解生元， 張小偉

(南京鋼鐵股份有限公司，江蘇 南京 210035)

引 言

轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)過(guò)程中，由于先加廢鋼對(duì)爐襯機(jī)械損傷嚴(yán)重再加上倒?fàn)t倒渣時(shí)高溫鋼水對(duì)轉(zhuǎn)爐大面沖刷侵蝕頻繁等原因，必須對(duì)爐襯較薄部位進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)爐操作以防止?fàn)t襯侵蝕惡化。冶金行業(yè)煉鋼生產(chǎn)中，轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量占80%以上，轉(zhuǎn)爐爐齡是轉(zhuǎn)爐煉鋼的一個(gè)重要指標(biāo)，因此加強(qiáng)爐襯維護(hù)是延長(zhǎng)爐襯壽命的重要措施。

1 轉(zhuǎn)爐爐況維護(hù)現(xiàn)狀

爐況維護(hù)一直是煉鋼工作的基礎(chǔ)任務(wù)，也是煉鋼的根本所在。南京鋼鐵股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“南鋼”)150噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐品種鋼冶煉比例大，低磷、低碳類(lèi)鋼種較多，鋼水氧化性較強(qiáng)，對(duì)爐況侵蝕比較嚴(yán)重。長(zhǎng)壽命爐齡與煉鋼產(chǎn)量一直是矛盾相互并存，因此，日常的爐況維護(hù)工作成為了重中之重，單一的自流料墊補(bǔ)方式既需要耗費(fèi)生產(chǎn)停時(shí)，又影響生產(chǎn)組織節(jié)奏。

在如今快節(jié)奏的生產(chǎn)效率大環(huán)境下，連鑄中包的使用時(shí)間較長(zhǎng)，轉(zhuǎn)爐補(bǔ)爐需要的燒結(jié)固化時(shí)間可能會(huì)使轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)中斷，因此只能在連鑄換組生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行補(bǔ)爐，如果連鑄沒(méi)有換組就無(wú)法補(bǔ)爐，特別是爐役后期，這種情況更加突出。

2 煉鋼工藝及裝備

2.1 工藝流程

南鋼板材廠主要生產(chǎn)品種為：高級(jí)別管線鋼、高強(qiáng)板、耐磨磨具鋼、壓力容器及風(fēng)塔用鋼等。

冶煉的工藝流程是：鐵水倒罐→鐵水預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐冶煉→出鋼脫氧合金化→LF精煉爐→(RH真空爐)→鈣處理→連鑄。

2.2 裝備情況

南鋼板材廠有3座150噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，3座LF鋼包精煉爐和2座RH真空精煉爐，3臺(tái)板坯連鑄機(jī)。

3 補(bǔ)爐工藝及實(shí)踐

3.1 不同的補(bǔ)爐工藝對(duì)比

根據(jù)爐襯損壞的程度和部位不同，可采用不同的護(hù)爐、補(bǔ)爐方法，傳統(tǒng)意義上轉(zhuǎn)爐一般采用以下幾種方法：

① 補(bǔ)爐料補(bǔ)爐工藝：用廢鋼斗和人工投擲方法將補(bǔ)爐料加入到爐內(nèi)并搖動(dòng)爐體，利用轉(zhuǎn)爐余熱使補(bǔ)爐料具有一定流動(dòng)性，使其鋪展在爐襯或渣層受損部位，起到保護(hù)爐襯的作用；一次需要50～60 min左右，停爐時(shí)間長(zhǎng)，制約轉(zhuǎn)爐連續(xù)生產(chǎn)；使用補(bǔ)爐料補(bǔ)爐效果好，但成本較高，污染環(huán)境，存在安全隱患。

② 濺渣護(hù)爐工藝：采用濺渣作業(yè)，利用渣中的MgO使其均勻粘貼在爐襯周?chē)瑸R渣時(shí)間短，一般為4 min左右，但無(wú)法解決兌鐵側(cè)鐵水對(duì)爐襯的沖刷，且粘貼的一層爐渣不耐侵蝕。

③ 噴補(bǔ)工藝：分濕法噴補(bǔ)和干法噴補(bǔ)兩種，可以均勻噴補(bǔ)，但需要燒結(jié)固化時(shí)間較長(zhǎng)，一般為半小時(shí)左右。

