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轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐技術(shù)與復(fù)吹煉鋼技術(shù)，并列為現(xiàn)代煉鋼工藝的兩項(xiàng)重大新技術(shù)。我國(guó)冶金工作者借鑒國(guó)外轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐的技術(shù)思想，迅速開發(fā)了適合于中國(guó)國(guó)情的各種轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐技術(shù)，廣泛推廣采用，并獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)采用轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐技術(shù)的8年里，爐齡發(fā)生了質(zhì)的飛躍，與采用濺渣技術(shù)前相比，我國(guó)轉(zhuǎn)爐齡提高了5-10倍，轉(zhuǎn)爐爐齡已不是制約轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)能力發(fā)展的瓶頸。目前我國(guó)轉(zhuǎn)爐平均爐齡已接近萬爐，最高爐齡已達(dá)2．67萬爐(武鋼)，同時(shí)我國(guó)在小型轉(zhuǎn)爐、半鋼冶煉轉(zhuǎn)爐及復(fù)吹轉(zhuǎn)爐領(lǐng)域的濺渣護(hù)爐技術(shù)，走在世界前列，形成具有中國(guó)特色的專利技術(shù)。
我國(guó)轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐技術(shù)現(xiàn)狀及特點(diǎn)
1 我國(guó)轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐技術(shù)現(xiàn)狀
濺渣前我國(guó)中小轉(zhuǎn)爐爐齡僅為1000-2000爐，中型轉(zhuǎn)爐爐齡僅為3000-4000爐。轉(zhuǎn)爐爐齡低已成為制約我國(guó)轉(zhuǎn)爐發(fā)揮能力、降低成本的“瓶頸”。8年來我國(guó)結(jié)合國(guó)情開發(fā)下列濺渣護(hù)爐技術(shù)：
(1) 具有增壓、調(diào)峰及防泄漏功能的氮?dú)夤⿷?yīng)、檢測(cè)及檢測(cè)控制設(shè)備；
(2) 適用高TFe、高溫爐渣的調(diào)質(zhì)、改質(zhì)材料；
(3) 適用高TFe、高溫爐渣的調(diào)質(zhì)、改質(zhì)工藝；
(4) 濺渣氮?dú)鈬姶倒に嚰盀R渣氧槍的維護(hù)技術(shù)；
(5) 結(jié)合濺渣技術(shù)的優(yōu)采用，降低煉鋼終點(diǎn)溫度及提高終點(diǎn)碳含量的工藝優(yōu)化。
2 半鋼冶煉轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐技術(shù)
(1) 半鋼冶煉的特點(diǎn)
轉(zhuǎn)爐半鋼冶煉工藝在我國(guó)攀鋼、承鋼等鋼廠采用。經(jīng)提釩后的鐵水(半鋼)具有以下特點(diǎn)：
-鐵水含碳低，一般小于3．5％，造成煉鋼熱量不足；
-鐵水Si為痕跡，煉鋼化渣困難；
-上述原因造成半鋼冶煉爐渣堿度高，為了將降低爐渣的粘度和熔點(diǎn)，采用高FeO化渣工藝，加劇對(duì)爐襯侵蝕。
(2) 半鋼冶煉濺渣技術(shù)措施針對(duì)半鋼冶煉的爐渣特點(diǎn)，開發(fā)如下濺渣工藝：
-選用合適的調(diào)渣劑，合理控制爐渣成分半鋼冶煉堿度高達(dá)5-7，造渣時(shí)加入一定量的Si02，以控制過程渣堿度。攀鋼半鋼煉鋼在吹煉前期分別加入MgO及CaO，使MgO含量達(dá)到飽和，又加速化渣。選用輕燒白云石做為調(diào)渣劑，在提高渣中CaO的同時(shí)，提高渣中MgO。同時(shí)選用富錳礦作為化渣劑，降低渣中TFe。
(-根據(jù)渣的TFe含量，合理控制終渣MgO對(duì)于高中碳鋼終點(diǎn)C較高，TFe較低(8-14％)出鋼溫度僅為1610-1640’C，終渣MgO含量控制在7-9％，就能達(dá)到終渣調(diào)質(zhì)的目的。對(duì)于低碳鋼，渣中TFe含量為15-23％。出鋼溫度高達(dá)1640-1710’C，需將MgO含量控制在9-12％，才能將渣做粘。
-優(yōu)化冶煉工藝，降低鋼中TFe半鋼煉鋼由于缺少熱量，經(jīng)常采用后吹來提高鋼水溫度，終點(diǎn)渣過氧化現(xiàn)象十分嚴(yán)重，TFe高達(dá)25-30％。采取如下措施降低終渣TFe：
