溅渣护炉

  转炉溅渣护炉技术：是在炼钢过程中加入富镁材料，以便形成MgO达到饱和状态的终渣，其组成和性能近似耐火材料，出钢后留下部分终渣用氮气喷吹溅到炉壁上形成耐火涂层，达到护炉的目的。该技术的关键是改进造渣工艺和材料，以满足溅渣护炉的技术要求。该技术是美国LTV钢公司于1991年开发的，并于1994年在252t转炉上使用成功，炉龄达到1.5万多次，目前最高炉龄达到3万次以上。

1改渣剂   

造渣材料即改渣剂的改质与改性和添加改渣剂的时间和数量，各转炉炼钢厂均不相同。因为各转炉炼钢的熔渣成分不同，添加改渣剂的品种和数量也不同，各厂应根据生产和操作情况而定。其目的是改变MgO-C砖与熔渣之间的界面状态，使原砖-脱炭层-渣界面处于稳定，抑制了MgO-C砖的蚀损速度。

改渣剂主要有轻烧白云石、生白云石、镁白云石、轻烧镁砂和镁砂等。在生产过程中，采用上述材料并加破碎剂、发泡剂和吸热剂，粉磨成粉和压球，干燥到有一定的强度即可。改渣剂为球形的，直径为25mm～30mm。制球时加入破碎剂，投入炉内几秒钟即可粉碎与渣反应;发泡剂是能使熔渣翻滚、加快其反应速度并使渣成分均衡;吸热剂是降低终渣温度，提高其黏度及与炉衬的附着力。

某厂用自制的改渣剂，其圆球直径30mm，MgO>50%，体积密度1.8g.cm-3,含水率<1%。该改渣剂投入到炉内，迅速破碎、熔化并与熔渣反应，实施溅渣后，在炉衬上明显形成均匀的炉渣喷涂层，说明溅渣的黏度和稠度符合溅渣护炉的技术要求。表1为改渣剂使用前后渣中MgO与TFe的含量。添加改渣剂后的熔渣，铁含量平均降低2.46%，MgO含量平均升高2.45%。这表明熔渣改质明显，能实施溅渣护炉，并使炉龄显著提高。

2溅渣护炉技术特点   

溅渣护炉的技术特点有：

(1)操作简便 根据炉渣粘稠程度调整成分后，利用氧枪和自动控制系统，改供氧气为供氮气，即可降枪进行溅渣操作;

(2)成本低 充分利用了转炉高碱度终渣和制氧厂副产品氮气，加少量调渣剂(如菱镁球、终渣改性料、轻烧白云石等)就可实现溅渣，还可以降低吨钢石灰消耗;

(3)时间短 一般只需3～4min即可完成溅渣护炉操作，不影响正常生产;

(4)溅渣均匀覆盖在整个炉膛内壁上，基本上不改变炉膛形状;

(5)工人劳动强度低，无环境污染;

(6)炉膛温度较稳定，炉衬砖无急冷急热的变化;

(7)由于炉龄提高，节省修砌炉时间，对提高钢产量和平衡、协调生产组织有利;

(8)由于转炉作业率和单炉产量提高，为转炉实现“二吹二”或“一吹一”生产模式创造了条件。

3溅渣护炉操作步骤    

溅渣护炉操作步骤如下：

(1)将钢出尽后留下全部或部分炉渣;

(2)观察炉渣稀稠、温度高低，决定是否加入调渣剂，并观察炉衬侵蚀情况;

(3)摇动炉子使炉渣涂挂到前后侧大面上;

(4)下枪到预定高度，开始吹氮、溅渣，使炉衬全面挂上渣后，将枪停留在某一位置上，对特殊需要溅渣的地方进行溅渣;

(5)溅渣到所需时间后，停止吹氮，移开喷枪;

(6)检查炉衬溅渣情况，是否尚需局部喷补，如已达到要求，即可将渣出到渣罐中，溅渣操作结束。

如何有效地利用高速氮气射流将炉渣均匀地喷溅在炉衬表面，是溅渣护炉的技术关键，其效果取决于：

——熔池内留渣量和渣层厚度;

——熔渣的物化性质，包括成分、熔点、过热度、表面张力和粘度;

——溅渣气体的动力学参数，包括喷吹压力和流量，枪位及喷枪孔数和夹角等。

4溅渣护炉基本工艺参数   

1)熔池内的合适渣量

按照国内几家钢厂溅渣实践和效果表明，渣量在100kg/t较为合适。

2)炉渣性质

(1)渣成分 目前，转炉大都使用镁碳砖作为炉衬，减少炉衬侵蚀的重要措施是提高渣中MgO含量。当渣中MgO达到饱和时，炉衬中MgO溶解量就会减少，从而提高了炉衬寿命。渣中MgO含量与炉渣碱度有关，有的厂在终渣碱度(CaO/SiO2%)为3左右、MgO含量在8%左右就可以保证MgO达到炮和。国内外转炉溅渣的MgO含量一般控制在8%～l4%。

渣中FeO含量高低对炉衬侵蚀和溅渣效果有很大影响。渣中FeO的矿物组成大多为各类低熔点铁酸盐，熔点远低于出钢温度，而且FeO含量越高，铁酸盐就越多，渣流动性就越好，对炉衬侵蚀作用加大且不容易附着在炉衬上。如果渣中FeO含量过低，又会造成转炉造渣和去除P、S困难。因此操作中必须严格控制渣中FeO含量。

