罗源奎¹，吕凯辉²

( 1． 三安钢铁有限公司炼钢厂，福建泉州362411;

2． 三安钢铁有限公司生产能源管理部，福建泉州362411)

摘要: 福建三安钢铁有限公司炼钢厂钢水中w( O) 较高，导致转炉炉底侵蚀严重，炉底维护次数多、时间长、耐材费用高、转炉作业率低。针对这个问题，在炉底维护时采用快补操作，每次炉底维护时间从原来的120 min缩短至目前的7 min，有效提高了转炉作业率。在相同冶炼条件下，炉底的耐材消耗得到大幅度降低，吨钢耐材消耗从0． 51 kg降到0． 24 kg。

关键词: 炉底侵蚀; 炉底快补; 氧含量; 耐材消耗

转炉炉底是转炉炉体主要组成部分，它在转炉冶炼过程中始终处于高温、负重状态。福建三安炼钢厂使用氧气顶底复吹转炉，是可拆卸炉底的转炉。三安炼钢厂年产粗钢260 万t，有3 座50 t转炉。由于三安炼钢厂所炼的钢水74 %都属于低碳、低磷、氧化性强的钢种，要求终点w( C) ≤0． 06 %，w( P) ≤ 0． 03 %，出钢温度1 640 ～1 660 ℃，造成钢水中w( O) 较高，达到( 600 ～950) × 10 － 6，导致转炉炉底侵蚀情况严重。2015年5 月份，炼钢满负荷生产转炉炉底维护时间高达3 467 min，炉底维护吨钢消耗耐材0． 51 kg，生产组织不理想，转炉作业率为90． 17 %。

1 存在的问题

铁水产量受高炉炉料质量、炉内顺行、产量计划及市场情况影响波动较大( 见表1) 。当高炉铁水量偏高时，炼钢厂只有提高生产节奏、减少护炉时间，才能达到铁水进出平衡，确保生产的稳定运行。

2 影响转炉炉底的因素分析

2． 1 终渣氧化性

终渣氧化性与钢水氧含量呈线型关系，转炉终点碳越低，炉渣氧化性( FeO + MnO) 越强，钢水氧含量增加，特别是当w( C) ≤0． 05 % 后，碳氧关系如图1 所示( 溶解氧) 。

炼钢厂由于钢种原因使终点氧含量过高，其中w( C) ≤0． 045 % 的冶炼炉数占总冶炼炉数比例的78 %以上，造成转炉炉底侵蚀情况严重。

2． 2 枪位不理想

2． 2． 1 吹炼枪位

枪位过高，氧射流冲击面积大，冲击深度减小，熔池搅拌减弱，反应速度减慢，熔池升温速度也缓慢，渣中w( TFe) 增加，吹炼时间延长^［1］，影响生产节奏。如: 石灰生烧、过烧率较大或转炉吹炼超标铁水时，一般采取“吊枪”化渣冶炼，枪位控制不当会造成渣中w( TFe) 增加，冶炼喷溅严重。枪位过低，冲击面积小，冲击深度加大，渣中TFe 含量减少，不利化渣，易损坏炉底^［2］。如: 转炉冶炼合格铁水或需加快生产节奏时，采用压枪操作。此方法易造成氧枪、汽化烟罩结冷钢严重。

2． 2． 2 溅渣枪位

当枪位较低时，氮气对渣的冲击面积小冲击深度大，炉渣滴能量大可溅到炉口。相反当枪位较高时，氮气对渣的冲击面积大冲击深度小，炉渣溅到炉膛位置较低，易造成炉底上涨^［3］。溅渣护炉气体压力高于规定值或溅渣时氧枪枪位过低。造成气体压力高，炉底在溅渣后往往下降严重。