�、贉p少倒?fàn)t次數(shù)，減少倒?fàn)t的熱損失。將傳統(tǒng)的“高拉補(bǔ)吹”工藝改為力爭(zhēng)“一次拉碳”成功。相同終點(diǎn)[C]含量，渣中的TFe降低2-3％。
�、诳刂七^程的爐渣堿度，避免長(zhǎng)時(shí)間高槍位，渣中的TFe可在上述的基礎(chǔ)上再降低2-3％。
(3) 半鋼冶煉濺渣效果
通過工藝優(yōu)化，攀鋼半鋼冶煉的爐齡迅速由濺渣前的2000爐提高到7000爐。采用激光測(cè)厚儀測(cè)量的結(jié)果表明，爐襯可在相當(dāng)于長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，保持了“零”侵蝕。在相同半鋼冶煉工藝條件下的承德煉鋼廠采用提釩的半鋼煉鋼，爐齡也齡迅速由濺渣前的1000爐提高到6000爐。
3 小型頂吹轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐技術(shù)
(1) 小型頂吹轉(zhuǎn)爐的技術(shù)特點(diǎn)
我國(guó)有大批公稱容量30噸以下的小型轉(zhuǎn)爐，其最大出鋼量達(dá)45噸。小型轉(zhuǎn)爐在我國(guó)已達(dá)200座以上，在我國(guó)的煉鋼生產(chǎn)能力中占較大的比重。這類轉(zhuǎn)爐具有如下特點(diǎn)：
-鐵水及副原料一般質(zhì)量較差，鐵水Si在0．4-0．9％之間較大范圍內(nèi)波動(dòng)，石灰的CaO有效較低一般小于70％；
-生產(chǎn)率高、冶煉周期短，班產(chǎn)爐數(shù)高，生產(chǎn)時(shí)間低；
-鐵水普遍不進(jìn)行預(yù)處理，轉(zhuǎn)爐冶煉脫硫、脫磷負(fù)荷大；
-無精煉設(shè)施，為適應(yīng)連鑄的節(jié)奏要求，出院鋼溫度一般偏高1690-1700℃；
-由于濺渣頻率高，N2普遍不足，一般僅維持在0．6-0．8MPa。由于上述原因，出現(xiàn)了濺渣時(shí)間短、N2氣壓力不足、爐渣溫度高及渣中TFe高等種種不利于濺渣護(hù)爐的因素。
(2)小型頂吹轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐的技術(shù)措施我國(guó)煉鋼工作者結(jié)合上述國(guó)情，開發(fā)出了適用于小型轉(zhuǎn)爐的轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐技術(shù)，主要技術(shù)要點(diǎn)如下：
-優(yōu)化氧槍結(jié)構(gòu)，由三孔槍改為四孔槍，提高出口馬赫數(shù)，提高噴吹氮?dú)獾臑R渣效率；
-除采用常規(guī)輕燒白云石等調(diào)渣劑外，普遍采用含碳爐渣改質(zhì)劑(碳含量一般在15-40％)，降低終渣的氧化鐵及溫度；
-優(yōu)化供氧制度，降低過程槍位，減少渣中TFe；
-優(yōu)化煉鋼工藝，控制過程溫度及終點(diǎn)溫度，如漣源20噸轉(zhuǎn)爐出鋼溫度已由濺渣前的1710℃降低到1700‘C以下；
-加強(qiáng)管理，減少輔助及空爐時(shí)間，減少爐內(nèi)泡鋼時(shí)間，保證足夠的濺渣頻率及濺渣時(shí)間；
-采用優(yōu)質(zhì)材料做轉(zhuǎn)爐絕熱層，減少爐殼變形，(如采用低絕熱系數(shù)的多晶纖維板)；
-采用靜態(tài)控制模型指導(dǎo)煉鋼過程的加料及供氧操作。
(3) 小型轉(zhuǎn)爐濺渣效果通過上述轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐技術(shù)及相關(guān)技術(shù)的開發(fā)，我國(guó)的小型轉(zhuǎn)爐的爐齡普遍已達(dá)10000爐，北臺(tái)、萊蕪等鋼廠爐齡已超過25000爐。
4 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐技術(shù)
(1) 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐的技術(shù)特點(diǎn)
目前，我國(guó)復(fù)吹煉鋼比已達(dá)到30％以上。轉(zhuǎn)爐采用濺渣護(hù)爐以后，爐齡大幅度提高后，造成了復(fù)吹轉(zhuǎn)爐底吹供氣元件壽命不能同步提高，使復(fù)吹比大幅度降低。使大部分爐役期內(nèi)復(fù)吹轉(zhuǎn)爐喪失了復(fù)吹功能。國(guó)外一些國(guó)家采用轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐技術(shù)后，犧牲了復(fù)吹工藝(如美國(guó))；或犧牲濺渣技術(shù)，只保留復(fù)吹工藝(如日本、歐洲等國(guó)家)，經(jīng)濟(jì)損失較大。我國(guó)冶金工作者通過多年的努力，已成功地解決了保持復(fù)吹轉(zhuǎn)爐底吹供氣元件壽命與轉(zhuǎn)爐爐齡同步，這一國(guó)際煉鋼生產(chǎn)中的重大難題。
