周 游

（南京鋼鐵股份有限公司，江蘇 南京 210035）

摘 要：我國的金屬冶煉加工行業(yè)近年發(fā)展較迅速，在當(dāng)前國內(nèi)市場銷售上還占有了很大地比重，但是未來隨著社會經(jīng)濟(jì)條件和科技社會水平進(jìn)步，對產(chǎn)品質(zhì)量要求可能越來越地高。而轉(zhuǎn)爐作為一種新型的生產(chǎn)器械應(yīng)運(yùn)并且得到了廣泛運(yùn)用與推廣，文章主要是對轉(zhuǎn)爐濺渣工藝技術(shù)的改進(jìn)研究，使設(shè)備能達(dá)到較高的生產(chǎn)效率，并提高產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：濺渣護(hù)爐；工藝技術(shù)；優(yōu)缺點(diǎn)

濺渣護(hù)爐工藝研究是西方國家近年來正大力研制開發(fā)并采用普及的另一項(xiàng)能明顯提高鋼轉(zhuǎn)爐齡壽命年限的另一種節(jié)能新技術(shù)，我國從公元 1994 年開始已陸續(xù)開始完成了鋼轉(zhuǎn)爐采用濺渣護(hù)爐技術(shù)研究試驗(yàn)，采用和推廣普及的技術(shù)發(fā)展速度也亦很快。鞍鋼、首鋼、寶鋼、武鋼、太鋼集團(tuán)公司等著名鋼鐵企業(yè)及一些全國大中型鋼鐵轉(zhuǎn)爐廠老鋼廠也都率先采用上了濺鍍鋅渣護(hù)爐技術(shù)，爐齡也已很大幅度地的迅速提高，取得一定的使用經(jīng)濟(jì)效果。其中，寶鋼、首鋼的平均爐齡也都均已累計(jì)超過或逾萬爐。濺鋅鍍渣護(hù)爐技術(shù)成果的實(shí)際研究及其應(yīng)用情況將是對今后穩(wěn)步和提高乃至未來發(fā)展我國煉鋼轉(zhuǎn)爐鋼的爐齡技術(shù)水平也具有一個(gè)相當(dāng)?shù)刂匾徒梃b意義。

1 轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐工藝

1.1 轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐原理

轉(zhuǎn)爐煉鋼法冶金是指一項(xiàng)完全以純優(yōu)質(zhì)的鐵水、廢鋼、鐵合金材質(zhì)為主要生產(chǎn)煉鐵工藝原料，不要求直接借助外界一切外源熱能替代能源，靠各種優(yōu)質(zhì)純鐵水物質(zhì)原料本身氧化釋放形成的優(yōu)質(zhì)純的物理性吸熱金屬氣體和與各種純鐵水組分間化學(xué)反應(yīng)作用下產(chǎn)生的熱量互相轉(zhuǎn)換作用而得以繼續(xù)在長期連續(xù)的轉(zhuǎn)爐冶煉運(yùn)行體系中自動循環(huán)來完成冶金生產(chǎn)全過程的新型冶金和煉鋼冶金方法過程。濺渣護(hù)爐技術(shù)中的基本原理，是指在轉(zhuǎn)爐出鋼結(jié)束后，調(diào)整余留終點(diǎn)渣成分，利用高溫使水中 MgO 含量已達(dá)到接近于飽和值或已接近到過飽和化程度時(shí)的煉鋼終點(diǎn)渣，通過高溫對水中高壓氮?dú)庹羝倪B續(xù)反復(fù)地吹濺，冷卻、凝固而使在爐襯的表面上形成的薄薄一層可以直接與爐襯表面一起很好的地進(jìn)行燒結(jié)處理并附著的高低熔點(diǎn)吹濺的焊后渣層。形成了一套對鋼鐵爐襯內(nèi)壁有效密封的機(jī)械防腐化學(xué)保護(hù)層，減輕在高溫氧化煉鋼工藝的實(shí)施過程中煙氣對金屬爐襯壁面的長期高溫機(jī)械應(yīng)力腐蝕沖刷應(yīng)力蝕和機(jī)械腐蝕化學(xué)應(yīng)力的侵蝕，從而可最終真正達(dá)到了永久保護(hù)爐襯、提高鋼鐵冶煉爐齡質(zhì)量等級的預(yù)期目的。

