转炉渣补技术的应用与实践

琚泽龙 孙前进 冒建忠 豆天普

(马鞍山钢铁股份有限公司)

转炉渣补技术的应用与实践

琚泽龙 孙前进 冒建忠 豆天普

(马鞍山钢铁股份有限公司)

介绍了马钢第二钢轧总厂炼钢分厂通过控制合适炉渣成分，出钢后留取适量炉渣并加入1 t生铁块进行冷却，采取渣面挂渣护炉的方法，取得了显著效果，使补炉次数大幅下降，耐材成本达到新低，促进了炉况稳定和生产顺行。

转炉 挂渣护炉 炉渣成分

0 前言

提高转炉作业率，降低耐材成本是转炉生产的一项重要指标，同时也反映了钢厂的操作水平和综合管理水平。马钢第二钢轧总厂炼钢分厂通过控制合适炉渣成分、碱度等参数，摸索出适合转炉挂渣补炉技术的炉渣MgO含量、碱度和冷却时间等参数，利用出钢后适宜的炉渣代替补炉材料对转炉渣面进行补炉，通过加入1 t生铁块的方法使炉渣冷凝粘结，达到快速补炉的目的，即所谓的渣补，该厂渣补护炉技术的应用，使炼钢耐材成本大幅度下降。

1 装备条件及工艺参数

马钢股份有限公司第二钢轧总厂现有40 t顶底复吹转炉4座，弧形小方坯连铸机4台;连铸连轧高速线材生产线一条;连铸连轧高速棒材生产线一条;型钢生产线两条，生产钢种:普碳钢、低合金钢，平均出钢量36.8 t，平均出钢温度1665℃，年产量200万t，转炉主要参数见表1。氧枪采用拉瓦尔型三孔喷头，其主要参数见表2。

表1 40 t复吹转炉主要参数

表2 拉瓦尔型三孔喷头主要参数

2 渣补护炉原理

炉渣熔损炉衬，但同时又能起到耐火材料作用，通过控制合适的炉渣成分，利用出钢后炉渣中高熔点矿物含量，快速冷却凝固在渣面炉衬部位起到耐火材料作用，主要是由于炉渣与炉衬界面存在温度差，通过矿物间相互扩散，同类矿物重结晶，如2CaO.SiO2，MgO，3CaO.SiO2等，使炉渣与炉衬成为一个整体［1］，达到补炉的效果，减缓炉衬砖的侵蚀速度，从而达到提高转炉炉龄的目的。

3 转炉渣补技术的应用与实践

终渣成分的控制是否合理，对于渣补成功与否及耐侵蚀性影响较大，为了保证渣补效果，必须保证终渣成分控制合理，满足渣补的需要。

3.1 终渣碱度控制与优化

炉渣粘度随碱度升高而升高，从渣补的角度分析，希望碱度高一点，这样转炉终渣C2S及C3S之和可以达到70% ～75%，这种化合物都是高熔点物质，对于炉渣的耐火度有利，从MgO－CaO－SiO2三元相图中看出，在不同碱度条件下，三元相图有不同的组合和不同的固化温度，见表3［2］。

表3 碱度、相组合及对应固化温度

为了确定适合渣补的终渣成分，对50个渣补炉次的终渣成分进行取样对比分析(见表4)。

表4 渣补终渣主要参数及效果

可见，在不同碱度的条件下，由于共晶物的差别，使固化温度发生了巨大变化，随着碱度的升高，相对应的固化温度也随之升高，这对提高终渣的耐火性和耐侵蚀性都是有利的，但在试验中发现碱度过高冶炼过程“返干”频次增加，影响化渣，使炉渣流动性下降，在吹炼时为确保炉渣去磷、去硫效果，操作者会提高枪位化渣，这样使渣中的w(FeO)增加，炉渣中以FeO为主的RO相以铁酸钙低熔点物质出现，不利于渣补效果的持久，所以准备渣补的炉次终渣碱度控制在3.0～3.5，碱度过高，冶炼过程不易控制，渣补效果并不理想，且造成原材料浪费，还容易造成炉底上涨。

3.2 终渣(MgO)控制与优化

氧化铁与氧化钙所形成的化合物为低熔物质，氧化铁和氧化锰等组成的RO相融点也较低。但是MgO与FeO可以形成连续的固熔体，当FeO达到50%时，此固熔体的熔点仍高于1800℃。MgO与Fe2O3能化合生成铁酸镁，此化合物又能与MgO反应生成固熔体，都是耐高温物质，既便在Fe2O3含量达到70%时，其熔点仍在1800℃以上。如果MgO含量低氧化铁就会与氧化钙生成低熔点铁酸钙。因此终点必须保持一定的MgO含量，才能保证渣补层的抗耐侵蚀能力。