(2)炉渣粘度 若炉渣粘度大，则渣稠不易溅起，溅渣量迅速下降，为了保持溅渣量，需要消耗更多的射流冲击能。此外，稠渣则在炉衬上的附着力差;粘度小，渣稀，溅渣覆盖较易，但覆盖层较薄。摇炉有挂渣流落现象，需加渣料调整，以保证炉渣粘度适当。

(3)调渣剂 溅渣层抗侵蚀能力是影响护炉效果的重要因素。抗侵蚀能力差，需要每炉溅渣，不仅增加氮气用量而且也延长冶炼周期。为此，有必要提高渣的熔化温度，以利于提高护护效果。为此，需加入调渣剂，使炉渣改质，以满足提高熔化温度的需要。

调渣剂不仅具有提高溅渣熔点的作用，还有使炉渣更容易溅起而改善溅渣的动力学条件。此外，在渣中能产生弥散固相质点，从而提高了渣与炉衬的结合能力。

3)氮气压力和流量

高压氮气是溅渣的动力，其压力、流量直接影响溅渣效果。按照各厂溅渣经验，氮气压力一般与氧气压力接近时，可取得较好效果。由于转炉公称容量不同，所以溅渣的氮气压力、流量存在差异。

4)顶吹喷枪工艺参数

(1)枪位枪位 对溅渣高度有明显影响，最佳枪位应根据自身条件在实践中确定。枪位过高或过低都使溅渣量减少。较低枪位有利于转炉下部溅渣;反之对上部溅渣有利。

(2)喷枪夹角 l2°喷孔夹角喷枪溅渣效果优于l4.5°夹角喷枪。喷孔夹角为12°喷枪射流与熔池接触面积小，形成冲击力大，同时产生的反向射流与水平面的夹角也大，这都有利于增加溅渣的有效覆盖面积。

5)复吹转炉底气对溅渣的影响

溅渣护炉存在的问题之一是炉底上涨、底吹喷孔堵塞。这一问题在国内外均未得到很好解决。武钢、鞍钢在采用适当的操作工艺参数后较好地解决了炉底上涨问题。使溅渣下复吹比达到50%以上，说明采用该技术可以实现高复吹比。

6)溅渣时间

溅渣时间通常是根据炉子吨位、供气量、炉内渣量、炉渣状况及生产节奏等因素综合考虑，目前我国各钢厂一般吹氮时间为3～5min。

吹氮的目的是提供溅渣的动力，此外它还有冷却炉渣的作用。一般在吹氮的前2min时间内主要是冷却炉渣，因为在这段时间内炉渣还比较稀，即使溅到炉壁上也附挂不好。当吹氮到2min以上时，炉渣才开始大量溅起，可喷溅到炉帽处，倒炉观察时炉衬挂渣情况良好。实践中发现，溅渣时间越长，炉衬挂渣越多，但时间过长会造成炉底、熔池炉壁沾挂渣过多，造成炉底上涨，同时。溅渣时间过长会影响生产节奏。因此，溅渣时间要根据自身具体条件加以确定。

5溅渣护炉带来的问题   

溅渣护炉带来的问题包括炉龄的稳定、炉底上涨、炉底透气砖寿命、喷枪粘结、设备维修、经济炉龄等，应通过采取不同的措施加以妥善解决。

炉底上涨

炉渣在炉底停留的时间越长，粘结在炉底的就越多，导致炉底上涨，将影响正常操作，堵塞底气喷孔。因此，要控制好溅渣时间、渣量、氮气压力和流量，尽量减少炉底上涨。在停吹后要尽快将渣出尽。在复吹转炉上，要尽量控制好底气压力和流量，减少炉底上炉渣的停留和粘结量。在炉底上涨太多时，可向炉底吹氧，将上涨部分侵蚀掉。

喷枪粘结

溅渣时喷枪头部有时粘结有炉渣，需要及时清理。当冷却水足够，冷却强度大时，喷枪不易结渣，即使有粘渣，移出喷枪喷水冷却，粘渣就会掉落。由于喷枪水冷强度不够，或炉温过高有热枪的情况则应更换喷枪，用预备的冷枪进行溅渣操作，冷枪上粘结的炉渣并不牢固，冷却后易脱落。如果炉内有残留钢液，则会使喷枪表面粘钢，这时，粘结的炉渣在冷却后不易脱落，故炉内要尽量不留钢液，这样对提高钢水收得率也有利。

设备维修问题

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，现在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。当然，对于设备的大、中修不应包含在此范围。

经济炉龄问题

经济炉龄与炉龄和原料价格有关。通常，每个转炉厂不同阶段都有一个经济炉龄区，即吨钢成本最低，取得最佳经济效益炉龄区。经济分析表明，炉衬砖和修砌费的成本与炉龄成反比关系，而氮气、补炉料、稠渣剂等的费用随炉龄增长而消耗量增加，对降低成本的负效应也越大。当然，随着冶炼和溅渣护炉工艺水平的提高，最经济的炉龄区要相应增高。但是，是炉龄越高经济效果越好，还是在一个适当的炉龄区经济效果最好?对此，还需要进一步加以研究。

经济效益的计算问题

采用溅渣护炉技术，能大幅度提高炉龄和降低耐火材料消耗，减少砌炉次数，提高转炉作业率，提高钢产量，对炼钢生产有较大的正面效益。但溅渣护炉造成炉底上涨，转炉复吹效果变差，钢水终点氧含量升高，合金消耗增加，此外还产生设备上的一些问题，也带来了一定的负面影响。因此，溅渣护炉经济效益的计算还有待商榷。