (如减少喷溅、后吹) 、强化维修技术等四个方面来延长烟罩寿命, 并已取得了寿命近25000炉次的成果。

继续强化溅渣技术基础理论的研究以此来指导系统工艺的优化与改进, 如对炉渣改质、冶炼过程工艺的改进、大幅度降低喷补材料的消耗;又如对转炉溅渣动力学条件的研究, 用来指导枪位、压力的调节 (包括底吹气体的压力、流量调节) , 实现快速溅渣, 提高中小型转炉的生产效率。

开展定向溅渣技术的研究, 主要解决炉衬薄弱部位的溅渣维护, 保持优化的炉型结构。还要开展关于溅渣的经济炉龄的研究。经济炉龄的研究必须考虑两个原则一是从总体生产效率的提高与否来衡量二是从总体消耗的增加与否来衡量。综合分析这两个原则, 才能进行合理的判断。所谓经济炉龄, 就是成本 (投入) 最低、效益 (产出) 最大的炉龄。

摘要：介绍转炉溅渣护炉技术的基本原理、工艺技术、存在问题及解决方法。并根据我国目前使用溅渣技术的状况提出今后研究课题。

关键词：转炉,溅渣护炉,炉龄,永久性炉衬