3 防止炉底侵蚀的措施

3． 1 控制好终渣成分和温度

3． 1． 1 终渣成分

炼钢厂钢种原因使终点氧含量过高，其中w( C) ≤0． 045 % 的冶炼炉数占总冶炼炉数比例

的68 %左右。炼钢厂要求炉渣碱度控制在2． 5 ～3． 0，w( MgO) 控制在9 %以上，以便溅渣护炉。

3． 1． 2 降低出钢温度

1) 提高钢包在线使用温度。加强钢包周转及保温效果，出台相关规定制度，执行3 机7 包周转，确保在线周转钢包温度达到1 050 ℃以上。

2) 保护浇铸。做好钢包、钢水、中包的全程保温工作，加盖大包盖、加覆盖剂、套长水口、低温应急处理等操作规范，确保生产稳定。

3) 优化生产组织。优化转炉工艺操作，保证每炉钢水成分都在内控范围，减少堵流等事故; 加强钢水衔接，提高炉机匹配工作，落实高拉速工作、提高放钢正点率、合理控制待浇时间、合理控制中包过热度; 强化生产组织，减少各生产区域的堵流、重接、回炉事故。

4) 降低设备故障。推进精细化管理和标准化操作，加强对设备的巡、点、检、加油润滑工作，大力推行计划检修和预防性维修，提高设备保障能力，确保设备的安全稳定运行，减少生产异常，为均衡高效生产提供有力支撑。

3． 2 采用合理的冶炼与溅渣枪位

3． 2． 1 冶炼枪位

保证炉底不被损坏的条件下，要有一定的冲击深度。经过摸索改进，采取了前期低氧压、低枪位操作，中后期根据实际情况调整氧压和枪位。因此，提高操作水平，控制合适的枪位、氧压、脱C 速度、过程温度及炉渣w( FeO) 对抑制喷溅有着重要的作用^［4］: 1) 枪位调节和控制要坚持早化渣、化透渣、不返干、不喷溅、均匀升温、准确控制终点的基本原则［5-7］; 2) 动枪操作要少、准、稳; 3) 脱硅脱磷期，氧枪枪位由高到低控制在2． 1 ～ 1． 7 m，脱碳升温期，枪位遵循高-低-低原则控制在2． 0 ～1． 5 m。

合理调整枪位，可以调节熔池液面和内部的搅拌作用。如果短时间内高、低枪位交替操作，还有利于消除液面上可能出现的“死角”，消除渣料成坨，加快成渣。

3． 2． 2 溅渣枪位

应用溅渣护炉技术，溅渣时间控制在3 min左右( 确保炉渣溅干) ，采取前低后高的溅渣枪位控制。落实溅渣后炉渣不具备流动性的原理，执行部分留渣操作使炉底上涨或不被侵蚀。

3． 3 炉底超出规定范围的维护方式。

3． 3． 1 加炉底灰操作

渣溅后的炉渣倒完加炉底灰( 石灰) ，使石灰沾在炉底上，可减少炉底侵蚀。

3． 3． 2 传统补炉底

大面料2 包补炉底要60 min( 效果不理想，侵蚀快) ，大面料2 包料加1 t 补炉砖补炉底需要120 min，正常可以满足生产要求( 见表2) 。

3． 3． 3 使用炉底快补

炼钢厂通过技术创新，利用生铁块渣补技术缓解了渣面护炉与生产之间的矛盾。生铁块渣补法: 利用生铁块与炉渣的粘合性，通过加入1． 8 t生铁块使炉渣冷凝粘护炉技术的应用，使垫补的部位在摇炉过程中多次挂渣，并利用生铁块抵挡加料过程中生铁废钢及铁水的冲击，从而达到护炉的目的，使炼钢吨钢耐材消耗下降0． 35 kg，从而解决了护炉与生产之间的矛盾。2016 年为稳定炉前生产节奏，在原有的基础上继续研究，摸索出适合转炉炉底快补的新技术。