④ 生鐵塊補(bǔ)爐工藝：應(yīng)用生鐵塊的熔點(diǎn)低于廢鋼的原理，選取終渣具有一定的流動(dòng)性、且不可過(guò)氧化的爐渣，保證生鐵加入后可沉降至所需墊補(bǔ)的位置，同時(shí)保證生鐵的可粘結(jié)性，短期內(nèi)不可侵蝕脫落。其優(yōu)點(diǎn)突出，對(duì)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)冶煉周期影響很小，平均每次時(shí)間5～10 min；留渣操作，增加下一爐冶煉前期氧化性，有利于吹煉過(guò)程化渣；充分利用生產(chǎn)過(guò)程中的短暫停時(shí)，緩解了補(bǔ)爐需要時(shí)間和生產(chǎn)產(chǎn)量之間的矛盾，有利于提高產(chǎn)量，降低補(bǔ)爐耐火材料消耗，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定連續(xù)性。

3.2 生鐵塊補(bǔ)爐實(shí)踐

3.2.1 補(bǔ)爐用生鐵塊的選取及工器具

選取生鐵的塊度在40～60 cm(如圖1所示)。成分要求：w(Si)≤0.60%，w(P)≤0.150%，w(S)≤0.060%，不得混入其他雜物。

圖1 生鐵的形狀與規(guī)格

盛裝生鐵的廢鋼料槽必須保證干凈無(wú)雜物(如圖2所示)，保證補(bǔ)爐粘結(jié)效果。

圖2 補(bǔ)爐料槽保持干凈無(wú)雜物

3.2.2 終點(diǎn)爐渣的選取

補(bǔ)爐用爐渣必須具有一定的流動(dòng)性，但不可太過(guò)氧化，保證生鐵塊加入后可沉降至所需墊補(bǔ)位置，選取終點(diǎn)w(C)在0.060%～0.080%，爐渣w(TFe)在15%～18%的爐渣最為適合。同時(shí)要保證終點(diǎn)爐渣中w(MgO)≥8%，堿度R≥3.0。

如出鋼碳高或爐渣較干，爐長(zhǎng)判斷爐渣流動(dòng)性差生鐵無(wú)法沉降時(shí)，可以在出鋼結(jié)束前通知主操工，由主操工通知除塵工將一次除塵風(fēng)機(jī)手動(dòng)切換至高速狀態(tài)。出鋼結(jié)束后，將氧槍切換成吹氧模式，開(kāi)氧吹氧10～30 s以提高爐渣的流動(dòng)性后墊補(bǔ)前大面，并通知除塵工將一次除塵風(fēng)機(jī)降速恢復(fù)正常。

3.2.3 生鐵塊補(bǔ)爐操作

出鋼結(jié)束后，利用廢鋼料槽加入2～3 t生鐵，再倒出一部分爐渣，以確保爐渣覆蓋生鐵面，再根據(jù)墊補(bǔ)位置搖爐至合適的角度(補(bǔ)前大面角度90°～105°，補(bǔ)爐底角度45°～55°)，爐長(zhǎng)必須確認(rèn)爐前扇形120°范圍內(nèi)無(wú)人作業(yè)后，指揮行車(chē)工和搖爐工將生鐵塊加入并搖爐至所需墊補(bǔ)位置，通知主操工關(guān)閉爐前擋火門(mén)。保證燒結(jié)時(shí)間5～10 min后采用正常濺渣作業(yè)以確保墊補(bǔ)效果，完成補(bǔ)爐工藝。生鐵補(bǔ)爐操作法流程圖及實(shí)際應(yīng)用效果如圖3所示。