1.2 轉(zhuǎn)爐燒渣護(hù)爐方法

（1）高氧化性爐渣物料的濺渣護(hù)爐方法，是采用首先需在濺爐渣料前的每噸物料中加入重量約在 30 以上或小于 100kg 的主要由優(yōu)質(zhì)的無煙煤渣或與其它高低氧化性能煤料所合組成的各種優(yōu)質(zhì)的爐渣調(diào)整劑，然后再采用或噴式或電吹式或高壓氮?dú)鉅t進(jìn)行濺渣護(hù)爐。顯然，傳統(tǒng)技術(shù)上常用的轉(zhuǎn)爐調(diào)渣劑濺渣護(hù)爐工藝要求留渣時(shí)有一次相對較多的渣量，并因此應(yīng)要求在加入濺渣前需預(yù)先加入兩次相對應(yīng)較大量的調(diào)渣劑。最近幾年，節(jié)能及環(huán)保等技術(shù)領(lǐng)域與有色金屬冶煉行業(yè)提質(zhì)改造和提高增效與節(jié)能減排的技術(shù)相關(guān)的工作要求已經(jīng)變得的越來越嚴(yán)格，有人甚至提出來研究脫碳轉(zhuǎn)爐煉鋼的少渣濺渣護(hù)爐工藝，是根據(jù)工作要求并能夠適應(yīng)在中國和目前我國轉(zhuǎn)爐煉鋼推廣與應(yīng)用中的“雙渣 + 少渣”有色金屬冶煉的新工藝要求所而開發(fā)與設(shè)計(jì)生產(chǎn)的濺渣護(hù)爐技術(shù)操作。因此就需要認(rèn)真研究在整個(gè)濺渣護(hù)爐工藝及應(yīng)用環(huán)境中影響濺渣層壽命周期長短的這兩個(gè)最主要的驅(qū)動影響因素，并對最終結(jié)果在貫穿整個(gè)的濺渣護(hù)爐工藝系統(tǒng)流程中的合理作用進(jìn)行科學(xué)過程的綜合控制，實(shí)現(xiàn)對于整個(gè)的濺渣護(hù)爐工藝生命周期過程的更加合理地科學(xué)控制和有效量化過程控制。

（2）采用安裝濺渣護(hù)爐技術(shù)后，爐襯材質(zhì)和本身結(jié)構(gòu)的防高溫性能在原則上不應(yīng)有較大降低。耐火隔熱墻體材料成分的選擇亦對提高安裝后濺渣護(hù)爐性能要求有對其造成一定限度的影響，其中墻體的總碳含量要求一般不宜過高，對在安裝工藝現(xiàn)場上所需要使用考慮到的含低鎂碳含量約有 l4%~20%的輕質(zhì)高鎂碳磚，碳含量要求則宜應(yīng)盡量的控制在下限。進(jìn)一步以適當(dāng)?shù)目刂茰囟确秶凸ぷ鲏毫m當(dāng)降低爐渣鐵粉中鐵金屬鎂（FeO）等離子含量,合理地控制與調(diào)整濺爐渣金屬粉中含鋁金屬（MgO）的元素含量,提高濺爐渣層熔化性溫度,以有效顯著的降低濺爐渣過熱度。

2 濺渣護(hù)爐主要工藝因素

2.1 合理選擇爐渣并進(jìn)行終渣控制

由于高溫濺渣層本身通常只對高溫轉(zhuǎn)爐初渣層本身具有一個(gè)相對來說很穩(wěn)定高強(qiáng)韌度的高低溫的抗熱侵蝕的反應(yīng)的能力,而實(shí)際上其自身對低溫轉(zhuǎn)爐終渣所產(chǎn)生的高溫抗熱侵蝕的過程中的溫度變化抵抗侵蝕的響應(yīng)能力同樣也很差。轉(zhuǎn)爐終渣層自身對其低溫的濺渣層高溫變化的反應(yīng)抗熱侵蝕機(jī)理的通常主要結(jié)果就只能表現(xiàn)出為高溫的熔化,因此一定要盡量合理有效地來控制其低溫轉(zhuǎn)爐終渣,盡可能有效的來提高其終渣表面的高溫和熔化渣的溫度控制也是確保低溫濺鍍渣護(hù)爐工作成功可靠的另一個(gè)關(guān)鍵工藝操作和環(huán)節(jié)。合理準(zhǔn)確的控制終渣濃度時(shí)應(yīng)要注意要著重觀察的指標(biāo)從終渣在水中析出的總固體 MgO 含量方面和析出總金屬FeO 含量方面分別著手。

