李盛

（攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼釩公司提釩煉鋼廠  四川省攀枝花市617000）

摘  要：通過(guò)理論分析，半鋼煉鋼鋼爐渣熔化性溫度較低，連續(xù)生產(chǎn)爐溫高，濺渣層不能完全凝固而發(fā)生分熔，無(wú)法形成良好的濺渣層。針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)情況，提出了利用生白云石渣補(bǔ)爐襯的優(yōu)化工藝，從理論上證明其可行性，在實(shí)踐中探索方法，并可降低煉鋼成本，提升轉(zhuǎn)爐效率。

關(guān)鍵詞：生白云石；爐體維護(hù)；爐齡

1 前言

煉鋼轉(zhuǎn)爐內(nèi)襯的工作層全部由鎂碳磚砌筑，鎂碳磚中含有相當(dāng)數(shù)量的石墨碳，它與煉鋼爐渣的潤(rùn)濕性較差，阻礙著熔渣向磚內(nèi)滲透，所以鎂碳磚的使用壽命較長(zhǎng)。在轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程中的侵蝕機(jī)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(jié)構(gòu)松動(dòng)脆化，并形成孔隙，煉鋼爐渣滲入與MgO反應(yīng)生成CaO?MgO?SiO₂、3CaO?MgO?2SiO₂、MgO?Fe₂O₃等低熔點(diǎn)礦物，隨鋼渣的沖刷而脫落。

隨著煉鋼技術(shù)的發(fā)展，轉(zhuǎn)爐冶煉鋼種向高品質(zhì)、高純凈度方向發(fā)展，在冶煉超低碳、超低磷鋼種時(shí)，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)出鋼溫度高、磷含量要求低，氧化性極強(qiáng)的鋼水對(duì)轉(zhuǎn)爐爐襯侵蝕嚴(yán)重，且這種鋼渣濺渣護(hù)爐效果不好，是影響轉(zhuǎn)爐爐齡增加的主要原因。目前煉鋼廠采用投入補(bǔ)爐料的方式對(duì)爐襯進(jìn)行修補(bǔ)，此種方法，對(duì)補(bǔ)爐料燒結(jié)時(shí)間有著較為嚴(yán)格的要求，燒結(jié)時(shí)間短，補(bǔ)爐料無(wú)法與爐襯粘合，補(bǔ)爐效果差，而燒結(jié)時(shí)間長(zhǎng)直接影響轉(zhuǎn)爐效率，且在后續(xù)煉鋼過(guò)程中，補(bǔ)爐料不可避免隨鋼水沖刷脫落、熔化進(jìn)入鋼水，嚴(yán)重影響鋼水質(zhì)量；對(duì)煉鋼轉(zhuǎn)爐底采用扣補(bǔ)料維護(hù)還會(huì)導(dǎo)致透氣磚堵塞，使轉(zhuǎn)爐的冶金效果下降；此外，補(bǔ)爐料價(jià)格昂貴，影響轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的成本控制。

2 攀鋼轉(zhuǎn)爐爐體維護(hù)護(hù)工藝及現(xiàn)狀

攀鋼轉(zhuǎn)爐采用含釩鈦鐵水提釩后的半鋼為原料進(jìn)行煉鋼，鋼渣中含V、Ti氧化物，1996年的轉(zhuǎn)爐爐齡為1217爐。在半鋼煉鋼、釩鈦鋼渣及細(xì)長(zhǎng)形爐型條件下進(jìn)行濺渣護(hù)爐，無(wú)國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)借鑒。從1997年開(kāi)始，通過(guò)對(duì)釩鈦鋼渣性質(zhì)的研究、造渣工藝的改進(jìn)、終點(diǎn)控制制度、吹氮濺渣參數(shù)、爐體維護(hù)的研究和完善，攀鋼成功解決了釩鈦鋼渣的抗侵蝕難題，開(kāi)發(fā)出半鋼煉鋼及釩鈦鋼渣條件下的濺渣護(hù)爐工藝。

圖1  攀鋼半鋼煉鋼轉(zhuǎn)爐爐齡

2.1 存在的問(wèn)題

攀鋼開(kāi)展濺渣護(hù)爐前的1996年，爐齡1217爐，停爐19次，鋼產(chǎn)量為282萬(wàn)噸。2000年?duì)t齡提高至3517爐，停爐7次，鋼產(chǎn)量為350萬(wàn)噸。2023年停爐6次，鋼產(chǎn)量達(dá)到575萬(wàn)噸。產(chǎn)量的提高導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)節(jié)奏加快，并且煉鋼轉(zhuǎn)爐提釩，大部分時(shí)間是4座轉(zhuǎn)爐保產(chǎn)。

