李盛

（攀鋼集團攀枝花鋼釩公司提釩煉鋼廠，四川省攀枝花市617000）

摘  要：通過理論分析，半鋼煉鋼鋼爐渣熔化性溫度較低，連續生產爐溫高，濺渣層不能完全凝固而發生分熔，無法形成良好的濺渣層。針對實際生產情況，提出了利用生白云石渣補爐襯的優化工藝，從理論上證明其可行性，在實踐中探索方法，并可降低煉鋼成本，提升轉爐效率。

關鍵詞：生白云石；爐體維護；爐齡

1 前言

煉鋼轉爐內襯的工作層全部由鎂碳磚砌筑，鎂碳磚中含有相當數量的石墨碳，它與煉鋼爐渣的潤濕性較差，阻礙著熔渣向磚內滲透，所以鎂碳磚的使用壽命較長。在轉爐煉鋼過程中的侵蝕機理是：鎂碳磚工作表面的碳首先受到氧化性熔渣TFe等氧化物作用，使鎂碳磚工作表面形成脫碳層，由于碳的氧化脫除，磚體組織結構松動脆化，并形成孔隙，煉鋼爐渣滲入與MgO反應生成CaO?MgO?SiO₂、3CaO?MgO?2SiO₂、MgO?Fe₂O₃等低熔點礦物，隨鋼渣的沖刷而脫落。

隨著煉鋼技術的發展，轉爐冶煉鋼種向高品質、高純凈度方向發展，在冶煉超低碳、超低磷鋼種時，轉爐終點出鋼溫度高、磷含量要求低，氧化性極強的鋼水對轉爐爐襯侵蝕嚴重，且這種鋼渣濺渣護爐效果不好，是影響轉爐爐齡增加的主要原因。目前煉鋼廠采用投入補爐料的方式對爐襯進行修補，此種方法，對補爐料燒結時間有著較為嚴格的要求，燒結時間短，補爐料無法與爐襯粘合，補爐效果差，而燒結時間長直接影響轉爐效率，且在后續煉鋼過程中，補爐料不可避免隨鋼水沖刷脫落、熔化進入鋼水，嚴重影響鋼水質量；對煉鋼轉爐底采用扣補料維護還會導致透氣磚堵塞，使轉爐的冶金效果下降；此外，補爐料價格昂貴，影響轉爐生產的成本控制。

2 攀鋼轉爐爐體維護護工藝及現狀

攀鋼轉爐采用含釩鈦鐵水提釩后的半鋼為原料進行煉鋼，鋼渣中含V、Ti氧化物，1996年的轉爐爐齡為1217爐。在半鋼煉鋼、釩鈦鋼渣及細長形爐型條件下進行濺渣護爐，無國內外的經驗借鑒。從1997年開始，通過對釩鈦鋼渣性質的研究、造渣工藝的改進、終點控制制度、吹氮濺渣參數、爐體維護的研究和完善，攀鋼成功解決了釩鈦鋼渣的抗侵蝕難題，開發出半鋼煉鋼及釩鈦鋼渣條件下的濺渣護爐工藝。

圖1  攀鋼半鋼煉鋼轉爐爐齡

2.1 存在的問題

攀鋼開展濺渣護爐前的1996年，爐齡1217爐，停爐19次，鋼產量為282萬噸。2000年爐齡提高至3517爐，停爐7次，鋼產量為350萬噸。2023年停爐6次，鋼產量達到575萬噸。產量的提高導致轉爐生產節奏加快，并且煉鋼轉爐提釩，大部分時間是4座轉爐保產。

由于生產節奏加快，反映出轉爐濺渣層不耐侵蝕，爐襯下降快，需用大量補爐料進行爐體維護，補爐料成本要遠遠高于國內同行水平。

圖2  攀鋼轉爐補爐料成本

2.2 原因分析

攀鋼采用半鋼煉鋼，轉爐成渣方式為鐵質成渣，和鐵水煉鋼比較，突出特點是煉鋼要加酸性材料，熱源不足，深吹多，爐渣TFe含量高（成分見表1）。

表1   攀鋼轉爐終渣平均成份

轉爐終點渣成分中含有低熔點的V₂O₅，巖相分析：硅酸三鈣45%～52% ,硅酸二鈣1%～1.5% ,方鎂石1%～1.2% ,鐵酸鹽25%～27% ,游離CaO9%～11% , RO相3%～4%。爐渣中低熔點的鐵酸鹽含量較高，熔化性溫度為1400～1430℃。

轉爐濺渣結束爐膛溫度為1400～1450℃，這樣的溫度下，濺渣層顯然不能完全凝固結晶，只是處于熔融狀態，也就不存在濺渣理論中的分熔現象，無法形成良好的濺渣層，在生產節奏緊連續煉鋼的情況下，爐內的鋼渣很快就將處于熔融狀態的濺渣層沖刷掉，表現出來就是濺渣層不抗侵蝕，不能很好的保護爐襯。