2.2 合理控制留渣量

留渣量仍是較大時(shí),采用精煉法返回余渣并逐步實(shí)現(xiàn)循環(huán)爐渣料的固化。留渣量還沒有較大減少時(shí)的在特殊工藝情況條件指導(dǎo)下,留渣量可能要繼續(xù)隨循環(huán)爐次數(shù)的增加而呈逐年趨勢增加，脫磷期按循環(huán)結(jié)束的一次爐倒渣量一般約是在 4 t（100 噸轉(zhuǎn)爐）倒渣量左右來進(jìn)行計(jì)算,循環(huán)后第 2 爐的總留渣總量一般大約會在 89 t 左右。留渣量溫度變化波動較大,通常情況條件下濺渣護(hù)爐時(shí)間至少要適當(dāng)延長一次至每次持續(xù) 6 min 左右，采用精煉渣工藝返回渣工藝可以在同時(shí)又起到了迅速冷卻并固化爐渣的兩個(gè)重要工藝作用。

2.3 合理控制出鋼溫度

控制好出鋼溫度，終渣溫度應(yīng)直接取決于爐的出鋼溫度，出鋼溫度又須嚴(yán)格以其完全可以滿足精煉爐生產(chǎn)工藝上所能提的需要所求的溫度范圍為控制工藝前提。應(yīng)能適當(dāng)合理的降低鋼溫度，一般鋼種 1620 ℃左右，需要通過 RH 爐進(jìn)行真空處理的管線鋼及超低碳鋼在 1640 ℃以上。

3 我國轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐工藝技術(shù)現(xiàn)狀

3.1 小型轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐的現(xiàn)狀和特點(diǎn)

小型電爐煉鋼的轉(zhuǎn)爐臺數(shù)在近幾年內(nèi)我國已平均累計(jì)發(fā)展達(dá)到每年有 200 座以上高爐臺，在當(dāng)時(shí)占我國總產(chǎn)能的小型爐煉鋼企業(yè)年生產(chǎn)能力數(shù)比中占較大的一個(gè)比重。這類的轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要鐵液成分及煉鋼主要的副原料中的某些一般合金成分質(zhì)量指標(biāo)均較差，鐵液成分的 Si 值波動更大了些；高爐生產(chǎn)率都比較偏高，冶煉工藝過程周期又很偏短，班產(chǎn)爐數(shù)就偏高；同時(shí)對鐵液雜質(zhì)又普遍特點(diǎn)是不容易事先就進(jìn)行雜質(zhì)的預(yù)處理，轉(zhuǎn)爐冶煉脫硫，脫鐵排磷負(fù)荷又較大等因素；又無連續(xù)的精煉渣工藝設(shè)施，為使盡快能適應(yīng)高爐連續(xù)精煉鑄精渣爐的生產(chǎn)工藝節(jié)奏要求，出料坯鋼溫度要求一般均可高達(dá)約 1700C；而且高爐由于濺渣頻率又太之高，N 普遍不足。這些種種制約煉鋼因素同時(shí)也都使得中國多數(shù)地區(qū)小型的煉鋼轉(zhuǎn)爐采用的濺渣時(shí)間大都太短，爐渣溫度也較高及在濺渣過程中形成的渣TFe 值很高。我國近年來許多的煉鋼工程技術(shù)研究及工作者同時(shí)也會結(jié)合著本國及上述區(qū)域一些具體國情，開發(fā)或總結(jié)歸納出更大量發(fā)展了先進(jìn)的并適用于全國各類地區(qū)小型鋼鐵冶煉和轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)過程的各種煉鋼轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)和各種濺渣護(hù)爐技術(shù)。

