周 游
（南京钢铁股份有限公司，江苏 南京 210035）
摘 要：我国的金属冶炼加工行业近年发展较迅速，在当前国内市场销售上还占有了很大地比重，但是未来随着社会经济条件和科技社会水平进步，对产品质量要求可能越来越地高。而转炉作为一种新型的生产器械应运并且得到了广泛运用与推广，文章主要是对转炉溅渣工艺技术的改进研究，使设备能达到较高的生产效率，并提高产品质量。
关键词：溅渣护炉；工艺技术；优缺点
溅渣护炉工艺研究是西方国家近年来正大力研制开发并采用普及的另一项能明显提高钢转炉龄寿命年限的另一种节能新技术，我国从公元 1994 年开始已陆续开始完成了钢转炉采用溅渣护炉技术研究试验，采用和推广普及的技术发展速度也亦很快。鞍钢、首钢、宝钢、武钢、太钢集团公司等著名钢铁企业及一些全国大中型钢铁转炉厂老钢厂也都率先采用上了溅镀锌渣护炉技术，炉龄也已很大幅度地的迅速提高，取得一定的使用经济效果。其中，宝钢、首钢的平均炉龄也都均已累计超过或逾万炉。溅锌镀渣护炉技术成果的实际研究及其应用情况将是对今后稳步和提高乃至未来发展我国炼钢转炉钢的炉龄技术水平也具有一个相当地重要和借鉴意义。
1 转炉溅渣护炉工艺
1.1 转炉溅渣护炉原理
转炉炼钢法冶金是指一项完全以纯优质的铁水、废钢、铁合金材质为主要生产炼铁工艺原料，不要求直接借助外界一切外源热能替代能源，靠各种优质纯铁水物质原料本身氧化释放形成的优质纯的物理性吸热金属气体和与各种纯铁水组分间化学反应作用下产生的热量互相转换作用而得以继续在长期连续的转炉冶炼运行体系中自动循环来完成冶金生产全过程的新型冶金和炼钢冶金方法过程。溅渣护炉技术中的基本原理，是指在转炉出钢结束后，调整余留终点渣成分，利用高温使水中 MgO 含量已达到接近于饱和值或已接近到过饱和化程度时的炼钢终点渣，通过高温对水中高压氮气蒸汽的连续反复地吹溅，冷却、凝固而使在炉衬的表面上形成的薄薄一层可以直接与炉衬表面一起很好的地进行烧结处理并附着的高低熔点吹溅的焊后渣层。形成了一套对钢铁炉衬内壁有效密封的机械防腐化学保护层，减轻在高温氧化炼钢工艺的实施过程中烟气对金属炉衬壁面的长期高温机械应力腐蚀冲刷应力蚀和机械腐蚀化学应力的侵蚀，从而可最终真正达到了永久保护炉衬、提高钢铁冶炼炉龄质量等级的预期目的。
1.2 转炉烧渣护炉方法
（1）高氧化性炉渣物料的溅渣护炉方法，是采用首先需在溅炉渣料前的每吨物料中加入重量约在 30 以上或小于 100kg 的主要由优质的无烟煤渣或与其它高低氧化性能煤料所合组成的各种优质的炉渣调整剂，然后再采用或喷式或电吹式或高压氮气炉进行溅渣护炉。显然，传统技术上常用的转炉调渣剂溅渣护炉工艺要求留渣时有一次相对较多的渣量，并因此应要求在加入溅渣前需预先加入两次相对应较大量的调渣剂。最近几年，节能及环保等技术领域与有色金属冶炼行业提质改造和提高增效与节能减排的技术相关的工作要求已经变得的越来越严格，有人甚至提出来研究脱碳转炉炼钢的少渣溅渣护炉工艺，是根据工作要求并能够适应在中国和目前我国转炉炼钢推广与应用中的“双渣 + 少渣”有色金属冶炼的新工艺要求所而开发与设计生产的溅渣护炉技术操作。因此就需要认真研究在整个溅渣护炉工艺及应用环境中影响溅渣层寿命周期长短的这两个最主要的驱动影响因素，并对最终结果在贯穿整个的溅渣护炉工艺系统流程中的合理作用进行科学过程的综合控制，实现对于整个的溅渣护炉工艺生命周期过程的更加合理地科学控制和有效量化过程控制。
（2）采用安装溅渣护炉技术后，炉衬材质和本身结构的防高温性能在原则上不应有较大降低。耐火隔热墙体材料成分的选择亦对提高安装后溅渣护炉性能要求有对其造成一定限度的影响，其中墙体的总碳含量要求一般不宜过高，对在安装工艺现场上所需要使用考虑到的含低镁碳含量约有 l4%~20%的轻质高镁碳砖，碳含量要求则宜应尽量的控制在下限。进一步以适当的控制温度范围和工作压力适当降低炉渣铁粉中铁金属镁（FeO）等离子含量,合理地控制与调整溅炉渣金属粉中含铝金属（MgO）的元素含量,提高溅炉渣层熔化性温度,以有效显著的降低溅炉渣过热度。
2 溅渣护炉主要工艺因素
2.1 合理选择炉渣并进行终渣控制