生鐵塊補(bǔ)爐的主要工藝步驟如下：①補(bǔ)爐用生鐵塊：w(Si)≤0.60%,w(P)≤0.150%,w(S)≤

圖3 生鐵補(bǔ)爐操作法流程圖及實(shí)際應(yīng)用效果

0.060%；②當(dāng)補(bǔ)爐部位侵蝕深度達(dá)到50～70 mm時(shí)進(jìn)行補(bǔ)爐，主要補(bǔ)爐部位是指轉(zhuǎn)爐兌鐵側(cè)爐襯沖刷部位；③補(bǔ)爐爐次要求鋼水終點(diǎn)質(zhì)量百分比0.060%～0.080%，鋼水保證出凈后，液態(tài)的爐渣中w(MgO)≥8%，堿度R≥3.0；④補(bǔ)爐時(shí)，將補(bǔ)爐用生鐵塊平鋪在補(bǔ)爐部位，鋪滿(mǎn)為止；⑤鋪滿(mǎn)后，搖爐至90～105°，使補(bǔ)爐部位的生鐵塊完全浸泡在液態(tài)的爐渣中，保持5 min以上的燒結(jié)時(shí)間至爐渣完全固化并與爐襯粘接后，進(jìn)行濺渣護(hù)爐操作，完成補(bǔ)爐工藝。

3.2.4 生鐵補(bǔ)爐安全確認(rèn)

補(bǔ)爐作業(yè)完成后下一爐出鋼作業(yè)時(shí)，由于高溫氣流和鋼水的沖刷，可能會(huì)有部分生鐵塊脫落至爐內(nèi)渣液面上，造成鋼渣飛濺出爐口。為確保出鋼過(guò)程中人員和設(shè)備的安全，出鋼作業(yè)過(guò)程中必須保證爐后擋火門(mén)120°范圍內(nèi)禁止有人停留、穿行和作業(yè)。

3.3 實(shí)際效果和創(chuàng)造的價(jià)值

(1)轉(zhuǎn)爐經(jīng)濟(jì)爐齡目標(biāo)效益達(dá)到最大化，由原先設(shè)計(jì)的6600爐延長(zhǎng)至目標(biāo)13000爐，降低爐役后期噸鋼耐火材料成本。結(jié)合轉(zhuǎn)爐底吹快換系統(tǒng)的穩(wěn)定使用，保證了全爐役階段的鋼水質(zhì)量。

(2)降低爐役后期噸鋼補(bǔ)爐料成本，轉(zhuǎn)爐耐火材料采用的是整體承包制，爐役后期噸鋼補(bǔ)爐料成本占主導(dǎo)地位，該操作法能短時(shí)間內(nèi)替代補(bǔ)爐料，達(dá)到短期內(nèi)的補(bǔ)爐效果，有利于現(xiàn)場(chǎng)正常組織生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了與耐火材料承包廠家雙方共贏的互利局面。

(3)直接經(jīng)濟(jì)效益：該方法穩(wěn)定常態(tài)化實(shí)施后每月按照1座轉(zhuǎn)爐可節(jié)約墊補(bǔ)10次，3座爐子共30次，每次墊補(bǔ)時(shí)間按40 min計(jì)，可節(jié)約生產(chǎn)時(shí)間30×40=1200 min，每爐鋼冶煉周期按40 min計(jì)，每月可創(chuàng)造生產(chǎn)1200÷40=30爐鋼，一爐出鋼量按156噸計(jì)算，每月產(chǎn)量可提高30×156=4680噸。按目前噸鋼效益200元計(jì)算，年直接經(jīng)濟(jì)效益為：12×4680×200=1123.2萬(wàn)元

(4)社會(huì)效益。①采用生鐵塊補(bǔ)爐后，不會(huì)造成額外的物料消耗，生鐵熔化后變成鐵水，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成鋼水，可間接提高鋼水收得率。②生鐵補(bǔ)爐結(jié)合留渣操作后，有利于提高吹煉前期氧化性，減少輔料消耗，進(jìn)一步降低煉鋼噸鋼成本。③減少了因補(bǔ)爐料的使用導(dǎo)致冒煙環(huán)境污染問(wèn)題，同時(shí)避免了燒結(jié)時(shí)間不足引發(fā)的塌料安全事故。

4 結(jié)束語(yǔ)

生鐵塊補(bǔ)爐工藝在南鋼得到了穩(wěn)定常態(tài)化實(shí)施后，節(jié)約了補(bǔ)爐料耐火材料消耗，縮短了補(bǔ)爐時(shí)間，提高了轉(zhuǎn)爐作業(yè)率，減少了補(bǔ)爐時(shí)的環(huán)保問(wèn)題，預(yù)計(jì)年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益為1123.2萬(wàn)元。