3.2 半鋼冶煉轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐的現(xiàn)狀和特點(diǎn)

半鋼冶煉轉(zhuǎn)爐熔渣中含有大量的鐵元素，是目前工業(yè)生產(chǎn)中最為常見的一種化學(xué)成分。該合金在高溫下熔化時(shí)，會產(chǎn)生許多細(xì)小顆粒狀或片狀物，這些粉末一般以粒徑小、形狀不規(guī)則等多種方式存在于金屬表面和其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)之中。而當(dāng)它與高溫氣體接觸后會形成一層致密堅(jiān)硬且穩(wěn)定堅(jiān)固耐蝕性及耐磨抗氧化性能均較好的氧化物薄膜層，這種固體材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、物理力學(xué)性質(zhì)以及機(jī)械強(qiáng)度高。經(jīng)過冶煉工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化，攀鋼半鋼化冶煉電爐的平均爐齡壽命可由濺鋼渣冶煉前使用的 2000 爐提高三倍到 7000 爐。采用激光測厚儀進(jìn)行測量試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表明，爐襯厚可保存在相當(dāng)于較長時(shí)期的某一段時(shí)間范圍內(nèi)，維持住“零”腐蝕。在使用一樣的半鋼冶煉工藝前提下的承德煉鋼廠全部采用提釩技術(shù)的半鋼法煉鋼，爐齡壽命也隨之由濺鐵渣爐前的 1000 余爐提高到年 產(chǎn) 6000 爐以上。

3.3 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐的現(xiàn)狀和特點(diǎn)

（1）濺射渣護(hù)爐的主要問題是爐底上漲、底吹噴孔孔的堵塞，這問題在國內(nèi)外長期未真正得到過很好有效解決。武鋼、鞍鋼高爐在采用了適當(dāng)調(diào)整的高爐操作及工藝參數(shù)方案后也較好的地有效解決掉了爐底溫度上漲高等問題，使濺爐渣高溫下的復(fù)吹比能夠達(dá)到了50%或以上，說明了采用了該爐技術(shù)同樣可以輕松實(shí)現(xiàn)較高的復(fù)吹比。

（2）我國的轉(zhuǎn)爐工藝技術(shù)在不斷地進(jìn)步，尤其是近30 年，已經(jīng)從原來的單套發(fā)展到現(xiàn)在多品種、多功能化生產(chǎn)，特別是近年來一些新型材料和復(fù)合型設(shè)備被廣泛使用。復(fù)吹法就是將熔渣與燒結(jié)物按一定比例混合后加入各種助劑進(jìn)行攪拌凝固成膜狀制品，然后再經(jīng)過噴洗使之固化成粉末或顆粒狀產(chǎn)品（主要有粉料），在其過程中就能得到薄膜的形式稱為液態(tài)壁鑄錠^［5］ 。

（3）爐渣在轉(zhuǎn)爐底段內(nèi)停留的一定時(shí)間可能就可能越長，粘結(jié)及附著粘在整個(gè)轉(zhuǎn)爐底段上表面的松散物料數(shù)量就有可能也越多，導(dǎo)致了轉(zhuǎn)爐底水位快速上漲，將直接大大的影響著正常的生產(chǎn)與操作，堵塞了底氣的噴水孔。因此，要能及時(shí)準(zhǔn)確控制及調(diào)整控制好爐濺出的渣時(shí)間、渣量、氮?dú)鈮毫Υ笮≈岛偷獨(dú)饬髁?，盡量的能有效減少整個(gè)轉(zhuǎn)爐底水的迅速上漲。在停復(fù)吹爐后要盡力做到能盡快完全的將轉(zhuǎn)爐渣吹出盡，在保證停復(fù)吹轉(zhuǎn)爐渣基礎(chǔ)的上，要能同時(shí)也盡量準(zhǔn)確地控制并調(diào)節(jié)好爐底氣壓力大小和爐氣流量，減少在轉(zhuǎn)爐底水位線上對轉(zhuǎn)爐渣物料的停留量和粘結(jié)量。在轉(zhuǎn)爐底液面出現(xiàn)水位上漲達(dá)到太多時(shí)，可設(shè)法通過向轉(zhuǎn)爐底進(jìn)行吹氧，將阻礙其繼續(xù)上漲的部分給侵蝕掉。

