轉(zhuǎn)爐經(jīng)濟(jì)爐齡的分析與實(shí)踐

陳代明

（中冶京誠(chéng)工程技術(shù)有限公司，北京100176）

0 引言

隨著轉(zhuǎn)爐襯磚耐火材料質(zhì)量的提高、轉(zhuǎn)爐少渣冶煉技術(shù)的應(yīng)用以及濺渣護(hù)爐工藝和技術(shù)的不斷完善，目前國(guó)內(nèi)各鋼廠轉(zhuǎn)爐爐齡逐步提高，最高爐齡提高至10 000 爐以上。轉(zhuǎn)爐爐齡是各鋼鐵企業(yè)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，能體現(xiàn)該企業(yè)的轉(zhuǎn)爐冶煉和爐體維護(hù)工藝技術(shù)的水平。但在目前鋼鐵產(chǎn)品供大于求的宏觀形勢(shì)下，各鋼鐵企業(yè)間競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，除了在品種、規(guī)格、質(zhì)量和服務(wù)上競(jìng)爭(zhēng)，更重要的是在成本上的競(jìng)爭(zhēng)。事實(shí)證明，過(guò)分追求高爐齡會(huì)造生產(chǎn)成本的升高，影響企業(yè)的總體經(jīng)濟(jì)效益。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)分析爐齡與成本的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)爐齡的高低與最佳生產(chǎn)成本是有一個(gè)平衡點(diǎn)的，這個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的爐齡我們習(xí)慣稱之為經(jīng)濟(jì)爐齡。目前經(jīng)濟(jì)爐齡生產(chǎn)模式開(kāi)始被各大鋼廠認(rèn)可，目前國(guó)內(nèi)一般經(jīng)濟(jì)爐齡約12 000 爐[1]，但各鋼鐵企業(yè)由于爐子大小、使用材料不同、產(chǎn)品和質(zhì)量要求不同、爐體維護(hù)工藝水平不同，其經(jīng)濟(jì)爐齡的水平也各有不同。

1 轉(zhuǎn)爐經(jīng)濟(jì)爐齡生產(chǎn)模式的意義

目前隨著轉(zhuǎn)爐襯磚耐材質(zhì)量的提高、濺渣護(hù)爐工藝技術(shù)的不斷完善以及轉(zhuǎn)爐冶煉工藝的的優(yōu)化，國(guó)內(nèi)各鋼廠爐齡達(dá)到10 000 爐以上已經(jīng)不是技術(shù)難題。高的爐齡可以提高轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)效率，攤薄爐襯磚耐材的成本，增加鋼的產(chǎn)量，但隨著爐齡的不斷提高，新的問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)。

1.1 轉(zhuǎn)爐噸鋼耐材成本不降反升

高的爐齡在前期可以使得噸鋼爐襯成本有所降低，但在爐役中后期，由于爐襯磚侵蝕嚴(yán)重，造成補(bǔ)爐和濺渣護(hù)爐頻次增加、單次補(bǔ)爐和濺渣的材料消耗加大，補(bǔ)爐成本增加。而轉(zhuǎn)爐爐齡的提高必須是以提高轉(zhuǎn)爐的綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為前提，使轉(zhuǎn)爐煉鋼的效益最大化。所以從綜合經(jīng)濟(jì)效益方面考慮，轉(zhuǎn)爐是需要考慮綜合經(jīng)濟(jì)爐齡問(wèn)題的。

1.2 復(fù)吹比例降低、復(fù)吹效果變差

隨著爐齡的不斷的增加，復(fù)吹元件堵塞和損壞都比較嚴(yán)重，底吹攪拌作用減弱，使得鋼中碳氧濃度積也是不斷增加。在終點(diǎn)碳相同的情況下, 碳氧濃度積高，則鋼中氧隨之增高。鋼中氧的增高：一方面會(huì)增加脫氧劑的消耗量，增加鋼的成本；另一方面降低了鋼水的純凈度，影響到了鋼的質(zhì)量，制約了高質(zhì)量、高附加值產(chǎn)品的生產(chǎn)。由此造成高爐齡所產(chǎn)生的效益被抵消，所以從復(fù)吹效果方面考慮，也是需要考慮綜合經(jīng)濟(jì)爐齡問(wèn)題。