由于生產(chǎn)節(jié)奏加快，反映出轉(zhuǎn)爐濺渣層不耐侵蝕，爐襯下降快，需用大量補(bǔ)爐料進(jìn)行爐體維護(hù)，補(bǔ)爐料成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)同行水平。

圖2  攀鋼轉(zhuǎn)爐補(bǔ)爐料成本

2.2 原因分析

攀鋼采用半鋼煉鋼，轉(zhuǎn)爐成渣方式為鐵質(zhì)成渣，和鐵水煉鋼比較，突出特點(diǎn)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(jiàn)表1）。

表1   攀鋼轉(zhuǎn)爐終渣平均成份

轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)渣成分中含有低熔點(diǎn)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(diǎn)的鐵酸鹽含量較高，熔化性溫度為1400～1430℃。

轉(zhuǎn)爐濺渣結(jié)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(jié)晶，只是處于熔融狀態(tài)，也就不存在濺渣理論中的分熔現(xiàn)象，無(wú)法形成良好的濺渣層，在生產(chǎn)節(jié)奏緊連續(xù)煉鋼的情況下，爐內(nèi)的鋼渣很快就將處于熔融狀態(tài)的濺渣層沖刷掉，表現(xiàn)出來(lái)就是濺渣層不抗侵蝕，不能很好的保護(hù)爐襯。

3 利用生白云石渣補(bǔ)爐襯的探索

3.1 生白云石渣補(bǔ)護(hù)爐的原理

爐渣能夠熔損爐襯，同時(shí)又能起到保護(hù)耐火材料的作用。渣補(bǔ)爐襯因成本低、不污染鋼水等優(yōu)點(diǎn)，在各大鋼廠廣為實(shí)施，但同時(shí)，渣補(bǔ)爐襯時(shí)由于爐渣冷卻、凝固時(shí)間長(zhǎng)，且不耐侵蝕，渣補(bǔ)爐襯效果不好。在轉(zhuǎn)爐渣補(bǔ)過(guò)程中加入生白云石，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)如下：

CaCO₃=CaO+CO2-Q   MgCO₃=MgO+CO₂-Q

這個(gè)過(guò)程是一個(gè)強(qiáng)吸熱反應(yīng)，使?fàn)t渣快速冷，通過(guò)礦物間相互擴(kuò)散，同類重結(jié)晶使?fàn)t渣析出2CaO• SiO、MgO、3CaO• SiO等高熔點(diǎn)礦物，凝固并附著在爐襯內(nèi)表面，從而起到保護(hù)耐火材料的作用。

3.2 生白云石渣補(bǔ)護(hù)爐的操作方法

3.2.1 渣補(bǔ)爐底

將生白云石裝入轉(zhuǎn)爐高位料倉(cāng)，由于從料倉(cāng)加入爐內(nèi)使終存在轉(zhuǎn)爐耳軸兩邊，操作方法按以下步驟進(jìn)行。

（1）出鋼結(jié)束轉(zhuǎn)爐回零位氧槍下至 5~6 米開(kāi)濺渣氮?dú)?20~0 秒，濺渣氮?dú)獯蜷_(kāi)的同時(shí)加入 1~2噸生白云石。

（2）目視下料結(jié)束提槍，然后靜置 10~15分鐘。

（3）靜置結(jié)束后正常進(jìn)行濺渣，濺渣結(jié)束后加冷料。

（4）檢查確認(rèn)爐內(nèi)情況，正常兌鐵煉鋼，下?tīng)t冶煉減少高鎂石用量0.5~1噸。

3.2.2 渣補(bǔ)大面

將生白云石用編織袋按1噸裝袋，根據(jù)實(shí)際情況吊運(yùn)1~2袋放入廢鋼槽，操作方法按以下步驟進(jìn)行。

（1）控制合適的渣量，爐內(nèi)渣量過(guò)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(dòng)爐，將爐渣停留在需要維護(hù)的部位。

（3）爐渣靜置10~15分鐘進(jìn)行濺渣護(hù)爐操作，濺渣結(jié)束后加冷料。

（4）檢查確認(rèn)爐內(nèi)情況，正常兌鐵煉鋼，下?tīng)t冶煉減少高鎂石用量0.5~1噸。

3.3 生白云石渣補(bǔ)護(hù)爐的操作注意事項(xiàng)

