多措施提高转炉炉龄
来源： 中国冶金报社 发布时间：2022-04-18
转炉炉龄是炼钢生产重要技术经济指标之一，提高转炉炉龄是炼钢生产的一项重要任务，它与钢铁企业提高产量，降低耐材消耗，实现均衡、稳定生产等密切相关，是衡量炼钢厂生产技术水平的一项重要指标。同时，提高转炉炉龄是一项系统工程，涉及转炉冶炼工艺、冶炼钢种、工艺路线、相关设备的安全性及企业的综合管理水平，因此受到国内外钢铁企业特别是炼钢工作者的重视。
美锦钢铁公司通过优化炼钢系统参数、严格工艺控制、降低出钢温度、降低转炉终渣feo含量、优化溅渣枪位、合理控制炉型等工艺措施，实现了炉龄突破。在提高转炉炉龄的同时，降低转炉耐材消耗；实现了低成本、低能耗、高效率的生产目标。
美锦钢铁公司炼铁和轧钢能力均大于炼钢，导致炼钢生产成为整个公司的生产瓶颈，严重制约该公司整体效能发挥。为解决此问题，提高转炉使用寿命，实现高效长寿目标，迫在眉睫；通过大量研究和实践，采取多项技术措施和管理措施，使得炼钢炉龄取得历史性突破。2020年4月4日，1#转炉炉役结束，炉龄首次达到29057炉；2020年4月6日1#转炉新炉役投运，计划安排至2023年3月份炉役，1#转炉炉役炉龄预计达 50000炉以上。2022年1月18日，根据该公司生产安排，2#转炉提前实施炉役，炉龄达到40573炉，达到同类型转炉炉龄的先进指标水平。
同时，两座转炉正常生产期间，最高日产达8780余吨；钢铁料消耗持续稳定在1040kg/t 以下，其他技术经济指标均较稳定，实现了低成本、低能耗、高效率的生产模式。
影响炉衬蚀损的主要因素
过程喷溅返干冲刷渣层，因铁水硅含量以及铁水温度不稳定，吹炼过程加料量及枪位、氧压调整不及时，喷溅返干现象时有发生，溅渣层侵蚀严重。出钢温度过高，终点拉碳低，侵蚀溅渣层；终渣（feo）含量过高使炉衬侵蚀加剧；溅渣枪位控制不当，造成溅渣附着率、烧结率低，补炉料消耗高；炉型控制不合理，造成侵蚀不均。炉底上涨会造成炉帽侵蚀加剧，炉底下降会造成熔池部位侵蚀加剧；炉体个别部位出现凹坑，吹炼时会出现死区，给操作带来困难；氧枪不对中，偏向出钢面，造成剩钢，溅渣效果差；兑铁铁水冲刷、废钢冲击影响出渣面；急冷急热，炼钢生产组织不均衡，停炉时间长，造成炉衬溅渣层剥落。
提高转炉炉龄的措施
优化转炉操作模式，稳定转炉操作
依据热平衡以及铁水和废钢装入量、白灰、轻烧白云石、生白云石成分参数， 制订每炉渣料加入量标准。转炉炼钢过程中要求炉前严格按加料标准执行，根据渣样成分调整渣料加入量，每班取渣样分析，根据渣样成分适当调整石灰、轻烧白云石和生烧白云石加入量。采取稳定的装入制度和造渣制度，避免终渣tfe含量过高；提高终点温度和碳含量双命中率；采用不倒炉放钢，杜绝拉后吹，终点压枪时间不少于60s。同时，由于温度损失减少，终点拉碳提高，低合金钢终点碳允许值由小于 0.07％上升至小于0.10％出钢，炉渣（feo）较原来大幅度下降，炉衬侵蚀明显减弱。
操作控制关键点是装准率大于88％；熔池深度保持稳定在1100mm，炉容比控制在0.8以上；终渣r控制在2.4~2.8；mgo控制在7%~9%；feo控制在15%以下；枪位控制采用低-高-低枪位，保证终点压枪时间大于60秒；转炉一倒率大于85%，严禁后吹。
优化温度制度，降低出钢温度
加强生产组织，减少压钢时间，建立中间包温度达标奖惩制度，规定转炉出钢，炉后精炼及浇铸温度，防止转炉非计划高温出钢。
钢包烘烤器改为蓄热式，提高烘烤速度，钢包烘烤温度大于1000℃，保证红包出钢率，减少周转钢包。
转炉出钢口由φ140mm扩至φ165mm，缩短出钢时间，有效降低出钢温度， 使用钢包覆盖剂，降低镇静时间温降。
提高冶炼控制水平，精心操作，不倒炉放钢率达98％以上，同时减少计划外高温钢。