由于高温溅渣层本身通常只对高温转炉初渣层本身具有一个相对来说很稳定高强韧度的高低温的抗热侵蚀的反应的能力,而实际上其自身对低温转炉终渣所产生的高温抗热侵蚀的过程中的温度变化抵抗侵蚀的响应能力同样也很差。转炉终渣层自身对其低温的溅渣层高温变化的反应抗热侵蚀机理的通常主要结果就只能表现出为高温的熔化,因此一定要尽量合理有效地来控制其低温转炉终渣,尽可能有效的来提高其终渣表面的高温和熔化渣的温度控制也是确保低温溅镀渣护炉工作成功可靠的另一个关键工艺操作和环节。合理准确的控制终渣浓度时应要注意要着重观察的指标从终渣在水中析出的总固体 MgO 含量方面和析出总金属FeO 含量方面分别着手。
2.2 合理控制留渣量
留渣量仍是较大时,采用精炼法返回余渣并逐步实现循环炉渣料的固化。留渣量还没有较大减少时的在特殊工艺情况条件指导下,留渣量可能要继续随循环炉次数的增加而呈逐年趋势增加，脱磷期按循环结束的一次炉倒渣量一般约是在 4 t（100 吨转炉）倒渣量左右来进行计算,循环后第 2 炉的总留渣总量一般大约会在 89 t 左右。留渣量温度变化波动较大,通常情况条件下溅渣护炉时间至少要适当延长一次至每次持续 6 min 左右，采用精炼渣工艺返回渣工艺可以在同时又起到了迅速冷却并固化炉渣的两个重要工艺作用。
2.3 合理控制出钢温度
控制好出钢温度，终渣温度应直接取决于炉的出钢温度，出钢温度又须严格以其完全可以满足精炼炉生产工艺上所能提的需要所求的温度范围为控制工艺前提。应能适当合理的降低钢温度，一般钢种 1620 ℃左右，需要通过 RH 炉进行真空处理的管线钢及超低碳钢在 1640 ℃以上。
3 我国转炉溅渣护炉工艺技术现状
3.1 小型转炉溅渣护炉的现状和特点
小型电炉炼钢的转炉台数在近几年内我国已平均累计发展达到每年有 200 座以上高炉台，在当时占我国总产能的小型炉炼钢企业年生产能力数比中占较大的一个比重。这类的转炉炼钢的主要铁液成分及炼钢主要的副原料中的某些一般合金成分质量指标均较差，铁液成分的 Si 值波动更大了些；高炉生产率都比较偏高，冶炼工艺过程周期又很偏短，班产炉数就偏高；同时对铁液杂质又普遍特点是不容易事先就进行杂质的预处理，转炉冶炼脱硫，脱铁排磷负荷又较大等因素；又无连续的精炼渣工艺设施，为使尽快能适应高炉连续精炼铸精渣炉的生产工艺节奏要求，出料坯钢温度要求一般均可高达约 1700C；而且高炉由于溅渣频率又太之高，N 普遍不足。这些种种制约炼钢因素同时也都使得中国多数地区小型的炼钢转炉采用的溅渣时间大都太短，炉渣温度也较高及在溅渣过程中形成的渣TFe 值很高。我国近年来许多的炼钢工程技术研究及工作者同时也会结合着本国及上述区域一些具体国情，开发或总结归纳出更大量发展了先进的并适用于全国各类地区小型钢铁冶炼和转炉的生产过程的各种炼钢转炉系统和各种溅渣护炉技术。
3.2 半钢冶炼转炉溅渣护炉的现状和特点
半钢冶炼转炉熔渣中含有大量的铁元素，是目前工业生产中最为常见的一种化学成分。该合金在高温下熔化时，会产生许多细小颗粒状或片状物，这些粉末一般以粒径小、形状不规则等多种方式存在于金属表面和其内部组织结构之中。而当它与高温气体接触后会形成一层致密坚硬且稳定坚固耐蚀性及耐磨抗氧化性能均较好的氧化物薄膜层，这种固体材料具有良好的化学稳定性、物理力学性质以及机械强度高。经过冶炼工艺设计优化，攀钢半钢化冶炼电炉的平均炉龄寿命可由溅钢渣冶炼前使用的 2000 炉提高三倍到 7000 炉。采用激光测厚仪进行测量试验的实验结果分析表明，炉衬厚可保存在相当于较长时期的某一段时间范围内，维持住“零”腐蚀。在使用一样的半钢冶炼工艺前提下的承德炼钢厂全部采用提钒技术的半钢法炼钢，炉龄寿命也随之由溅铁渣炉前的 1000 余炉提高到年 产 6000 炉以上。
3.3 复吹转炉溅渣护炉的现状和特点
（1）溅射渣护炉的主要问题是炉底上涨、底吹喷孔孔的堵塞，这问题在国内外长期未真正得到过很好有效解决。武钢、鞍钢高炉在采用了适当调整的高炉操作及工艺参数方案后也较好的地有效解决掉了炉底温度上涨高等问题，使溅炉渣高温下的复吹比能够达到了50%或以上，说明了采用了该炉技术同样可以轻松实现较高的复吹比。
