转炉溅渣护炉工程设计与实践.doc

转炉溅渣护炉工程设计与实践姜红军摘要：转炉溅渣护炉技术是转炉护炉技术的重大进步。国家冶金局要求在本世纪末,我国60%以上的转炉采用这项技术。文中阐述了马钢第三炼钢厂转炉溅渣护炉工程的工艺设计特点及操作实践,并对溅渣护炉操作中出现的问题及经济效益进行了分析。关键词：溅渣护炉设计实践Design and Practice of Converter Lining ProtectionTechnology by Slag SplashingJiang Hongjun（Ma Anshan Iron & Steel Co.Ltd）Abstract：Converter lining protection technology by slag splashing is the significant development of converter protection technology.The Metallurgy Bureau demands that over 60% of converters in our country should adopt this technology by the end of this century.This paper introduces the process design features and practical operation of No.3 Steelmaking Plant of Ma Anshan Iron & Steel Co.Ltd, and analyzes the problems occurring in converter protection operation and the economical benefits from it.Keywords：converter lining protection by slag splashingdesignpractice1前言众所周知,转炉炉龄是炼钢生产中一项重要的技术经济指标,它与炼钢车间的产量、质量、作业率、品种、耐火材料的消耗等指标密切相关。多年来,国内外炼钢工作者为了提高转炉炉龄进行了不懈的努力,采取的主要方法是均衡炉衬及摇炉挂渣和渣补等方法。挂渣补炉只能解决转炉的两个大面(渣面、钢面),而最终对转炉寿命起决定作用的耳轴及其它部分则无法挂渣,只能采取喷补、贴补等方法,效果均不理想。因此,开发和应用提高转炉炉龄的新方法已迫在眉睫。90年代初美国LTV公司印第安纳厂开始采用溅渣护炉技术,并获得成功。在国内50t级转炉上首先采用这一技术的是太原钢铁公司第二炼钢厂,并于1996年取得成功。马钢第三炼钢厂于1997年2季度全面在三座转炉上应用溅渣护炉技术,使转炉炉龄由1996年的平均1 636,提高到1997年平均2 079 炉(最高3 169 炉)、1998年平均3 384 炉(最高4 901 炉)、1999年目前最高炉龄达到5 953 炉。2转炉溅渣护炉工艺设计特点2.1溅渣护炉工作原理溅渣护炉技术是通过氧枪将高压氮气高速吹入转炉,使炉渣喷溅到转炉耐火炉衬上。炉渣覆盖在耐火材料上,经冷却、凝固后形成固体渣层,起到代替可消耗耐火材料层的作用。该渣层可降低转炉耐火材料损耗速度,减少喷补材料消耗,从而提高转炉作业率,降低操作成本。2.2溅渣护炉工艺流程马钢第三炼钢厂溅渣护炉工艺流程见图1。图1马钢第三炼钢厂溅渣护炉工艺流程2.3溅渣护炉主要技术参数溅渣护炉主要技术参数见表1。表1马钢第三炼钢厂转炉溅渣护炉主要技术参数名称数量转炉转炉公称吨位/t座503平均出钢量/t 67平均冶炼周期/min36出钢温度/其中:模铸钢连铸钢1650167016801720转炉炉衬/mm其中:炉帽工作层厚度炉身工作层厚度550650溅渣SiO23用菱C8镁球MgO63成分S0.087(w)/%水分12.4转炉溅渣护炉工艺操作在正常吹炼下,钢水无严重过氧化发生,既可进行溅渣护炉操作。其操作顺序如下:(1)转炉出完钢,确认无钢水残留炉内,不倒余渣;(2)把转炉摇至零位;(3)把氮氧切换阀开至氮气位置。下枪吹氮(控制氮流量195 m3/min,压力0.8 MPa);(4)随吹氮过程徐徐加入500800 kg的菱镁球,如果终渣较稀可部分用生白云石代替菱镁球加入;(5)吹氮24 min,如吹渣中发现炉口有红渣粒溅出,说明溅渣已溅到炉帽部分;(6)溅渣完毕,倒尽流淌的渣,如效果好,一般无流淌的渣。为了减缓吹炼前期酸性渣对碱性炉衬的侵蚀,也可在开吹加头批渣料时,加入500800 kg镁球,并相应少加石灰料12 t,在出完钢溅渣时,可不加镁球,而加生白500 kg,吹氮溅渣操作不变。 3溅渣护炉实践马钢第三炼钢厂在转炉溅渣护炉操作中,主要控制以下几个因素:氮气喷吹参数、溅渣材料加入量、留渣量、出钢温度等。