1.3 中后期轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率明顯下降

中后期由于轉(zhuǎn)爐護(hù)爐頻次和護(hù)爐時(shí)間的延長(zhǎng)，轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)效率明顯下降，影響到了轉(zhuǎn)爐正常產(chǎn)能的發(fā)揮。另外高質(zhì)量、高附加值產(chǎn)品的生產(chǎn)，對(duì)生產(chǎn)節(jié)奏控制的要求比較嚴(yán)，而高頻次長(zhǎng)時(shí)間的補(bǔ)爐和濺渣護(hù)爐會(huì)影響到品種鋼的生產(chǎn)組織。同時(shí)過(guò)高的爐齡還會(huì)造成煉鋼廠計(jì)劃?rùn)z修的組織比較困難。因此從生產(chǎn)效率、生產(chǎn)組織以及計(jì)劃?rùn)z修角度考慮，也是需要考慮綜合經(jīng)濟(jì)爐齡問(wèn)題。

2 實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐最佳齡的方法和途徑

2.1 強(qiáng)化轉(zhuǎn)爐砌爐管理

轉(zhuǎn)爐爐襯耐材質(zhì)量、爐襯結(jié)構(gòu)和砌爐質(zhì)量對(duì)轉(zhuǎn)爐整個(gè)爐役期的爐襯壽命起著至關(guān)重要的作用。爐襯的兩個(gè)大面是整個(gè)爐襯損壞最嚴(yán)重的部分，主要是倒?fàn)t時(shí)高溫、過(guò)氧化鋼水和爐渣的侵蝕，廢鋼加入的沖擊和兌鐵的沖刷所致。因此在設(shè)計(jì)和砌筑此部位時(shí)要特別關(guān)注：一是要采用抗侵蝕性好、強(qiáng)度高的襯磚砌筑；二是按照工藝要求嚴(yán)把筑爐質(zhì)量；三是適當(dāng)增加此部位的襯磚厚度，彌補(bǔ)此部位侵蝕過(guò)快問(wèn)題。

2.2 優(yōu)化轉(zhuǎn)爐冶煉工藝

2.2.1 嚴(yán)格執(zhí)行轉(zhuǎn)爐加料操作規(guī)程

加廢鋼之前在轉(zhuǎn)爐的大面上鋪一層活性白灰，然后加入輕薄料廢鋼，最后加入大塊重廢，避免重型廢鋼直接砸在襯磚上，減少?gòu)U鋼對(duì)襯磚的危害。同時(shí)加入的白灰和廢鋼在襯磚表面形成一層保護(hù)層，可以減少兌鐵時(shí)，鐵水對(duì)加料側(cè)襯磚的沖刷造成的危害。

2.2.2 及時(shí)造好初期渣

冶煉開(kāi)始后，鐵水中Si、Mn、Fe 等物質(zhì)第一時(shí)間與氧發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程生成大量酸性物質(zhì)。此時(shí)，轉(zhuǎn)爐爐渣偏酸性，前期應(yīng)及時(shí)加入適量的白云石和熟石灰等堿性造渣劑，及時(shí)化渣提高爐渣堿度，保障渣線附近襯磚免受或減少熔渣侵蝕造成的損失。

2.2.3 出鋼前調(diào)整好終點(diǎn)渣的理化性能

出鋼前避免加入大量的含鐵物料降溫料，特別是鐵礦石等含TFeO 成分較多的物料，會(huì)嚴(yán)重降低爐渣黏度，不利于濺渣護(hù)爐的效果。如果終點(diǎn)渣黏度較低時(shí)，通過(guò)加入一些造渣劑增加爐渣MgO 含量，降低爐渣TFe 含量，從而保證后續(xù)濺渣操作有效的保護(hù)轉(zhuǎn)爐爐襯。終點(diǎn)渣最基本的要求是：堿度3.0～3.4%，MgO 含量 9～12%，TFe 含量 10～15%。另外生產(chǎn)過(guò)程中，盡量減少CaF2等對(duì)爐襯侵蝕損壞嚴(yán)重的造渣料使用。

