溅渣护炉溅渣护炉原理溅渣护炉工艺是把氮气通过氧枪吹入炉膛，高速氮气流股与渣面相遇后把一部分炉渣击碎成尺寸不等的液滴向四周飞溅。

由于流股的能量高，把熔池渣层击穿并形成凹坑，氮气流股遇到炉底后以一定角度形成反射气流，反射气流与渣坑表面的磨擦作用会带起一部分渣滴，使其飞到炉壁上。

通过这样的连续吹氮气，炉渣温度不断下降，渣滴不断黏附在炉衬上，直到溅渣操作结束。

由于炉渣的分熔现象（也叫选择性熔化或异相分流），是指附着于炉衬表面的溅渣层，其矿物组成不均匀，当温度升高时，溅渣层中低熔点物首先熔化，与高熔点相相分离，并缓慢地从溅渣层流淌下来；而残留于炉衬表面的溅渣层为高熔点矿物，反而提高了溅渣层的耐高温性能。

在溅渣层的形成过程中，经过多次“溅渣-熔化-溅渣”的循环和反复使溅渣层表面一些低熔点氧化物发生“分融”现象。

使溅渣层MgO结晶和C2S(2CaO·SiO2)等高熔点矿物逐渐富集，从而提高了溅渣层的抗高温性能，炉衬得到保护。

溅渣层保护炉衬的机理（1）对镁碳砖表面脱碳层的固化作用吹炼过程中镁碳砖表面层碳被氧化，使MgO颗粒失去结合能力，在熔渣和钢液的冲刷下大颗粒MgO松动→脱落→流失，炉衬被蚀损。

溅渣后，熔渣渗入并充填衬砖表面脱碳层的孔隙内，或与周围的MgO颗粒反应，或以镶嵌固溶的方式形成致密的烧结层。

由于烧结层的作用，衬砖表面大颗粒的镁砂不再会松动→脱落→流失，从而防止了炉衬砖的进一步被蚀损。

（2）减轻了熔渣对衬砖表面的直接冲刷蚀损溅渣后在炉衬砖表面形成了以MgO结晶，或C2S和C3S为主体的致密烧结层，这些矿物的熔点明显地高于转炉终点渣，即使在吹炼后期高炉温度下不易软熔，也不易剥落。

因而有效地抵抗高温熔渣的冲刷，大大减轻了对镁碳砖炉衬表面的侵蚀。

（3）抑制了镁碳砖表面的氧化，防止炉村砖体再受到严重的蚀损溅渣后在炉衬砖表面所形成的烧结层和结合层，质地均比炉衬砖脱碳层致密，且熔点高，这就有效地抑制了高温氧化渣，氧化性炉气向砖体内的渗透与扩散，防止镁碳砖体内部碳被进一步氧化，从而起到保护炉衬的作用。

（4）新溅渣层有效地保护了炉衬-溅渣层的结合界面新溅渣层在每炉的吹炼过程中都会不同程度的被熔损，但在下一炉溅渣时又会重新修补起来，如此往复循环地运行，所形成的溅渣层对炉衬起到了保护作用。

溅渣护炉工艺（1）熔渣成分的调整转炉采用溅渣护炉技术后，吹炼过程更要注意调整熔渣成分，要做到“初期渣早化，过程渣化透，终点渣做黏”；出钢后熔渣能“溅得起，粘得住，耐侵蚀”。

为此应控制合理的w(MgO)，使终点渣适合于溅渣护炉的要求。

终点渣的成分决定了熔渣的耐火度和黏度。

影响终点渣耐火度的主要组成是MgO、TFe 和碱度w(CaO)/w(SiO2)；其中w(TFe)波动较大，一般在10％～30％范围内。

为了溅渣层有足够的耐火度，主要应调整熔渣的w(MgO)。

表4-30为终点渣w(MgO)推荐值。

表1 终点渣w(MgO)推荐值终渣w(TFe)/％8～11 15～22 23～30终渣w(MgO)/％7～8 9～10 11～13根据理论分析与国外溅渣护炉实践来看，在正常情况下，转炉终点渣w(MgO)应控制在表1所示的范围内，以使溅渣层有足够的耐火度。