3.1氮气喷吹参数吹氮溅渣时要有合理的压力、流量和吹氮时间,氮气压力适当提高,可相应缩短吹氮时间,这样对加快生产节奏、提高钢产量十分有利,也是取得较好溅渣效果的必要条件。(1)氮气压力:0.8 MPa(2)氮气流量:195 m3/min(3)氧枪高度:2 1002 300 mm(距炉底)(4)喷吹时间:24 min3.2溅渣材料加入量未采用溅渣护炉前,马钢第三炼钢厂转炉终渣w(MgO)含量为4 %8 %,为使溅渣层有较高的耐火度,达到良好的护炉效果,通过控制冶炼过程的w(MgO)含量和调整溅渣前的炉渣成分,以获得终渣w(MgO)为8 %10 %。据此计算,溅渣材料加入量为500800 kg/炉菱镁球(详见2.4转炉溅渣护炉工艺操作)。3.3留渣量溅渣护炉需要有合适的留渣量。过低的留渣量达不到所需的溅渣厚度,影响溅渣效果,而过大的渣量会增加溅渣成本、时间,因此渣量要合适,马钢第三炼钢厂溅渣渣量控制在总渣量的50 %70 %,约5 t左右。3.4出钢温度出钢温度过高,对溅渣护炉效果将产生不利的影响。过高的出钢温度会使溅渣层融化掉,并会造成终渣较稀而加快炉衬的侵蚀。当出钢温度过高时(如大于1 700 )应控制终渣w(MgO)具有较高的过饱和度(12 %13 %),并尽可能降低渣中w(FeO)(TFe15 %,最好12 %)。3.5溅渣率当溅渣层较薄或出钢温度较高,需要有较高的溅渣率。如太钢溅渣率在70 %左右,炉龄达到5 000多炉:鞍钢溅渣率为90 %,炉龄也超过5 000炉。马钢第三炼钢厂溅渣率在80 %以上,炉龄达到了4 000炉以上。因此,在条件允许的情况下,尽可能提高溅渣率。4溅渣护炉经济效益分析(1998年与1996年比较)(1)马钢第三炼钢厂采用溅渣护炉技术前后炉龄的变化,见表2。表2溅渣护炉技术前后炉龄的变化时间/年溅渣护炉前炉龄/炉溅渣护炉后炉龄/炉1996平均16361997平均2079最高31691998平均3384最高49011999(14月)最高5953从表2中可以看出,应用溅渣护炉技术使三炼钢转炉炉龄大幅度提高。(2)转炉喷补料消耗情况,见表3。(3)转炉补炉料消耗情况,见表4。(4)调渣料消耗情况,见表5。(5)溅渣用氮气消耗情况,见表6。上述费用合计46.3万元。(6)经济效益计算溅渣后,节省转炉炉衬砖的费用,见表7。 表3转炉喷补料消耗情况时间喷补料单耗/kg.t-1喷补料单价/元.t-1年产钢量/万t.a-1降低费用/万元1996年2.17180016501998年11800200-421.2表4转炉补炉料消耗情况时间补炉料单耗/kg.t-1补炉料单价/元.t-1年产钢量/万t.a-1降低费用/万元1996年3.4150016501998年3.10500200-31.0表5调渣料消耗情况时间菱镁球单耗/kg.t-1单价/元.t-1年产钢量/万t.a-1降低费用/万元1998年1.48630200186.5表6溅渣用氮气消耗情况时间氮气单耗/m3.t-1单价/元.t-3年产钢量/万t.a-1降低费用/万元1998年7.80.2200312.0表7节省转炉炉衬砖的费用时间年度炉役数/个价格/万元(套)比上年度节省费用/万元1996年171998年10100700从表7中可看出,1998年节省炉衬砖的费用700万元,扣除转炉补炉、造渣等支出的费用46.3万元,可节省653.7万元。减少炉役检修时间降低成本：由于炉役的减少,炉役检修时间节省,1998年比1996年节省了7个炉役,共节省35天,按每天产钢2 220 t和每增产1 t钢,固定费用降低100元计,可多产钢8 万t,共降低成本800 万元。1998年经济效益分析:1998年提高炉龄共降成本653.7 万元,提高炉龄增产8 万t钢,降低成本800 万元,1998年经济效益为1453.7 万元。1999年马钢三炼钢转炉炉龄有望进一步提高,到4月止,2号转炉炉龄为5 953 炉,随着炉龄的提高,其效益会更大。 5溅渣护炉存在问题及处理措施在溅渣护炉过程中易产生的主要问题是:炉底上涨和粘枪,另外溅渣护炉安全问题也是令人关注的。5.1炉底上涨溅渣护炉易造成炉底上涨。根据马钢第三炼钢厂的经验,吹氮枪位过高、流量较小时,炉底易上涨;吹氮枪位降低,流量增大时,可降低炉底。因而可通过调整合适的吹氮枪位和流量,来控制上涨。如果炉底上涨,采取出钢后炉内留少量钢水并加入萤石或Si-Fe吹氧补救措施来熔化炉底,将炉底降下去。5.2粘枪溅渣护炉易造成粘枪。如枪上粘的仅是炉渣,很容易脱落;若是钢渣混合,就不易脱落,因而应化好过程渣,避免金属喷溅,同时出钢时一定要将钢水出尽,避免钢渣混溅,防止钢渣混粘。5.3安全问题转炉出完钢后,加入溅渣料菱镁球或生白云石,用氮气吹,氮气起了溅渣和冷却作用。大部分的渣料都均匀地附着在衬砖表面,少量没有附着在衬砖表面的渣,也因温度的降低,粘附在炉底上。对少数炉次溅渣后有流淌的残渣,一定要注意倒尽,这样再次兑铁水时不会发生安全问题。6结语(1)转炉溅渣护炉技术工艺设备简单,投资少