(2) 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐的技術(shù)措施
復(fù)吹轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐其主要技術(shù)措施如下：
-利用濺渣，爐役初期快速生成爐渣一金屬蘑菇頭技術(shù)；
-爐渣一金屬蘑菇頭生長(zhǎng)控制技術(shù)，保證爐渣一金屬蘑菇頭具有良好的透氣結(jié)構(gòu)、供氣面積和生長(zhǎng)高度及抗氧化、耐高溫性能；
-底吹供氣流量的調(diào)節(jié)控制技術(shù)，保證爐渣一金屬蘑菇頭具備足夠的流量調(diào)節(jié)范圍，并能在線調(diào)整氣流量；
-復(fù)吹工藝優(yōu)化技術(shù)，保證爐渣一金屬蘑菇頭供氣達(dá)到熔池最佳攪拌條件和冶金效果。
在實(shí)際操作中，注重與具體的冶煉工藝相結(jié)合：
-復(fù)吹轉(zhuǎn)爐長(zhǎng)壽技術(shù)，將濺渣護(hù)爐工藝與底吹供氣元件維護(hù)技術(shù)相結(jié)合，可大幅度提高復(fù)吹轉(zhuǎn)爐爐齡。針對(duì)爐渣中不同的FeO含量，注重對(duì)終渣MgO含量的調(diào)整；
-冶煉前期用石灰及輕燒白云石濺渣，控制過程渣MgO含量在6-8％的范圍；
-冶煉后期采用高M(jìn)gO爐渣操作工藝，根據(jù)具體情況進(jìn)行爐渣改質(zhì)；
-濺渣注重對(duì)爐形和爐底的控制，保持良好的爐膛內(nèi)型形狀；
-在包鋼的80噸復(fù)吹轉(zhuǎn)爐上，采用鋼鐵研究總院的專利產(chǎn)品，環(huán)縫式底吹供氣元件。這種新型底吹供氣元件在體現(xiàn)出了供氣效果穩(wěn)定、不易堵塞及易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。目前這種供氣元件已在濟(jì)鋼25噸小型轉(zhuǎn)爐和本鋼二煉鋼120噸大型轉(zhuǎn)爐上使用，均取得了良好的效果。
(3) 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐效果
采用上述技術(shù)后取得了如下成果：
-復(fù)吹轉(zhuǎn)爐爐齡大幅度提高
采用復(fù)吹濺護(hù)爐技術(shù)后，武鋼及包鋼爐齡變化見下表。
表 武鋼及包鋼爐齡變化
企業(yè)名稱 武鋼二煉鋼 包鋼煉鋼廠
轉(zhuǎn)爐公稱 90 80
轉(zhuǎn)爐爐齡／爐
濺渣效益 2359 2000
容量／噸
濺渣前 14000 15000
濺渣后 2999 1500
／萬元／年
武鋼采用復(fù)吹轉(zhuǎn)爐濺渣工藝后，仍然保留復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的冶金特點(diǎn)，有利于新品種開發(fā)。兩年內(nèi)，二煉鋼先后開發(fā)出新一代取向硅鋼、電視顯像管系列用鋼、集裝箱用耐腐蝕板等31個(gè)新鋼種，占全部冶煉鋼種的10％。
包鋼煉鋼廠全部改造成復(fù)吹轉(zhuǎn)爐后，全部爐役均達(dá)到了100％復(fù)吹比。目前最高轉(zhuǎn)爐爐役爐齡已達(dá)到15000爐以上，復(fù)吹比為100％，平均復(fù)吹爐齡超過了萬爐。
包鋼煉鋼廠開發(fā)成功長(zhǎng)壽復(fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉技術(shù)以后，兩年多來復(fù)吹轉(zhuǎn)爐開發(fā)了冶煉高質(zhì)量石油套管用鋼、硬線鋼、重軌鋼、冷鍛鋼、鍛造坯等144個(gè)鋼種，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。
-長(zhǎng)壽復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的冶金效果
通常，采用轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)時(shí)熔池內(nèi)[％c][％O]濃度積作為衡量復(fù)吹冶金效果的主要標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)渣-鋼反應(yīng)是否接近平衡。