在一定R和w(FeO)的条件下，当w(MgO)≥8.0时，增加终渣中MgO含量，可以提高终渣的熔点，但MgO过高会使炉渣全碱度上升，炉渣熔点提高，不利于化渣和提高脱磷效率，为了保证冶炼过程的平稳进行，吹炼过程中MgO含量按照8% ～10%控制，渣补后，可以投甩200 kg左右的镁质投补料，增加渣中的w(MgO)，提高炉渣的熔点和耐侵蚀性能。渣中MgO含量对炉渣熔点的影响如图1所示［3］。

图1 渣中MgO含量对炉渣熔点的影响

3.3 终渣(FeO)控制

渣中(FeO)含量加剧渣补层侵蚀的主要原因是高温下C2F可以充分溶解渣补层中C2S，而MgO结晶和C3S基本不被侵蚀，因此，在渣补层的熔损过程中将会发生选择性熔化，C2S和低熔点的C2F被溶解熔化，而高熔点不易被C2F溶解的MgO结晶和C3S将被保留和富集。

炉渣中w(FeO)与碱度、吹炼过程枪位、终点状况等有着密切的关系，FeO高，炉渣内形成熔点较低共晶物，渣补后耐侵蚀性能差，所以严格控制终渣中w(FeO)显得尤为重要。

3.4 渣补护炉操作

由于复吹转炉终渣氧化铁含量较高、出钢温度高、终渣过热度大影响了溅渣护炉效果;先加废钢对渣面机械损伤严重，在倒炉测温过程中，高温钢水对渣面的冲刷侵蚀尤其严重，为防止通炉事故，必须对炉衬较薄的位置进行补炉操作，以往采用贴镁碳砖，喷入干喷料，倒镁质补炉砂方法护炉，不但污染环境，影响生产，存在安全隐患，还增加耐材成本。为此，结合实际情况制定了出钢后留适量炉渣并加生铁块快速冷却，使炉渣粘附在炉衬上代替补炉材料的护炉工艺，该方法能够快速对渣面侵蚀部位进行修补，减少了常规补炉次数，降低了耐材成本。操作步骤及要点如下:

1)渣面渣补炉次提前通知操作工，终点控制按照［C］终点≥0.07%;炉渣 R:3.3 ～3.5;MgO 含量8% ～10%。［C］终点＜0.07%，适当减少留渣量;2)为了保证渣面挂渣补炉后平整，炉渣致密度大，不进行溅渣操作。

3)将炉体摇至与炉台平面夹角约20°～30°，缓慢加入1 t渣补铁块，摇至渣面查看渣量，如渣量过大，可倒掉部分炉渣，确保合适留渣量，或先确定留渣量后再加铁块;

4)往炉内投入适量镁质投补料，冷却稠化炉渣;

5)停等5min～10min，正常加废钢继续冷却，待炉渣完全冷却凝固后兑铁水吹炼;

6)渣补第一炉要化好渣，不“返干”，过程温度控制合适，出钢后做好溅渣护炉工作;

7)生铁块渣补炉次，安全防范上与渣面大补同等重视，并执行相关安全操作规定，后续炉次出钢时，炉口前方不得有人通行。

4 效果

通过应用渣补技术，对终渣成分进行控制与优化，改进渣补护炉操作方法，减少了渣面进砂补炉次数;补炉次数下降，降低了工人劳动强度，减少了垮砂事故，增加了安全系数;采用渣补技术能够使吨钢耐材(炉衬常规维护耐材)成本下降，由去年月平均3.74元/t，下降到今年月平均2.30 元/t。按照上半年产钢100万吨计算，降低耐材成本144万元。2011年和2012年1～5月份吨钢耐材消耗对比如图2所示。

图2 2011年和2012年1～5月份吨钢耐材消耗对比

5 结语

由于受钢材市场的影响，产能不充足，使炉座有充分时间进行渣补护炉操作，采用渣面加生铁块渣补的方法代替常规进砂护炉，方法灵活有效，能够充分运用生产间隙进行护炉，在保证护炉效果的同时，降低了耐材成本，对于提高了转炉生产效率，增加产品竞争力有积极的作用。

［1］苏天森 转炉溅渣护炉技术.北京:冶金工业出版社，2002:64－66.

［2］冯捷等.转炉炼钢生产［M］.北京:冶金工业出版社，2006:213－214.

［3］丁长江等转炉溅渣护炉成渣途径的探讨.炼钢，2000，16(3):38－39.

APPLICATION AND PRACTICE OF SLAG SPRAYING IN CONVERTER

Ju Zelong Sun Qianjin Mao Jianzhong Dou Tianpu
(Maanshan Iron and Steel Stock Co.，Ltd)

Through controlling slag composition，keeping little slag after tapping，adding one ton pig iron for cooling and carrying out slag hanging furnace maintenance technology，it greatly decreased the times of patching and refractory costs and stablized furnace operating.

converter slag hanging furnace maintenance slag composition

联系人:琚泽龙，厂长，工程师，安徽.马鞍山(243000)，马鞍山钢铁股份有限公司第二钢轧总厂炼钢分厂;

2012—5—25