2.2.4 提高冶煉終點(diǎn)碳、溫、磷命中率

提高煉鋼工的操作水平，提高冶煉終點(diǎn)碳、溫、磷命中率，減少鋼水過(guò)氧化和過(guò)高溫頻次。在保證脫磷效果的前提下提，盡可能提高渣中MgO 含量、降低FeO 含量，將襯磚的侵蝕程度降至最低。合理控制出鋼操作：終點(diǎn)出鋼前盡量少用降溫輔料，如果需要時(shí)可以適量加入石灰石、白云石、鐵礦石以及各種返礦作為降溫輔料；輕燒白云石是作為濺渣護(hù)爐調(diào)渣劑用，而生白云石僅作為調(diào)溫用，要結(jié)合爐渣狀況和渣成份分析，動(dòng)態(tài)調(diào)整輕燒白云石加入量；控制螢石用量，噸鋼不大于3 kg；要避免溫度大于1 700 ℃出鋼情況，減少對(duì)爐襯的侵蝕[2]。

2.3 優(yōu)化轉(zhuǎn)爐襯磚噴補(bǔ)操作

（1）爐帽、耳軸采取半干法噴補(bǔ)料進(jìn)行噴補(bǔ)維護(hù)，爐帽凹陷或掉料時(shí)可組織投補(bǔ)或倒料堆補(bǔ)；靠近耳軸部位渣線可采取噴補(bǔ)維護(hù)，出現(xiàn)凹坑使用留渣加磚方式補(bǔ)護(hù)，局部凹坑可使用自流料或其他散料；出鋼時(shí)間比新出鋼口縮短50%以上時(shí)，出鋼口要進(jìn)行整體更換，保證圓流出鋼。

（2）選用高質(zhì)量的補(bǔ)爐料，縮短補(bǔ)爐時(shí)間，延長(zhǎng)補(bǔ)爐料的使用壽命，有效提高轉(zhuǎn)爐作業(yè)率及鋼產(chǎn)量。

（3）補(bǔ)爐周期、補(bǔ)護(hù)方式、補(bǔ)爐材料、補(bǔ)爐料量、燒結(jié)時(shí)間等必須嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)操作規(guī)程。針對(duì)爐況差、爐襯薄弱的特殊時(shí)期，同一爐座要求低碳鋼連續(xù)冶煉不超過(guò)三爐[3]。

（4）爐襯受損部位在進(jìn)行噴補(bǔ)作業(yè)時(shí)，噴補(bǔ)料厚度要求不小于50 mm，并不小于10 min 的時(shí)間使其與轉(zhuǎn)爐襯磚完全熔合。鎂質(zhì)噴補(bǔ)料含水20%左右，用0.4 MPa 的壓縮空氣噴射至局部爐襯受損部位。

2.4 提高濺渣護(hù)爐的質(zhì)量

出鋼后濺渣操作階段，氧槍在轉(zhuǎn)爐內(nèi)吹入1.2 MPa 的高壓氮?dú)?，具有一定黏度和堿度的終點(diǎn)爐渣受到高速、高壓的氮?dú)鉀_擊，被沖刷到轉(zhuǎn)爐內(nèi)部各個(gè)方位爐襯上并均勻敷著形成“濺渣層”，起到保護(hù)爐襯，延緩爐襯侵蝕速度的功效。

（1）200 爐以下，根據(jù)爐況決定是否階段性濺渣；200 爐役后，開(kāi)始濺渣護(hù)爐；200～500 爐，每?jī)蔂t濺渣一次；500 爐后，實(shí)施爐爐濺渣。

用氮控制在噸鋼300 Nm3/h 左右，同時(shí)按照新舊爐襯情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，新?tīng)t可以酌情減少濺渣氮?dú)庥昧?，老爐可以酌情增加濺渣氮?dú)庥昧俊?/p>

（3）爐內(nèi)留鋼不許濺渣，低碳、高溫爐次必須調(diào)渣后進(jìn)行濺渣。

2.5 強(qiáng)化轉(zhuǎn)爐底吹元件的維護(hù)

轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程里，底吹惰性氣體的流量、壓力等通過(guò)動(dòng)態(tài)模型來(lái)實(shí)時(shí)控制，可使底吹氣體更有效的保障鋼-渣界面平穩(wěn)反應(yīng)，從而控制各種噴濺事故發(fā)生，吹煉后期的終點(diǎn)碳氧濃度積也更接近理論的平衡值。另外，底吹在降低噸鋼生產(chǎn)成本和提高鋼種質(zhì)量方面有著顯著的作用，同時(shí)也降低了生產(chǎn)事故隱患。各鋼廠對(duì)轉(zhuǎn)爐底吹工藝都制定了嚴(yán)格的操作制度，如《底吹自動(dòng)化生產(chǎn)控制系統(tǒng)操作要求》、《大廢鋼比下轉(zhuǎn)爐復(fù)吹操作規(guī)程》等。

