底吹供气元件的维护实践

陈代明

（中冶京诚工程技术有限公司冶金工程事业部炼钢所， 北京 100176）

1 概述

某国内钢铁集团210 t顶底复吹转炉采用环缝式底吹供气元件，最外层管直径为Φ20 mm。在吹炼过程中，炉渣在环缝形式的底吹供气元件末端较易成型蘑菇头，从而保护底吹透气元件，提高了相关透气元件和转炉的使用寿命。

底吹供气元件堵塞分为外部堵塞和内部堵塞两种。

1）外部堵塞主要是指供气元件钢管尾端的堵塞，这就要求在安装供气元件前，对每根供气元件进行测试，确认每根供气元件管路畅通且不漏气。焊接管路时为保证不带入杂物，必须逐级进行打压、吹扫、捡漏。同时在底部供气元件尾部装有过滤器，进一步防止外来杂物的堵塞[1]。

2）内部堵塞主要是指供气砖出口端部的堵塞，这就要求供气砖在炉内有液态金属或炉渣时必须不间断供气[2]。为此，在调节阀平行部位增设了旁通管路，旁通管路以手动阀控制，处于常开状态，保证每支枪前压力大于0.30 MPa。

为防止冶炼过程中，炉上掉下异物将管路砸坏，在炉体配管上要做好防护。在转炉封炉检修时，为防止底枪受热变形造成损坏，要求停炉后1.0 h，才允许关闭底部气源。

2 转炉底吹供气系统

转炉开炉前，各班次应严格执行转炉底吹系统开炉前的各项准备、检查工作和底吹供气自动、计算机及手动操作规章制度的要点，同时按照实际工况注意以下几点冶炼状况。

1）如果转炉底部底吹系统管路供氮气和氩气压力偏小，而流量偏大的现象发生，就要注意在转炉耳轴旋转接头处及炉底相关尾管等地方有无漏气现象。

2）通过对标转炉主控楼计算机HMI上的参数曲线，观察底吹气体的压力和流量变化，相关底吹供气操作是以保证底吹管路的流量为首要标准；当底吹管路气体压力超过正常值时才能保证管路气体流量，说明底吹供气元件有堵塞的倾向发生。如果转炉底吹管路气体压力不断提高，仍不能保持管道的气体流量，说明转炉底吹供气元件蘑菇头的堵塞严重，就应采取相关的合理处理措施。

3）转炉冶炼实际操作工况系统里，底吹管路的供气模式中规定的转炉冶炼装料、取样等各个工况时管路供气量是否恰当，可根据实际转炉冶炼操作工况过程中是否喷溅及相关冶炼操作是否方便，来适当调整转炉底吹管道供气气量。上述管路的气量选择原则是保证转炉底吹操作安全、方便，同时不因气量太小转炉内钢水灌入转炉的底吹供气元件。

4）转炉冶炼底吹供气模式中氮气—氩气的切换时机很关键，既要确认转炉冶炼钢水成分不增氮的含量，同时尽可能冶炼前期多吹氮气（这是由于在钢厂，生产氮气成本相对低而冷却效果较氩气效果更好，较好的冷却效果对保护转炉底吹供气元件长寿有利）。在自动操作中，转炉冶炼复吹供气模式已经有明确切换点。在转炉冶炼实际操作中，根据实际情况摸索，总结了实际操作中冶炼终点前至少5 min以上吹氩供气模式。

3 供气元件长寿命因素及对策

在以往的长寿复吹转炉冶炼技术机理研究里，底吹供气元件端部保持有良好的炉渣—金属型蘑菇头是重要的课题方向。在这些课题研发过程里，操作人员为控制好炉渣-金属型蘑菇头，保证转炉较慢的底吹供气元件侵蚀，主要的有效措施包括：缩短转炉冶炼工艺时间、缩小炉次间隔、降低转炉终点出钢温度、尽量提高转炉终点碳等。具体的操作人员可以采取如下措施。

3.1 生产管理方面

1）在转炉炉役冶炼过程的初期，通过转炉的相关挂渣操作，尽快形成转炉炉底透气元件上具有良好透气结构的蘑菇头；生产应以复吹转炉为重点，保证及时供应合格成分、温度及质量的铁水和废钢。

2）成品钢水的成分也应快分室尽快返回操作人员；以缩短转炉的冶炼周期，减少出钢等待时间，防止冶炼过程钢水温度波动剧烈。

3）操作人员应该注重保证底吹供气压力和供气的稳定连续性，严格控制转炉炉底过快的变化。合理调度转炉生产的冶炼钢种，转炉的炉底过厚，会造成转炉底部供气压力过高，这个时候需要及时清洗炉底相关渣层，使得炉底供气元件有一个较好的工况工作环境。