4 我國轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐工藝技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

4.1 我國轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐工藝技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

（1）轉(zhuǎn)爐是我國的傳統(tǒng)工藝，它具有高溫、高壓、耐腐蝕等特點(diǎn)，轉(zhuǎn)爐還可以生產(chǎn)多種合金材料。在工業(yè)上也有廣泛用途：冶煉高純鐵元素，用于鋼鐵行業(yè)中用好原料，如銅和鎳礦石，還可用來制取防銹劑及各種化工產(chǎn)品等都離不開對其進(jìn)行研究處理的過程。

（2）隨著爐襯壽命的延長，原來更換爐襯時(shí)維修的項(xiàng)目如水冷煙罩、管道的清理維修、轉(zhuǎn)爐驅(qū)動裝置、冷卻系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、盛鋼桶車、吊車等都有相應(yīng)延長服役時(shí)間問題，一些鋼廠采用不同爐齡段計(jì)劃維修的辦法，既解決了設(shè)備影響爐齡的問題，又滿足了濺渣護(hù)爐的需要，是個(gè)好辦法。

4.2 我國轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐工藝技術(shù)的缺點(diǎn)

轉(zhuǎn)爐濺渣的工藝技術(shù)在我國起步較晚，但實(shí)際上也正是經(jīng)過近短短幾十年的持續(xù)發(fā)展，已逐步形成擁有其自己較為科學(xué)獨(dú)特、成熟理論系統(tǒng)的和擁有廣泛技術(shù)實(shí)用操作價(jià)值的工藝技術(shù)理論體系。但當(dāng)前在該新理論方面的技術(shù)研究的領(lǐng)域里仍是會存在有很多一些新理論問題仍需要探討亟待解決，設(shè)備本身較多復(fù)雜且也易引起機(jī)械零部件磨損。隨著新爐襯服役壽命 周期的逐年的延長，原來可用于每年更換一個(gè)新爐襯的零件時(shí)需要清理與維修更換的所有其它項(xiàng)目如水冷煙罩、管道系統(tǒng)零件的需要定期進(jìn)行清理維護(hù)或進(jìn)行維修、轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)及驅(qū)動裝置、冷卻系統(tǒng)、除塵過濾系統(tǒng)、盛載水鋼桶車、吊車系統(tǒng)零部件等所有項(xiàng)目零部件都可能存在有損壞或可能相應(yīng)地出現(xiàn)逐年延長零件的正常服役使用時(shí)間問題。熔融對環(huán)境要求高，由于熔池中含有大量金屬顆粒物導(dǎo)致材料容易被空氣腐蝕而造成漏充等不良后果。在轉(zhuǎn)爐濺渣過程中會產(chǎn)生高溫使工件表面產(chǎn)生氧化和粘結(jié)，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量以及使用壽命。

5 結(jié) 語

轉(zhuǎn)爐應(yīng)用濺渣護(hù)爐工藝技術(shù)可以大幅度提高轉(zhuǎn)爐護(hù)齡，是行之有效的技術(shù)措施，也是切實(shí)可行的。濺流爐渣所沉積形成的防濺爐渣層耐蝕性通常均為較好，同時(shí)通過它還可達(dá)到明顯的抑制高溫爐渣襯砌磚表面基體上發(fā)生的高溫?zé)嵫趸蛎撎?，又能同時(shí)也能起到大幅地減輕高溫性或較高熱的氧化性爐渣渣對爐襯砌磚面基的高溫的侵蝕作用及沖刷，從而能夠達(dá)到有效保護(hù)好轉(zhuǎn)爐襯磚，降低了耐火磚材料本身的燃燒損耗燃燒速度，減少了噴補(bǔ)過程的材料的消耗，同時(shí)更能大幅度減輕爐技術(shù)工人本身的操作勞動強(qiáng)度，提高了爐襯材料的循環(huán)使用壽命，提高了轉(zhuǎn)爐人員的現(xiàn)場作業(yè)質(zhì)量安全率，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

參考文獻(xiàn)

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