（1） 渣補(bǔ)爐次要保證鋼水出完

（2）爐渣要避免高氧化性（終點(diǎn)碳大于0.07%為最優(yōu)），確保補(bǔ)爐效果。

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

（4）生白云石渣補(bǔ)爐次，在安全防范方面與渣補(bǔ)大面同等重視，執(zhí)行相關(guān)安全操作規(guī)定，后續(xù)爐次倒?fàn)t、出鋼時(shí)，爐口前方不得有人通行。

4 用生白云石渣補(bǔ)轉(zhuǎn)爐大面工業(yè)實(shí)踐

4.1 生白云石渣補(bǔ)大面試驗(yàn)方法

生白云石按1噸進(jìn)行裝袋，每次使用2袋放入小槽備用；補(bǔ)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(jié)15~20分鐘轉(zhuǎn)爐回零位濺渣，正常生產(chǎn)。

圖3  試驗(yàn)用生白云石

表2 試驗(yàn)用生白云石理化指標(biāo)

4.2 生白云石渣補(bǔ)大面試驗(yàn)效果

從現(xiàn)場(chǎng)跟蹤情況來(lái)看，生白云石補(bǔ)爐能很好附著在爐襯上，爐渣氧化性強(qiáng)弱、留渣量的多少直接影響補(bǔ)爐效果，效果最好能達(dá)7次，最差只有1次。

圖3  生白云石渣補(bǔ)大面過(guò)程跟蹤

表3  實(shí)驗(yàn)前及實(shí)驗(yàn)期間爐襯侵蝕速度

取補(bǔ)爐料維護(hù)位置前大面最薄處計(jì)算侵蝕速度，實(shí)驗(yàn)前測(cè)厚是565mm，實(shí)驗(yàn)結(jié)束測(cè)厚是618mm，爐襯前大面沒(méi)有變薄，說(shuō)明生白云石補(bǔ)爐對(duì)爐襯有一定的保護(hù)作用。

5 利用生白云石渣補(bǔ)爐襯的預(yù)期效果

5.1 提高了轉(zhuǎn)爐作業(yè)率

統(tǒng)計(jì)2022年共計(jì)補(bǔ)爐2910次，平均補(bǔ)爐時(shí)間為70分鐘，采用生白云石渣補(bǔ)護(hù)爐技術(shù)通能明顯縮短補(bǔ)爐時(shí)間。

2910*（70-15）/（365*5*24*60）*100=6.09%

即采用生白云石渣補(bǔ)護(hù)爐技術(shù)可提高轉(zhuǎn)爐作業(yè)率6.09%。

5.2 降低耐材消耗

補(bǔ)爐料每次使用1~2噸，與白云石渣補(bǔ)爐襯使用量相當(dāng)，統(tǒng)計(jì)2021年共計(jì)使用補(bǔ)爐料5522噸，采用生白云石渣補(bǔ)護(hù)爐技術(shù)可降低成本。

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

3850——補(bǔ)爐料單價(jià)（元/噸鋼）

170——生白云石單價(jià)（元/噸）

560——2022年鋼產(chǎn)量（萬(wàn)噸）

5.3 其他效益

補(bǔ)爐料有較高的磷、硫含量，在吹煉過(guò)程中不可避免的會(huì)污染鋼水，甚至出現(xiàn)質(zhì)量事故，采用生白云石渣補(bǔ)技術(shù)完全可以避免這類事情的發(fā)生；使用生白云石后可減少高鎂石灰的用量，同時(shí)降低煉鋼輔料成本。

6 結(jié)論

1）生白云石渣補(bǔ)護(hù)爐技術(shù)理論上可行，原料易于采購(gòu)，實(shí)施方便，攀鋼煉鋼轉(zhuǎn)爐可以進(jìn)行應(yīng)用。

2）應(yīng)用生白云石渣補(bǔ)護(hù)爐技術(shù)可提高轉(zhuǎn)爐作業(yè)效率，降低煉鋼生產(chǎn)成本。

3）生白云石渣補(bǔ)護(hù)爐技術(shù)還可減少渣料消耗，也就減少了鋼鐵企業(yè)的碳排放，符合國(guó)家環(huán)保要求。 

參考文獻(xiàn) 

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