武鋼二煉鋼600℃時(shí)，[％C]·[％O]平衡的濃度積為0．0023。對(duì)于頂吹轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)[％q．(％O)=0．0032；武鋼二煉鋼原90噸復(fù)吹轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)[％C]．[％O]=0．0030；
采用濺渣工藝后實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽復(fù)吹轉(zhuǎn)爐，終點(diǎn)[％q·[％O]積可達(dá)到0．0025％。鋼渣反應(yīng)進(jìn)一步接近平衡。
隨爐齡的延長(zhǎng)，爐襯和爐底爐渣一金屬蘑菇頭變化趨于平穩(wěn)，終點(diǎn)鋼水氧含量波動(dòng)在500～550X10-6間。隨爐齡延長(zhǎng)，終點(diǎn)鋼水氧有下降趨勢(shì)。
包鋼采用長(zhǎng)壽復(fù)吹護(hù)爐工藝后，雖然爐齡超過了10000爐，但底吹供氣元件受表面生成的蘑菇頭的保護(hù)，尚未嚴(yán)重?zé)g，供氣強(qiáng)度和供氣模式仍保持不變。熔池內(nèi)C-O反應(yīng)也和開爐初期基本相同。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在原頂吹煉鋼工藝中，當(dāng)終點(diǎn)碳0．0l-0．04％、0．05-0．16％、>0．20％的范圍內(nèi)，終點(diǎn)[％C][％O] 分別為0．0020、0．0031、0．0050。采用復(fù)吹工藝后，在上述的終點(diǎn)碳范圍內(nèi),[％]·[％O]分別為0．0013、0．0027-0．0028、0．0048。復(fù)吹工藝與頂吹工藝相比，在不同終點(diǎn)碳范圍內(nèi)均有所降低。
同時(shí)由于包鋼煉鋼廠在爐役全期，實(shí)行了嚴(yán)格的底吹供氣元件的維護(hù)工藝，避免了爐底的上漲。底吹供氣元件在全爐役期保持了良好的通氣狀態(tài)，始終保持了良好的復(fù)吹效果。圖4給出了在500-9000爐齡期，鋼水終點(diǎn)的氧含量變化。
經(jīng)過回歸處理數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，在全爐役期內(nèi)鋼水的終點(diǎn)氧含量始終保持了均均衡的趨勢(shì)。在爐役的后期，仍然保持了較好的復(fù)吹冶金效果。
我國(guó)在濺渣護(hù)爐方面存在的問題
我國(guó)開展濺渣護(hù)爐技術(shù)以來，取得了舉世屬目的成績(jī)。在半鋼冶煉、小型轉(zhuǎn)爐煉鋼及復(fù)吹轉(zhuǎn)爐告待領(lǐng)域的濺渣護(hù)爐技術(shù)已走在世界的前列。但應(yīng)看到仍存在很多不足：
(1)部份企業(yè)濺渣氣源不足，其主要原因儲(chǔ)氣罐設(shè)計(jì)不夠合理，起不到應(yīng)有的調(diào)峰作用；
(2)對(duì)濺渣護(hù)爐的意義不足，不能保證足夠的濺渣頻率及時(shí)間；
(3)爐渣的調(diào)質(zhì)及改質(zhì)工藝需要進(jìn)一步優(yōu)化，根據(jù)爐渣成份的變化，及時(shí)間調(diào)整調(diào)渣工藝；
(4)為配合濺渣護(hù)爐技術(shù)的采用，冶煉造渣及供氧制度等冶煉工藝進(jìn)一步優(yōu)化。
我國(guó)濺渣護(hù)爐技術(shù)的發(fā)展方向
(1)利用煉鋼廠改造有機(jī)會(huì)，及濺渣供氮設(shè)備及時(shí)進(jìn)行必要的改造；
(2)爐渣的調(diào)質(zhì)及改質(zhì)工藝需要進(jìn)一步優(yōu)化，根據(jù)爐渣成份的變化，及時(shí)間調(diào)整調(diào)渣工藝。進(jìn)一步降低價(jià)格較高的調(diào)渣劑及改質(zhì)劑的使用。
(3)結(jié)合濺渣工藝的采用，優(yōu)化冶煉工藝。有條件的企業(yè)工作的重點(diǎn)應(yīng)為逐步采用靜態(tài)指導(dǎo)模型煉鋼型逐步采用動(dòng)態(tài)模型煉鋼。
(4)開發(fā)濺渣護(hù)爐自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在得到濺渣信號(hào)時(shí)，自動(dòng)根據(jù)爐渣狀況，采用能夠自動(dòng)控制濺時(shí)間及槍位的控制模型自動(dòng)濺渣。這方面武鋼三煉鋼已做了有益的嘗試。
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