刘谦
（山钢股份莱芜分公司特钢事业部，山东 莱芜 271105）
摘要：介绍了镁碳球替代白云石在转炉冶炼中的应用，从造渣工艺、炉渣成分、过程控制等方面阐述了镁碳球替代白云石的可行性，实现了在铁水温度低、硅低等异常条件下的正常冶炼，达到维护炉体、防止钢水过氧化、节铁增钢的目的。
关键词：转炉冶炼；镁碳球；白云石；炉渣；溅渣护炉
引言
为了保护转炉炉衬，工艺规定炉渣中的氧化镁含量在8％－12％。在转炉炼钢中一般用白云石作为造渣剂增加炉渣中氧化镁的含量，以达到保护炉衬的目的，由于白云石氧化镁含量较低，就需要加入大量的白云石才能达到炉渣所需要的氧化镁含量；大量白云石的加入会造成冶炼过程温度较低，冶炼过程升温不均匀，也会导致终点温度低，过度提温造成钢水过氧化等不良现象。镁碳球化学组成为氧化镁和碳，氧化镁含量高，可以作为炉渣的调节剂，能降低炉渣的过热度，提高炉渣耐火度，对炉衬有很好的保护作用。
1 可行性分析
传统冶炼工艺使用白云石作为护炉剂来增加炉渣中氧化镁含量，对于出钢量90t渣量9t的转炉而言，炉衬侵蚀加上石灰中进入的氧化镁会使炉渣中氧化镁增加3.5％ ；按表1所示，计算得出，每炉约加入不低于2000kg白云石才能使炉渣中氧化镁含量达到8％－10％。加入大量白云石会降低钢水的物理热，使冶炼温度不富余，在现有的铁水废钢装入制度下经常出现终点温度偏低，需要补吹提温才能达到出钢温度；如果使用镁碳球每炉只需要加入800kg，转炉渣中的氧化镁就能达到8.0％－10％。
2 工艺过程改进
使用镁碳球代替白云石后，由于前期冶炼温度得到提高，整个冶炼过程枪位和加料时机会有一些变化。工作氧枪喷嘴是四孔拉瓦尔喷嘴，喉口直径32.1mm，喷吹夹角12°。正常情况下按照设定的枪位高度进行控制，在实际冶炼中根据炉况适当进行调整，来防止喷溅发生，渣料的加入视铁水等原料条件的情况而定。根据本单位各冶炼钢种的温度制度，控制好全程温度，保证前期温度不过低，使碳－氧反应正常进行，不让FeO 过分积累；中、后期温度不过高，保 证 碳－氧反应不过分剧烈而使 FeO 消耗太多，防止返干产生，防止过程温度突然下降，确保碳－氧反应正常的进行，而不会突然抑制反应的进行，防止 FeO 的过分积累。
2.1 采用留渣分批渣料加入方法
渣料的加入批量和加入时间对于成渣速度有很大的影响，应该根据炉内的温度情况和化渣情况合理地确定。采用部分留渣操作，渣料分批加入。在开吹1－2min时先一次加入石灰总量的1－1／2，第二批石灰在硅、锰氧化期基本结束，头批渣料已经化完，炉内温度有所提高、火焰已趋稳定时加入。
开吹时加入镁碳球800kg左右，渣中 MgO 含量的增加，可以形成比2CaO×SiO2 熔点 低的一些含Mg矿物，降低熔渣的熔点，有利于初期石灰的熔化。终渣 MgO 含量在8％－10％之间，是为了减轻炉体侵蚀，但这会增加炉渣粘度，影响石灰熔化，必须采取相应的化渣措施。
2.2 采用高－低－低枪位控制
因为前期由加入2000kg白云石改为加入800kg镁碳球，物理热提高约20 ℃，开吹枪位不需要低枪位提温直接高枪位化渣，然后根据化渣情况逐步降低枪位，过程枪位控制的原则是在不发生喷溅的前提下化好渣，快速去碳，保证熔池均匀升温。在碳氧激烈反应期，特别要控制好枪位，枪位过低将造成炉渣返干和严重的金属喷溅，易发生烧枪、粘枪事故，枪位控制过高，渣中FeO 较高，易造成喷溅。吹炼末期降枪至终点枪位保证压枪时间。
2.3溅渣护炉操作
出钢完毕，采用低－高－低枪位进行溅渣护炉操作，先低枪位冷却炉渣，降低炉渣过热度，吹氮30s后提高枪位500mm使炉渣均匀地粘附在炉衬上，最后降低枪位使炉渣进一步稠化提高溅渣效果。
2.4 特殊情况下的冶炼
铁水硅≤0.30％，温度小于1250 ℃，渣料 加 入量少，包括石灰、镁碳球和少量的萤石，开吹采用低枪位，供氧1.5－2min后开始加入头批渣料，目的是加快冶炼前期提温，提高熔池温度。当炉口涌出暗红、块状、黏性的低温渣时暂不加料，防止温度低，渣料集中，造成结坨；继续吹炼，等到熔池温度上来后，小批量、多批次加入二批渣料，冶炼前期的主要任务就是提高熔池温度，不把铁水硅低带来的影响留到冶炼后期解决。
3 改进后冶金效果分析
3.1 冶炼参数对比
转炉炉渣应具有一定碱度、流动性良好、合适FeO 和 MgO 含量，以保证钢水质量并 减少对炉衬的侵蚀。使用白云石和镁碳球不同情况下炉渣成分的对比如表2所示，可以看出，炉渣成分没有较大差别，均符合冶炼要求。
使用镁碳球后，通过激光测厚仪对炉衬情况进行检测，由表3可以看出炉衬各个部位厚度有所增加，通过实地观察整个炉衬内型比较平整，没有坑洼之处，尤其是出钢侧炉衬维护较好，有利于钢水出净防止存钢现象。
转炉装入制度中铁水废钢的配比一般是根据铁水废钢资源和成本的多少来制定的，当前市场条件下铁水的成本价格高于废钢价格，因此各大钢铁企业均采取节铁增钢措施来降低冶炼成本。随着废钢配比的增加入炉的物理热大大降低，终点经常过度吹氧提温才能达到出钢温度，导致钢水过氧化严重。白云石与镁碳球的冷却效果相近，但是由于镁碳球的加入量比白云石少很多，使用镁碳球代替白云石后可提高物理热约20℃，减少后吹提温操作，如表4所示。
3.2 效益分析
镁碳球替代白云石后，造渣料减少会使渣量减少，降低喷溅现象的发生次数，渣量的减少会降低金属的流失有利于提高金属收得率，降低钢铁料消耗，取得的直接经济效益就是提高金属收得率、增加出钢量、降低铁耗的效益。
2018年使用镁碳球后每吨钢降低钢铁料消耗8kg／t，如表5所示。钢铁料平均成本按1770元／吨，一年按产出 100万吨钢计算，则全年效益为：8× 1000000×1770／1000＝1416万元。取得的社会效益也很显著：由于喷溅的减少，使炉壳积渣大大减少，缩短了检修作业时对炉体积渣清理的时间，同时对炉体也起到良好的维护作用。喷溅渣的减少，减轻了炉下 作业人员的工作强度。在预防和控制喷溅攻关措施中总结出有价值的经验方法，得以推广，共同提高。
4 结束语
通过对炉渣成分、冶炼控制、炉体维护等方面的分析得出，镁碳球代替白云石是可行的，不仅有利于保护炉衬还有利于减少钢水过氧化，增大入炉废钢比，有利于节铁增钢的开展，进一步降低钢铁料消耗等。