提高连铸拉速，加快生产节奏；浇铸时间由25分钟/炉降至 21分钟/炉。通过不断努力，2021年平均出钢温度已降至1632℃，为转炉拉碳操作，降低终渣tfe含量、减少因高温热流对炉衬的侵蚀起到了重要作用。
降低终渣feo含量。制订增碳剂消耗合格率考核制度，对转炉终点高拉碳实施激励制度，终点平均碳含量（w）由原来 0.07％提高至 0.10％。
转炉终点压枪时间由原来的大于40s提高至大于60s，有效降低了终渣feo含量。
优化溅渣工艺制度，提高溅渣护炉质量
溅渣工艺要求在较短时间内将熔渣均匀地溅射涂敷在整个炉衬表面，出钢后熔渣能“溅得起、粘得住、耐侵蚀”，控制终渣中（feo）、mgo和r相当重要，当渣中feo高时，提高渣中mgo含量是最直接的方法。确保炉渣具有良好的耐火度，提高溅渣护炉效果。
溅渣工艺参数主要包括：留渣量、氮气工作压力及流量、溅渣枪位、时间等。
留渣量及调渣剂的加入。
溅渣护炉需要合适的留渣量，过低的留渣量满足不了溅渣层厚度，而过大的留渣量会增加溅渣成本，延长溅渣时间。实际生产过程中，根据吹炼终点情况留渣及使用调渣剂，保证溅渣效果。出钢剩钢对溅渣效果影响巨大，应杜绝。同时，为保证留渣量，出钢面炉口尽量保证一定厚度。
溅渣枪位、时间及氮气工作压力
溅渣基本枪位确定，根据计算得出距炉底基本枪位为2366mm，由于转炉熔池深度为 1110mm，所以实际操作中标尺显示的溅渣基本枪位为1100mm~1400mm，制订低-高-低三段式溅渣枪位控制模式，开始枪位控制在 1.1m~1.4m 之间，加强熔渣降温，15s 后将枪提升到 1.6m~2.0m，加强熔池降温，再过 15s再降到 0.9m，加强熔渣的甩溅。溅完渣提枪时，将氧枪提升至接近炉口处停留10s 左右再关闭氮气，将溅渣层充分冷却，增加强度。
控制溅渣时间
溅渣时间是溅渣操作中的一个重要参数，溅渣时间短，不能起到溅渣的效果，过长会浪费氮气，炉衬降温过多，降低生产率等危害。因此溅渣时间规定2.5min~3.5min，具体时间以炉口看不见大量渣粒为准。在炉役中后期，力争炉衬厚度保持在300mm~400mm形成动态平衡，实现炉衬长寿命的理想操作，具体渣层厚度可利用换出钢口时根据出钢口套管砖长度参考。
控制氮气射流
溅渣依靠氮气射流作为动力冲击炉渣使其飞溅到炉衬表面形成溅渣层。炼钢与溅渣使用同一氧枪， 流量偏大，要求氮气压力 0.8mpa~1.0mpa，流量大于或等于7000nm3/h。
炉底和炉型是溅渣护炉的基础
如果炉底过深，会导致炉渣溅不起，溅不干，根本起不到溅渣效果。因此，维护好炉底和炉型对溅渣护炉很重要。
合理控制好炉型，实施计划补炉
炉膛变形不仅使反应区发生变化，而且使氧枪喷头参数不再适应变形后的反应条件，主要表现在喷溅加剧、返干严重、钢水搅拌不均匀等。强化转炉过程工艺控制，保持炉底稳定，才能控制好炉型。
控制炉底高度
确定合理稳定的装入量制度、供氧制度、造渣制度和终点控制制度；保证冶炼过程前期渣化透，提高后期渣黏度，保证合理的炉渣成分；尽量降低终点钢水温度，提高终点c 含量，避免拉后吹和终点加矿石降温现象等对炉衬炉型控制均起着关键作用。通过以上分析，采取相应措施，使炉底高度一直处在合理范围内 （6.1m±100mm），保持良好的炉型，从而稳定了操作和溅渣效果。
将炉底测量作为制度落实
保证每班采用测量杆测量炉底。严格控制炉底高度并纳入日常考核，并保证枪位测量准确性。一旦发现炉底上涨或下降及时调整溅渣工艺，合理控制溅渣工艺参数，这样既能保证转炉必要的有效容积，又能避免炉衬吃下漏填充料现象。溅渣炉底上涨或下降后，应在短时间内恢复到正常状态。炉底上涨严重时采用氧气吹扫炉底方法，转炉出钢倒渣后，采用低枪位 （距炉底1m左右）、低氧压（0.5mpa左右）、短时间（每次30s左右）吹扫炉底，然后迅速倒出渣子，避免对炉身炉衬砖的侵蚀。
补炉控制