3 利用生白云石渣補爐襯的探索

3.1 生白云石渣補護爐的原理

爐渣能夠熔損爐襯，同時又能起到保護耐火材料的作用。渣補爐襯因成本低、不污染鋼水等優點，在各大鋼廠廣為實施，但同時，渣補爐襯時由于爐渣冷卻、凝固時間長，且不耐侵蝕，渣補爐襯效果不好。在轉爐渣補過程中加入生白云石，發生化學反應如下：

CaCO₃=CaO+CO₂-Q   MgCO₃=MgO+CO₂-Q

這個過程是一個強吸熱反應，使爐渣快速冷，通過礦物間相互擴散，同類重結晶使爐渣析出2CaO• SiO、MgO、3CaO• SiO等高熔點礦物，凝固并附著在爐襯內表面，從而起到保護耐火材料的作用。

3.2 生白云石渣補護爐的操作方法

3.2.1 渣補爐底

將生白云石裝入轉爐高位料倉，由于從料倉加入爐內使終存在轉爐耳軸兩邊，操作方法按以下步驟進行。

（1）出鋼結束轉爐回零位氧槍下至 5~6 米開濺渣氮氣 20~0 秒，濺渣氮氣打開的同時加入 1~2噸生白云石。

（2）目視下料結束提槍，然后靜置 10~15分鐘。

（3）靜置結束后正常進行濺渣，濺渣結束后加冷料。

（4）檢查確認爐內情況，正常兌鐵煉鋼，下爐冶煉減少高鎂石用量0.5~1噸。

3.2.2 渣補大面

將生白云石用編織袋按1噸裝袋，根據實際情況吊運1~2袋放入廢鋼槽，操作方法按以下步驟進行。

（1）控制合適的渣量，爐內渣量過多可在出鋼前放渣或出鋼后倒掉部分渣量，渣量控制在6~10噸為宜。

（2）加入生白云石，立刻動爐，將爐渣停留在需要維護的部位。

（3）爐渣靜置10~15分鐘進行濺渣護爐操作，濺渣結束后加冷料。

（4）檢查確認爐內情況，正常兌鐵煉鋼，下爐冶煉減少高鎂石用量0.5~1噸。

3.3 生白云石渣補護爐的操作注意事項

（1） 渣補爐次要保證鋼水出完

（2）爐渣要避免高氧化性（終點碳大于0.07%為最優），確保補爐效果。

（3）為防止生白云石沒有完全反應，兌鐵們生氣體，渣補第一爐兌鐵必須緩慢時宜行。

（4）生白云石渣補爐次，在安全防范方面與渣補大面同等重視，執行相關安全操作規定，后續爐次倒爐、出鋼時，爐口前方不得有人通行。

4 用生白云石渣補轉爐大面工業實踐

4.1 生白云石渣補大面試驗方法

生白云石按1噸進行裝袋，每次使用2袋放入小槽備用；補爐爐次不濺渣，留渣5~8噸，深吹爐次加入增碳劑50~100kg，加入生白云石緩慢搖爐至前大面，燒結15~20分鐘轉爐回零位濺渣，正常生產。

圖3  試驗用生白云石

表2 試驗用生白云石理化指標

4.2 生白云石渣補大面試驗效果

從現場跟蹤情況來看，生白云石補爐能很好附著在爐襯上，爐渣氧化性強弱、留渣量的多少直接影響補爐效果，效果最好能達7次，最差只有1次。

補爐第1爐                            補爐第3爐

補爐第5爐                           補爐第7爐

圖3  生白云石渣補大面過程跟蹤

表3  實驗前及實驗期間爐襯侵蝕速度

取補爐料維護位置前大面最薄處計算侵蝕速度，實驗前測厚是565mm，實驗結束測厚是618mm，爐襯前大面沒有變薄，說明生白云石補爐對爐襯有一定的保護作用。

5 利用生白云石渣補爐襯的預期效果

5.1 提高了轉爐作業率

統計2022年共計補爐2910次，平均補爐時間為70分鐘，采用生白云石渣補護爐技術通能明顯縮短補爐時間。

2910*（70-15）/（365*5*24*60）*100=6.09%

即采用生白云石渣補護爐技術可提高轉爐作業率6.09%。

5.2 降低耐材消耗

補爐料每次使用1~2噸，與白云石渣補爐襯使用量相當，統計2021年共計使用補爐料5522噸，采用生白云石渣補護爐技術可降低成本。

5522*（3850-170）/（560*10000）=3.63（元/噸鋼）

3850——補爐料單價（元/噸鋼）

170——生白云石單價（元/噸）

560——2022年鋼產量（萬噸）

5.3 其他效益

補爐料有較高的磷、硫含量，在吹煉過程中不可避免的會污染鋼水，甚至出現質量事故，采用生白云石渣補技術完全可以避免這類事情的發生；使用生白云石后可減少高鎂石灰的用量，同時降低煉鋼輔料成本。

6 結論

1）生白云石渣補護爐技術理論上可行，原料易于采購，實施方便，攀鋼煉鋼轉爐可以進行應用。

2）應用生白云石渣補護爐技術可提高轉爐作業效率，降低煉鋼生產成本。

3）生白云石渣補護爐技術還可減少渣料消耗，也就減少了鋼鐵企業的碳排放，符合國家環保要求。

參考文獻

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