收稿日期:2006212207; 修订日期:2007205230作者简介:李小明(19742 ),陕西洛川人,讲师.研究方向:冶金相关技术.・今日铸造 Today ’s Foundry ・转炉溅渣护炉技术的发展及现状李小明,王冠甫,杨 军(西安建筑科技大学冶金工程学院,陕西西安710055)摘要:溅渣护炉充分利用了转炉终渣并采用氮气作为喷吹动力,是转炉技术一个大的进步。
采用溅渣护炉不仅可减少炉衬蚀损、提高炉龄,而且可减轻工人劳动强度和操作费用,提高生产率。
合理控制终渣成分、留渣量、出钢温度和枪位是取得良好的溅渣护炉效果的关键技术和必备条件。
我国转炉因具有容量小、数量多、生产负荷大、半钢冶炼转炉原料条件差、热源不足、复吹转炉底吹元件寿命低等特点,使得我国溅渣护炉技术朝多元化方向发展,适宜于各种炉型和原料条件以及工艺特点的溅渣护炉技术蓬勃发展,尤其在复吹溅渣护炉技术方面,已达到先进水平。
但转炉经济炉龄还不确定,氮气源还不足,调渣剂的成分还不能动态调整,溅渣时间和枪位还不能自动控制,今后应积极探索终渣动态调整以及溅渣自动控制等技术。
关键词:转炉;炉龄;溅渣护炉;应用中图分类号:TF713 文献标识码:A 文章编号:100028365(2007)0821140204Pr o gr e s s a n d S t a t us of BO F Pr ot e c ti o n Te c h n ol o g y b y Sla g Sp la s hi n gL I Xiao 2ming ,WANG G uan 2f u ,YANG Jun(School of Metallurgical E ngineering ,Xi ’an U niversity of Architecture and T echnology ,Xi ’an 710055,China)Abs t rac t :I t is a big progre ss for the converter using the finishing slag to prevent the furnace and thenitrogen as the splashing power.Slag splashing technology can not only reduce the furnace lining ero sion ,prolong the furnace life ,but also decrease the manual intensity and the operating co st ,thus enhance s the productivity.The key technology and e ssential conditions to obtain good splashe s effect are to control the ingredients and quantitie s of finishing slag ,the tapping temperature and the gun po sition reasonably.As the dome stic converter has low capacity ,big production load ,the bad raw materials for the semi 2steel converter ,the insu fficient heat source and low life of bottom blowing component of combined blown converter ,the slag splashing technology is developing towards the multiple direction ,so that the slag splashing technology can be suitable for various converter ,raw materials and operational characteristics.The combined blown converter has reached the advance standards.H owever the economical furnace life of converter is indefinite ,the nitrogen source for slag splashing is also insu fficient ,the ingredient of slag modifier cannot be adjusted dynamically ,the splashing time and the gun po sition cannot be controlled automatically ,so the finishing slag dynamic adjusting and automatic control technologie s should be developed in the future.Ke y w ords :BOF ;Company life ;Slag splashing ;Application 炉龄是转炉炼钢的一项综合技术经济指标。