溅渣护炉对终点渣w(TFe)并无特殊要求，只要把溅渣前熔渣中w(MgO)调整到合适的范围，w(TFe)的高低都可以取得溅渣护炉的效果。

如果终点渣w(TFe)较低，渣中C2F量少，RO 相的熔化温度就高。

在保证足够耐火度情况下，渣中w(MgO)可以降低些。

终点渣w(TFe)低的转炉溅渣护炉的成本低，也容易获得高炉龄。

调整熔渣成分有两种方式：一种是转炉开吹时将调渣剂随同造渣材料一起加入炉内，控制终点渣成分，尤其是w(MgO)达到目标要求，出钢后不必再加调渣剂；倘若终点熔渣成分达不到溅渣护炉要求，则采用另一种方式，出钢后加入调渣剂，调整w(MgO)含量达到溅渣护炉要求的范围。

常用的调渣剂有轻烧白云石、生白云石、轻烧菱镁球、冶金镁砂、菱镁矿渣和高氧化镁石灰等。

调渣剂的作用主要是提高渣中MgO含量，选择调渣剂时，首先考虑MgO的含量多少。

综合考虑提出MgO质量分数的概念，用以比较调渣剂中MgO含量的高低。

MgO质量分数的定义如下：MgO质量分数（％）=w(MgO)/{1－w(CaO)＋B×w(SiO2)} （4-26）式中，w(MgO)、w(CaO)、w(SiO2)分别为调渣剂的MgO，CaO，SiO2实际含量；B为炉渣碱度，可取B=3.5。

根据MgO含量选择调渣剂，应以冶金镁砂、轻烧菱镁球、轻烧白云石和含镁石灰为宜（MgO 质量分数不小于50％）。

显然，从成本考虑时，调渣剂应选择价格便宜的；从以上这些材料对比来看，生白云石成本最低；轻烧白云石和菱镁矿渣粒价格比较适中；高氧化镁石灰、冶金镁砂、轻烧菱镁球的价格偏高。

（2）合适的留渣量合适的留渣数量就是指在确保炉衬内表面形成足够厚度溅渣层，还能在溅渣后对装料侧和出钢侧进行摇炉挂渣即可。

形成溅渣层的渣量可根据炉衬内表面积，溅渣层厚度和炉渣密度计算得出。

溅渣护炉所需实际渣量可按溅渣理论渣量的1.1～1.3倍进行估算。

炉渣密度可取3.5t/m3，公称吨位在200t以上的大型转炉，溅渣层厚度可取25～30mm；公称吨位在1OOt以下的小型转炉，溅渣层的厚度可取15～20mm。

留渣量计算公式为：CBAKQ⋅⋅⋅=s（4-27）式中sQ——留渣量，t/炉；K——渣层厚度，m；A——炉衬的内表面积，m2；B——炉渣密度，t/m3；C——系数，一般取1.1～1.3。

不同公称吨位转炉的溅渣层重量如表2所示。

表2 不同吨位转炉溅渣层重量溅渣层重量/t 转炉吨位/t溅渣层厚度/mm10 15 20 25 3040 1.8 2.7 3.680 4.41 5.98140 8.08 10.78 13.48250 13.11 16.39 19.7300 17.12 21.4 25.7根据国内溅渣的生产实践，合理的留渣量也可根据转炉的具体容量按式（4-28）计算：nWQ301.0s=（n=0.583～0.650）（4-28）式中sQ——转炉留渣量，t/炉；W——转炉公称吨位，t。

（3）溅渣工艺①直接溅渣工艺即以炼钢过程中调整炉渣为主，出钢后基本不再调渣，直接进行溅渣操作。

直接溅渣工艺适用大型转炉，要求铁水等原材料条件比较稳定，吹炼平稳，终点控制准确，出钢温度较低。

其操作程序是：a.吹炼开始在加入第一批造渣材料的同时，加入大部分所需的调渣剂；控制初期渣w(MgO)在8％左右，可以降低炉渣熔点，并促进初期渣早化。

b.在炉渣“返干期”之后，根据化渣情况，再分批加入剩余的调渣剂，以确保终点渣w(MgO)达到目标值。

c.出钢时，通过炉口观察炉内熔渣情况，确定是否需要补加少量的调渣剂；在终点碳、温度控制准确的情况下，一般不需再补加调渣剂。

d.根据炉衬实际蚀损情况进行溅渣操作。

并确定是否需要对炉衬上的特殊部位进行喷补，以保证溅渣护炉的效果和控制良好炉型。

宝钢由于采用了复合吹炼工艺和大流量供氧技术，熔池搅拌强烈，终点渣w(TFe)在18％左右，为适应溅渣需要，w(MgO)由6.8％提高到10.3％，出钢温度在1640～1650℃，终点一般不需调渣直接溅渣。