2.5.1 控制合理的爐底厚度

轉(zhuǎn)爐爐底上漲是造成底吹孔堵塞的主要原因。因此，防止?fàn)t底上漲是維護(hù)底吹元件暢通的必要條件。爐底厚度一般控制在800 mm～1 200 mm。

（1）爐底高于上限時(shí)，堿度控制趨于中下限、降低爐渣氧化鎂含量，必要時(shí)安排化爐底操作?；癄t底可采用吹氧或加Si-Fe。

（2）爐底低于下限時(shí)，堿度控制趨于中上限、提高爐渣氧化鎂含量，低于600 mm 時(shí)組織使用自流料補(bǔ)護(hù)。

2.5.2 加強(qiáng)爐底槍的維護(hù)

（1）隨時(shí)觀察底槍狀況，發(fā)生堵塞時(shí)應(yīng)及時(shí)在轉(zhuǎn)爐操作記錄上反映。

（2）積極貫徹爐襯底部掛渣操作，保護(hù)爐渣-金屬蘑菇頭盡量平穩(wěn)的狀態(tài)。

（3）嚴(yán)格控制合理的出鋼溫度并減少爐內(nèi)鋼水等待出鋼的時(shí)間。

（4）發(fā)生底吹元件堵塞時(shí)，吹煉過(guò)程中不得停止底部供氣，必要時(shí)組織實(shí)施氧氣吹掃。

（5）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)底吹系統(tǒng)的工作情況，特別是底吹流量異常報(bào)警時(shí)，鋼出后要及時(shí)檢查底吹系統(tǒng)管路狀態(tài)，處理好底吹系統(tǒng)異常情況后，才可以進(jìn)行下一爐次的生產(chǎn)操作。

2.6 加強(qiáng)轉(zhuǎn)爐爐襯動(dòng)態(tài)監(jiān)控

（1）每日激光測(cè)量爐襯厚度一次，每周兩次對(duì)轉(zhuǎn)爐爐襯進(jìn)行全面測(cè)量，其余時(shí)間測(cè)量爐底厚度。

（2）每班接班后組織測(cè)量鋼水液面一次，要求數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)爐操作記錄上反映。

（3）爐齡中、后期要求煉鋼工每爐出鋼后都要進(jìn)行爐況檢查，并做記錄。

（4）爐況有明顯變化趨勢(shì)時(shí)，動(dòng)態(tài)調(diào)整階段補(bǔ)護(hù)爐措施，穩(wěn)定爐況，必要時(shí)下發(fā)特殊的護(hù)爐措施。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)爐經(jīng)濟(jì)爐齡生產(chǎn)模式意義的分析，明確了轉(zhuǎn)爐爐齡的提高必須是以提高轉(zhuǎn)爐的綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為前提，使轉(zhuǎn)爐煉鋼的效益和產(chǎn)能最大化從強(qiáng)化轉(zhuǎn)爐砌爐管理、優(yōu)化轉(zhuǎn)爐冶煉工藝、優(yōu)化轉(zhuǎn)爐襯磚噴補(bǔ)操作、提高濺渣護(hù)爐的質(zhì)量、強(qiáng)化轉(zhuǎn)爐底吹元件的維護(hù)、加強(qiáng)轉(zhuǎn)爐爐襯動(dòng)態(tài)監(jiān)控等方面分析了提高轉(zhuǎn)爐經(jīng)濟(jì)爐齡的措施。

通過(guò)上述措施的實(shí)施，可以有效降低轉(zhuǎn)爐冶煉和爐體維護(hù)成本，提高轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)效率和產(chǎn)能，尤其是轉(zhuǎn)爐復(fù)吹比例和復(fù)吹效果的提高，為優(yōu)質(zhì)和高附加值鋼的生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。實(shí)施經(jīng)濟(jì)爐齡生產(chǎn)模式，不但使轉(zhuǎn)爐整個(gè)爐役都可以保持良好的爐型同時(shí)還提高了轉(zhuǎn)爐耐材整個(gè)有效爐役期間的綜合壽命，有助于轉(zhuǎn)爐煉鋼實(shí)現(xiàn)低成本、高質(zhì)量、高效率的生產(chǎn)模式。