高温、高氧化性的炉渣对炉衬的机械冲刷和化学侵蚀是造成炉衬蚀损的主要原因。
为了提高炉龄,炼钢工作者相继对炉衬砖材质、砌筑方法、补炉技术、溅渣技术等进行了研究和开发。
1983年普莱克斯公司获得了溅渣专利[1,2],但直到20世纪90年代以后,溅渣护炉技术才随着耐火材料质量的改进而蓬勃发展起来。
本文从溅渣护炉的基本原理出发,讨论影响溅渣护炉效果的几个主要因素,并结合我国转炉的特点,分析我国在小型转炉、半钢冶炼转炉以及复吹转炉溅渣护炉方面取得的技术进步,同时分析我国溅渣护炉存在的问题及今后的发展方向。
1 溅渣护炉原理及优势溅渣护炉的基本原理,是在转炉出完钢后加入调渣剂,使其中的MgO 与炉渣产生化学反应,生成一系列高熔点物质,被通过氧枪系统喷出的高压氮气喷溅到炉衬的大部分区域或指定区域,粘附于炉衬内壁逐渐冷凝成固态的坚固保护渣层,并成为可消耗的耐材《铸造技术》08/2007李小明等:转炉溅渣护炉技术的发展及现状层。
转炉冶炼时,保护层可减轻高温气流及炉渣对炉衬的化学侵蚀和机械冲刷,以维护炉衬、提高炉龄并降低耐材包括喷补料等消耗。
氧气顶吹转炉溅渣护炉是在转炉出钢后将炉体保持直立位置,利用顶吹氧枪向炉内喷射高压氮气(1.0M Pa),将炉渣喷溅在炉衬上。
渣粒是以很大冲击力粘附到炉衬上,与炉壁结合的相当牢固,可以有效地阻止炉渣对炉衬的侵蚀。
复吹转炉溅渣护炉是将顶吹和底吹均切换成氮气,从上、下不同方向吹向转炉内炉渣,将炉渣溅起粘结在炉衬上以实现保护炉衬的目的。
溅渣护炉充分利用了转炉终渣并采用氮气作为喷吹动力,在转炉技术上是一个大的进步,它比干法喷补、火焰喷补、人工砌砖等方法更合理,其既能抑制炉衬砖表面的氧化脱碳,又能减轻高温渣对炉砖的侵蚀冲刷,从而保护炉衬砖,降低耐火材料蚀损速度,减少喷补材料消耗,减轻工人劳动强度,提高炉衬使用寿命,提高转炉作业率,减少操作费用,而且不需大量投资,较好地解决了炼钢生产中生产率与生产成本的矛盾。
因此,转炉溅渣护炉技术与复吹炼钢技术被并列为转炉炼钢的2项重大新技术[3]。
目前国外采用溅渣护炉技术的转炉炉龄已平均达到20000炉以上[4],美国伊斯帕特内陆钢公司转炉的炉龄最高已达36000炉。
国外某些钢厂的管理人员甚至认为30000炉将成为转炉的标准炉龄[5]。
国内冶金工作者在积极摸索适合自身特点的溅渣护炉工艺上取得了巨大进步,开发出了适合不同炉型和工艺条件的溅渣护炉工艺方案。
目前我国复吹转炉的炉龄已超过30000炉[6]。
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炉渣选择着重是选择合理的渣相熔点。
影响炉渣熔点的物质主要有FeO、MgO和炉渣碱度[7]。
渣相熔点高可提高溅渣层在炉衬的停留时间,提高溅渣效果,减少溅渣频率,实现多炉一溅目标。
由于FeO易与CaO和MnO等形成低熔点物质,并由MgO和FeO 的二元系相图可以看出,提高MgO的含量可减少FeO相应产生的低熔点物质数量,有利于炉渣熔点的提高。
从溅渣护炉的角度分析,希望碱度高一点,这样转炉终渣C2S及C3S之和可以达到70%～75%。
这种化合物都是高熔点物质,对于提高溅渣层的耐火度有利。
但是,碱度过高,冶炼过程不易控制,反而影响脱磷和脱硫效果,且造成原材料浪费,还容易造成炉底上涨。
实践证明,终渣碱度控制在2.8～3.2为好[8]。
由于溅渣层对转炉初渣具有很强的抗侵蚀能力,而对转炉终渣的高温侵蚀的抵抗能力很差,转炉终渣对溅渣层的侵蚀机理主要表现为高温熔化,因此合理控制转炉终渣,尽可能提高终渣的熔化温度是溅渣护炉的关键环节。
合理控制终渣应着重从终渣的MgO 含量和FeO含量着手。
2.1.1 终渣MgO含量的控制在一定条件下提高终渣MgO含量,可进一步提高炉渣的熔化温度,这种高熔点炉渣在冶炼初期产生的溅渣层减轻了渣对炉衬的机械冲刷,并与渣中SiO2、FeO反应,避免了渣对炉衬的化学侵蚀;在冶炼中期,溅渣层中的MgO与炉渣中的FeO生成高熔点物质,在下一次溅渣操作中成为溅渣层的主要组成部分;同时由于溅渣层被反复利用,减少了炼钢中造渣剂的使用,降低了生产和操作成本。
因此,终渣MgO含量应在保证出钢温度前提下超过饱和值,但含量也不宜过高,以免增加溅渣护炉成本,一般控制在9%～10%[8]。
调渣剂国外一般在出钢后加入,国内由于转炉操作水平较低,炉况不稳定,终渣成分变化大,且出钢后加入调渣剂化渣不彻底,因此大多数钢厂在冶炼初期便加入化渣剂,以轻烧白云石为主,亦有采用镁质冶金石灰或菱镁矿作为化渣剂的。
2.1.2 终渣FeO控制在溅渣护炉技术中,渣中FeO含量的多少起着截然相反的作用:渣中FeO含量高,炉渣的熔点低、流动性好,容易沿衬砖内细小气孔和裂纹渗透和扩散,有利于溅渣层与炉衬砖的结合,保护炉衬不受侵蚀。
但是随着渣中FeO含量增高,由于溅渣层内FeO会与MgO反应使溅渣层中MgO相减少,导致溅渣层熔点降低,不利于溅渣层寿命提高。
国内操作一般控制在20%以下,国外由于调渣剂在出钢后加入,所以FeO 含量很高。
一般认为只要在溅渣前把渣中MgO含量调整在合适的范围内,对终渣氧化铁含量并不须特殊处理,即终渣氧化铁无论高低都可取得较好的溅渣护炉效果。