②出钢后调渣工艺即在炼钢结束后，根据炉渣状况适当加入少量调渣剂用以降低炉渣过热度，提高炉渣黏度，然后进行溅渣。

出钢后调渣工艺适用于中小型转炉。

由于中小型转炉的出钢温度偏高，因此熔渣的过热度也高。

再加上原材料条件不够稳定，往往终点后吹，多次倒炉，致使终点渣w(TFe)较高，熔渣较稀；w(MgO)也达不到溅渣的要求，不适于直接溅渣。

只得在出钢后加入调渣剂，改善熔渣的性态，以达到溅渣的要求。

用于出钢后的调渣剂，应具有良好的熔化性和高温反应活性，较高的w(MgO)，以及较大的热焓，熔化后能明显、迅速地提高渣中w(MgO)和降低熔渣温度。

其吹炼过程与直接溅渣操作工艺相同；出钢后的调渣操作程序如下：a.终点渣w(MgO)控制在8％～10％。

b.出钢时，根据出钢温度和炉渣状况，决定调渣剂加入的数量，进行炉后调渣。

c.调渣后进行溅渣操作。

出钢后调渣的目的是使熔渣MgO 含量达到饱和值，提高其熔化温度，同时由于加入调渣冷料吸热，从而降低了熔渣的过热度，提高了黏度，以达到溅渣的要求。

若单纯调整终点渣w(MgO)，加调渣剂只调整w(MgO)达到过饱和值，同时吸热降温稠化熔渣，达到溅渣要求。

如果同时调整终点渣w(MgO)和w(TFe)，除了加入适量的含氧化镁调渣剂外，还要加一定数量的含碳材料，以降低渣中w(TFe)，也利于w(MgO)达到饱和。

(4)复吹转炉溅渣工艺在复吹转炉溅渣过程中由于底吹射流的介入，熔池中炉渣的搅动增强，底吹气体射流涌起熔渣高度与底吹气体射流搅拌能有关： ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯=p V KQT E l m v.b 8.91ln 3712ρ （4-29） 式中 v.b E ——底吹气体射流的搅拌能，W/(m 3·s)；K ——喷吹体积增加率，％；Q ——底吹气体流量(标态)，m 3/min ；T ——底吹气体温度，℃；m V ——熔池体积，m 3；l ρ——熔池液体(熔渣)密度，kg/m 3；p ——大气压力，MPa 。

理论上分析增加底吹气体流量Q，即增大底吹搅拌能，有利于溅渣。

水力学模拟实验表明，底气量变化对炉衬各高度溅渣量影响不大。

但工业实验中发现，适当的底气可防止底枪堵塞，有利于保证底枪正常操作。

(5)溅渣时间与溅渣频率①溅渣时间溅渣时间一般为2.5～4min。

溅渣时间过短，炉渣没有得到充分的冷却和混匀，炉渣条件比较差，即使溅到炉壁上，也不能很好地挂上，起不到护炉的作用。

在渣况正常的条件下，溅渣时间越长，炉衬挂渣越多，但也易造成炉底上涨和粘枪。

②溅渣频率a.开始溅渣护炉的时机。

在一个炉役中，什么时间开始溅渣护炉，要根据各厂的具体情况确定。

原则上由操作工根据对炉衬侵蚀情况的观察结果决定，若炉衬有明显的损耗，则应开始溅渣护炉。

一般从炉役的中期开始溅渣护炉，即在起始补炉时就应开始溅渣护炉。

b.溅渣的频率。

溅渣频率，即为合理溅渣的间隔炉数，是溅渣护炉的重要操作工艺参数之一。

在炉役的中期过于频繁溅渣，对炉型产生较大的影响(如炉型变小)，并将影响炼钢作业时间，反而不利。

一般应在炉役的前期就开始溅渣，可以两炉一溅，在炉衬厚度为400mm 左右时应保持炉炉溅渣，力争炉衬厚度保持在300～400mm之间，形成动态平衡，有利于形成永久炉衬。

关于溅渣频率，可以概括为“前期不溅、中期两炉一溅、中后期炉炉溅”。

(6)影响溅渣效果的因素炉内溅渣效果的好坏，可从通过溅粘在炉衬表面的总渣量和在炉内不同高度上溅渣量是否均匀来衡量。