4）操作人员要有高度的责任感，每个班组都需要接班的时候认真检查和维护设备仪表，冶炼人员精心操作相关工艺设定的冶炼参数，时刻观察转炉复吹系统的管路气体压力、流量，转炉出钢后认真观察转炉的底吹供气元件工作状况，并采取相应的措施积极处理。

3.2 治炼操作方面

根据炼钢厂转炉生产多年的实际使用情况，转炉的冶炼操作应特别精细化，积累规范合理的操作经验。

1）尽冶炼操作人员减少冶炼过程里的补吹等不合理操作，控制低限的钢水过程温度。实行转炉钢水冶炼的高拉补吹操作；吹炼过程前期及后期保持0.06～0.10 m3/（t·min）供气强度，加强转炉钢水熔池搅拌，从而降低转炉钢水熔池及炉渣氧化性，出钢时及时送上热包。

2）尽量缩短出钢的实际等待时间，包括转炉一次命中出钢，一般正常转炉出钢倒炉、倒渣操作及钢水的取样测温取样，大概成分分析总体过程需要10 min左右，测温取样时期，正好是转炉炉膛直接接触氧化性较强的高温钢水，这些钢水正是对底吹环缝式底吹供气元件冲刷最严重的熔融高温流体，因此以上每步常规的操作都必须尽快完成。

3）尽量控制好转炉钢水冶炼过程里的温度，防止钢水一次拉碳温度偏高，用加白云石或石灰调温来实现钢水的终点温度，而操作人员应根据实际工况的铁水情况及前一个炉次的冶炼状况，用废钢调整加入量来控制恰当的冶炼过程钢水温度。

3.3 供气元件的维护

1）转炉的挂渣操作。转炉在溅渣后，每炉都前后摇炉2～3次，实现转炉的炉底及供气砖上挂一层渣，以看不见转炉的底吹原件砖缝为标准，若炉渣相关粘度偏稀，操纵人员则应酌情主动加炉渣调渣剂，以炉底透气元件能挂上较多的渣为准。

2）投补操作。当转炉底吹供气元件受熔池侵蚀较重，则操作人员可采用补炉料的方式，在相关透气元件范围进行投料填补增加透气元件的保护；若发现透气元件蘑菇过大及压力升高，操作人员适时进行转炉炉底减薄操作。

3.45 底吹供气元件复通技术

转炉长寿复吹技术可以说是重大转炉炼钢技术方向，但在复吹转炉的工作炉役期内，环缝式底吹供气元件的完整性和透气性，难免由于熔池冲刷和维护不当及各种兑铁、对废钢等工艺操作失误，造成底吹透气元件不同程度的堵塞、破坏，影响底吹元件的相关搅拌功能发挥。

在转炉的底吹供气系统中，设计安装了1套底吹空气吹堵系统。在底吹供气元件出现堵塞倾向时，实施底吹空气烧损反应的吹堵工艺操作，使堵塞的转炉底吹供气元件复通。采用该底吹复通系统应用实践后，有效地保证了转炉的供气元件长寿化。

在转炉的底吹供气系统中，复通底吹元件方法是以底吹系统管道的空气为介质气源，将压缩空气以一定的压力吹入疑似堵塞的供气元件，利用压缩空气中的氧气成分和堵塞物的燃烧反应，将底吹供气元件中的堵塞物——“渣—金属”蘑菇头在高温自耗中不断氧化剥离，使“渣—金属”蘑菇头在转炉炉底保持较好的形状，从而保证底吹供气元件实际使用寿命与炉衬达到相对同步的工况，达到真正的底吹供气元件的长寿化，一实际操作中，要求复通吹堵用车间压缩空气的压力调节范围为0.4～2.0 MPa，流量调节范围为10～280 m3/h，再根据堵塞情况使用不同的介质压力复通堵塞元件。

在确定底吹供气元件有堵塞倾向时（工作压力1.0 MPa下、流量少于50 m3/h），经采取加大底吹供气气量、炉底减薄等措施。

4 结语

大型转炉底吹供气元件长寿维护技术实际工况研究结果：保持转炉炉底200 mm的渣层厚度能够保证良好的底吹效果。并提出了转炉底吹供气原件防堵塞维护操作技术、复通技术措施。并针对该钢厂210 t转炉在实际生产中的经验的基础上提出了底吹供气方案。