（2）我国的转炉工艺技术在不断地进步，尤其是近30 年，已经从原来的单套发展到现在多品种、多功能化生产，特别是近年来一些新型材料和复合型设备被广泛使用。复吹法就是将熔渣与烧结物按一定比例混合后加入各种助剂进行搅拌凝固成膜状制品，然后再经过喷洗使之固化成粉末或颗粒状产品（主要有粉料），在其过程中就能得到薄膜的形式称为液态壁铸锭［5］ 。
（3）炉渣在转炉底段内停留的一定时间可能就可能越长，粘结及附着粘在整个转炉底段上表面的松散物料数量就有可能也越多，导致了转炉底水位快速上涨，将直接大大的影响着正常的生产与操作，堵塞了底气的喷水孔。因此，要能及时准确控制及调整控制好炉溅出的渣时间、渣量、氮气压力大小值和氮气流量，尽量的能有效减少整个转炉底水的迅速上涨。在停复吹炉后要尽力做到能尽快完全的将转炉渣吹出尽，在保证停复吹转炉渣基础的上，要能同时也尽量准确地控制并调节好炉底气压力大小和炉气流量，减少在转炉底水位线上对转炉渣物料的停留量和粘结量。在转炉底液面出现水位上涨达到太多时，可设法通过向转炉底进行吹氧，将阻碍其继续上涨的部分给侵蚀掉。
4 我国转炉溅渣护炉工艺技术的优缺点
4.1 我国转炉溅渣护炉工艺技术的优点
（1）转炉是我国的传统工艺，它具有高温、高压、耐腐蚀等特点，转炉还可以生产多种合金材料。在工业上也有广泛用途：冶炼高纯铁元素，用于钢铁行业中用好原料，如铜和镍矿石，还可用来制取防锈剂及各种化工产品等都离不开对其进行研究处理的过程。
（2）随着炉衬寿命的延长，原来更换炉衬时维修的项目如水冷烟罩、管道的清理维修、转炉驱动装置、冷却系统、除尘系统、盛钢桶车、吊车等都有相应延长服役时间问题，一些钢厂采用不同炉龄段计划维修的办法，既解决了设备影响炉龄的问题，又满足了溅渣护炉的需要，是个好办法。
4.2 我国转炉溅渣护炉工艺技术的缺点
转炉溅渣的工艺技术在我国起步较晚，但实际上也正是经过近短短几十年的持续发展，已逐步形成拥有其自己较为科学独特、成熟理论系统的和拥有广泛技术实用操作价值的工艺技术理论体系。但当前在该新理论方面的技术研究的领域里仍是会存在有很多一些新理论问题仍需要探讨亟待解决，设备本身较多复杂且也易引起机械零部件磨损。随着新炉衬服役寿命 周期的逐年的延长，原来可用于每年更换一个新炉衬的零件时需要清理与维修更换的所有其它项目如水冷烟罩、管道系统零件的需要定期进行清理维护或进行维修、转炉系统及驱动装置、冷却系统、除尘过滤系统、盛载水钢桶车、吊车系统零部件等所有项目零部件都可能存在有损坏或可能相应地出现逐年延长零件的正常服役使用时间问题。熔融对环境要求高，由于熔池中含有大量金属颗粒物导致材料容易被空气腐蚀而造成漏充等不良后果。在转炉溅渣过程中会产生高温使工件表面产生氧化和粘结，从而影响产品的质量以及使用寿命。
5 结 语
转炉应用溅渣护炉工艺技术可以大幅度提高转炉护龄，是行之有效的技术措施，也是切实可行的。溅流炉渣所沉积形成的防溅炉渣层耐蚀性通常均为较好，同时通过它还可达到明显的抑制高温炉渣衬砌砖表面基体上发生的高温热氧化或脱碳，又能同时也能起到大幅地减轻高温性或较高热的氧化性炉渣渣对炉衬砌砖面基的高温的侵蚀作用及冲刷，从而能够达到有效保护好转炉衬砖，降低了耐火砖材料本身的燃烧损耗燃烧速度，减少了喷补过程的材料的消耗，同时更能大幅度减轻炉技术工人本身的操作劳动强度，提高了炉衬材料的循环使用寿命，提高了转炉人员的现场作业质量安全率，降低企业生产成本。
参考文献
［1］李小明，王冠甫，杨军.转炉溅渣护炉技术的发展及现状［J］.铸造技术，2007，（8）：4-6.
［2］崔立镇.转炉溅渣护炉机理研究与工艺优化［J］.河北冶金， 2011，（6）：13-15.
［3］胡勋.转炉溅渣护炉的工艺原理与实际应用［J］.酒钢科技, 2012，（3）：47-49.
［4］夏学超，李新民.炼钢转炉溅渣护炉技术的应用与实践［J］. 科技风，2019，（5）：1-3.
［5］朱元涛.转炉溅渣护炉工艺的研究与应用［J］.中国金属通 报,2021，（6）：221-223.