4 炉底快补技术

4． 1 炉底快补原理

炉底快补是利用高温炉渣与贴补砖快速烧结，粘结在炉衬上，达到修补炉底的目的。出完钢后的炉渣具有高温、高碱度、高氧化性等特点，而贴补砖抗氧化性强，导热性好，成分见表3。

其在高温作用下，沥青由炭化到石墨化会形成一定的碳结合骨架和碳网络，将氧化镁颗粒紧密牢固地连接在一起，加快贴补砖的软化和烧结，提高烧结强度^［8］。

出完钢后的炉渣具有较好的流动性，与贴补砖混合后，能够将贴补砖之间的缝隙填满，不容易在铺设贴补砖时形成空腔，能够起到提高修补部位耐侵蚀的作用。

4． 2 高温快补的试验跟踪分析

炼钢厂根据炉渣的碱度、FeO、MgO 等含量关系，通过大量的试验( 见表4) ，摸索出适合转炉炉底快补的新技术。

多次试验表明，碱度过高，炉渣流动性下降，快补( 传统) 效果都会受到影响。试验研究得出:在确保去磷、硫效果，碱度基本控制在2． 5 ～ 3． 0较理想。此时，炉渣相组合MgO，C2 S，C3 S，均是高熔点化合物，其共晶熔化温度为1 790 ℃。三安炼钢厂正常出钢温度在1 640 ～ 1 660 ℃，可以满足快速补炉的要求。w( FeO) 低，炉渣流动性差，不利于溅渣护炉; w( FeO) 高，炉渣熔点较低，快补后耐侵蚀性能差，控制终渣中w( FeO) 显得尤为重要^［9-10］。

当MgO 含量较高时，MgO 与FeO 可形成连续的固熔体; MgO 含量低时，氧化铁就会与氧化钙生成低熔点铁酸钙。实践证明，要使溅渣层有足够的耐火度，w( FeO) 和w( MgO) 对应见表5。

为保证快补的抗耐侵蚀能力，在一定 和w( FeO) 的条件下，当w( MgO) ＞ 8． 0 %时，增加了终渣中w( MgO) ，可以提高终渣的熔点，但w( MgO) 过高会使炉渣熔点提高，影响转炉化渣和脱磷效率。炼钢厂终渣w( FeO) 平均为18 %，所以对应的w( MgO) 应该在9 % ～ 10 %。针对三安炼钢厂平均w( MgO) 只有8． 5 %的情况，快速补炉的炉次增加镁球的使用量，保证炉渣的耐火度。

4． 3 操作步骤

1) 炉底快补炉次提前通知操作工，要适当控制好碱度和渣中w( MgO) ，以提高补炉效果，要求炉渣碱度控制在2． 5 ～ 3． 0，w( MgO) 控制在9 %以上。2) 补炉砖要求干燥、干净、块度适当，避免外来杂物影响补炉效果。3) 快补炉次要保证钢水出完，炉渣要避免流动性差和高氧化性，确保补炉效果。4) 快补砖用量控制在1 t左右，块度为50 ～100 mm，可根据现场实际使用的补炉砖现有规格砖破碎成均匀小块代替加入。5) 加完补炉砖后应将炉子摇正( 垂直0°角) 等待7 min左右，下枪溅渣，进行正常操作。6) 快补后的前3 炉要操作正常，避免炉渣过氧化现象，出钢后做好溅渣护炉工作。7) 炉底快补炉次，安全防范上与传统补炉底制度一致。

5 结语

生产实践证明，采用补炉砖在高温下进行快补，每次炉底维护时间可从原来的120 min降到目前的7 min。炼钢满负荷生产下使用炉底快补技术，转炉作业效率可提高到93． 00 %，同比增加2． 83 %。在相同技术冶炼条件下，炉底的吨钢耐材消耗得到大幅度降低，从0． 51 kg降到0． 24 kg。此方法也适用于炉底与渣面( 钢面) 的接缝处，满足转炉生产及护炉要求，可提高设备检修维护率，有效提高了企业的产能释放。

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