转炉长炉役工艺优化与实践

刘晓利， 李明辉， 张伟震， 刘超超

（山西建龙实业有限公司， 山西 运城 044000）

1 炉况概况

山西建龙炼钢总厂二区现有120 t 顶底复吹转炉2 座，有限容积94.7 m3，炉容比0.789，平均出钢量120 t，年产能430 万t。主要产品有冷轧用钢，汽车大梁钢，轮毂钢，耐候钢，耐酸钢，焊瓶钢，管线钢，以及部分建材用钢，其中低碳钢约占65%左右。为提高生产效率，降低成本，目前以2 炉对3 机的快节奏生产组织模式组织生产。转炉生产的节奏控制是实施快节奏模式关键，但一段时间以来，转炉生产存在钢渣氧化性强，炉底忽高忽低，一倒率低，粘枪粘烟道，炉衬侵蚀严重等问题，严重制约产能的提高，必须对转炉工艺进行优化提升，提高转炉维护质量。

2 转炉炉衬侵蚀机理

2.1 转炉炉衬侵蚀机理[2]

2.1.1 化学作用

转炉工作层镁碳砖中的石墨碳与熔渣的润湿性差，同时镁碳砖中还加入部分抗氧化剂，且镁碳砖导热性能较好，能大幅度提高衬砖的抗热振性，炉衬寿命使用较长；但转炉在冶炼过程中炉内高温氧化性氛围会氧化脱除砖中的部分石墨碳和抗氧化剂，致使砖体结构松动脆化，在烟气、流渣冲击下被侵蚀。

2.1.2 物理作用

冶炼过程中炉内高速气流对炉壁、炉帽等耐材的冲刷，高氧化性的钢水、炉渣对炉衬的氧化熔解、冲刷以及冶炼过程中高温激烈的各种反应对炉衬的冲刷、熔损等物理侵蚀。

2.1.3 机械冲击侵蚀

向炉内加废钢、兑铁水等操作对转炉大面强烈的冲击、磨损，是炉衬耐材侵蚀的主要因素。

3 主要工艺改进措施

转炉炉内冶炼过程属于氧化过程，在转炉内通过供氧对铁水进行氧化形成氧化性氛围，因此首先对转炉耐火材料进行优化使其达到最佳，其次必须将炉内氧化性氛围降低才能尽量降低对炉衬侵蚀，同时采取溅渣护炉和新型补炉方式进行维护。

3.1 砌筑优化[3]

根据前期几个转炉炉役的情况分析，对新炉役进行重新设计完善，采取综合砌炉。如炉帽处用MT14 A，炉底和熔池用MT18A；因为推行不倒炉出钢，出钢面用MT18A,并将出钢面的镁碳砖适当调整。

出钢口套管直径的加大，由原来Φ170 mm 改为Φ180 mm，出钢时间缩短30 s。

将底吹透气砖进行重新布置。原转炉底吹透气砖4 块，对称分布。与某冶金院校合作，开发出非对称底吹布置方式，同时适当提高底吹强度，改善搅拌效果，如图1 所示。经一段时间对比试验，改进后的底吹布置方式，碳氧积明显低于改进前，效果明显，如下页图2 所示。

图1 透气砖布置图

3.2 氧枪参数优化

改造前使用Φ245 mm 四孔氧枪，经过现场使用存在吹炼时间长，化渣效果差等问题，之后升级改造为Φ273 mm 五孔氧枪，改进了候口和出口等工艺参数。经现场跟踪，供氧时间比原来缩短了2 min 40 s～3 min 5 s，渣中FeO（质量分数）降低明显，化渣效果改善，渣样对比见表1 和表2。

图2 不同转炉底吹分布条件下的碳、氧含量

表1 顶枪改造前后主要参数对比

表2 顶枪改造前后终渣成分对比

3.3 辅助设备更新改造

引进转炉掷落式检测系统，简称投弹式副枪，和传统副枪不同之处在于探头和检测系统采用软连接，该系统安装于下料口平台，利用原有下料溜管投掷投弹式副枪，安装简便，检测速度快，提高了转炉一倒率，为不倒炉出钢创了造条件，节约冶炼时间2～3 min（见图3 和图4）。

图3 投弹副枪使用前后转炉一倒率对比

引进热成像仪，对炉壳温度实时进行监控。图5中，热成像仪拍摄图片中能够清晰反应炉衬内部各区域的温度状况，为炉衬重点维护提供了准确依据，提高了炉衬维护的精确性，提高了工作效率。同时，根据检测数据跟踪检测每班炉壳温度变化，对超出控制标准的，落实绩效考核。

图4 投弹副枪使用前后转炉终点碳、温度双命中率对比

图5 热成像仪拍摄图片

3.4 优化转炉外部条件

1）重新优化设计铁包兑铁口，减少兑铁散流，并且专人负责检查；同时要求转炉在加入废钢前进行留渣和铺底灰操作，减缓铁水冲击。

2）重新梳理入炉废钢标准，开发并投入远程废钢智能验收系统，做到从源头上进行严格管控。

3）引进钢包全程加盖和钢包加纳米保温材料，废钢烘烤、合金烘烤等项目，降低出钢温度。现场监测，转炉出钢温度较原来下降40～60 ℃。

4 结语

通过对转炉砌筑工艺优化和设备升级改造等措施，120 t 顶底复吹转炉炉况得到较大改善，冶炼时间缩短4 min 以上，出钢温度降低40～60 ℃，现炉壳温度基本维持在320 ℃左右，炉龄已达到2 万炉，为快节奏生产组织模式提供了有力保障。