转炉炉衬的正常炉型和有效的溅渣保护制度是保证转炉长寿、低成本的核心要求。出钢面和倒渣面一直是转炉的薄弱部位和重点维护部位，主要问题是侵蚀严重，存在深坑；特别是倒渣面兑铁位置和出钢面出钢口以下是深坑最严重的地方。日常维护采取的措施是：加废钢后摇炉，使废钢平铺到出渣面， 以减少兑铁对于倒渣面的机械冲击，同时采用溜渣操作，使黏度较高的炉渣在出渣面铺涂厚度加大，进而保护倒渣面。对于出钢面采取炉后倒渣，增加炉渣在出钢面的铺涂量，同时，溅渣时发现剩钢，及时用手投料修补维护。在补炉过程中根据炉衬侵蚀情况合理控制补炉频率和单次补炉料加入量，避免因补炉集中造成大面凸起，两侧耳轴凹下现象。目前采用倒渣面生白云石补炉，基本避免了该现象。
调整氧枪参数
为达到提高供氧强度，改善对熔池搅拌效果，缩短冶炼时间，使吹炼过程更平稳的目的，对氧枪进行了改造。通过改造把氧枪出口马赫数ma从1.96提高到2.0，提高射流的出口速度；经过生产实践取得了明显效果，使单位体积内的氮气具有更高的能量。溅渣护炉依靠氮气射流作为动力，冲击炉渣使其溅到炉衬内表面形成溅渣层。氮气流股击穿熔池之后剩余的能量越大，溅渣量和溅渣高度都将增加。顶吹气体射流搅拌能还与氧枪夹角密切相关， 氧枪夹角小射流的搅拌能大，氧枪夹角大时，射流与熔渣接触面积大。因此应有一个适合的氧枪夹角。同时，提高了氮气流股对熔渣的穿透能力和对熔渣的冲击能量，解决了氮气压力不稳定造成溅渣动能衰减的不利因素，溅渣护炉效果明显改善。
强化工艺管理，加强设备管理
为了进一步提升工艺规程执行力度，严格工艺纪律，达到规范化、标准化操作，消除习惯性违章作业，降低冶炼过程对炉衬侵蚀，提高产品质量，对标挖潜增效益。几年以来，该公司炼钢厂生产工艺围绕“操作、速度、温度”核心管理问题，推行岗位标准化作业程序，完善工艺管理制度，加大日常工艺抽查及监管力度，终点 c-t 双命中率，终渣(feo)、(mgo)、r 稳定率均大幅提高；推行不倒炉放钢，连铸提速，降低出钢温度；确保溅渣护炉效果，促进炉龄进一步提升。同时，通过协调，铁水和白灰质量均有较大提高，特别是减轻炼钢 s 负荷，为转炉冶炼操作稳定创造了有利条件。
随着转炉炉龄的不断提高，对转炉设备寿命的要求也越来越高。该公司炼钢厂设备围绕“点检、五层防护体系、检修五定”核心管理问题，对设备维护、检修、操作等环节加强管理，不断探索出转炉设备和炉况管理维护新方法，杜绝炉役期间设备对炉衬风化造成等不利因素影响，转炉作业率达到95％以上。
对烟道系统标高及与转炉本体对中进行校正，日常管理加强氧枪系统对中检查，保证氧枪、氮封座与转炉对中，减轻单侧炉衬侵蚀，对转炉稳定运行起到了相当重要作用。
每班不少于两次对倒渣面和出钢面炉壳温度进行监测，避免了人工肉眼判断炉况失误情况，发现温度异常及时处理，保证了转炉稳定运行。
效 果
通过实施以上一系列措施，该公司两座转炉仍处于可正常生产状态，每天单炉可连续生产 66 炉钢。转炉设备均处于良好运行状态。2#转炉 2019年9月29日~2022年1月18日共连续生产40573炉，炉龄大幅度提高，降低了生产成本，减少了事故，增加了产量，降低了员工劳动强度，促进了炼钢综合管理水平提升，炼钢产能相关技术经济指标明显提高，达到了均衡节能减碳生产目的。
结 论
炉衬耐材和综合砌炉质量提高，以及护炉新技术的使用是提高转炉炉龄的基础，已经不是制约转炉炉龄的关键因素。
优化炼钢系统参数、严格工艺控制、降低出钢温度、提高溅渣效果，是提高炉龄的关键。
转炉护炉时间在转炉生产中占的比例已经达到可忽略不计的程度，转炉连续生产已成可能，但对设备管理要求越来越高。
提高炉龄可以降低生产成本、提高生产效率、减少事故、增加产量和降低员工劳动强度，促进炼钢综合管理水平提升。
转炉炉龄提高，促进转炉炼钢工序降本增效及节能减碳，实现了炼钢系统低成本、低能耗、高效率、均衡生产的目的。（中国冶金报社）
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