CN102127612B - 控制转炉炉底上涨和炉壁积渣的调渣护炉方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于炼钢技术领域，提供一种控制炼钢转炉炉底上涨和炉壁积渣的调渣及溅渣护炉方法，解决目前采用传统溅渣护炉工艺后出现的炉底堆渣上涨和炉壁内衬炉渣堆积导致炼钢炉有效容积变小、炉体重心偏移等问题。本发明的方法特征是：采用两步调渣方法，第一次调渣是在出钢前，向炉内加入硼泥-镁砂调渣剂，降低渣粘度，可防止出钢过程中的单侧炉壁内衬炉渣堆积和炉底结渣，随后的出钢采用留渣不留钢操作，出钢完成后实施第二次调渣，即向残留在炉内的渣中加入镁碳质调渣剂（焦粉和含氧化镁材料），然后实施溅渣护炉工艺。采用本发明可以控制转炉炉底上涨和炉壁积渣变厚，保证炉壁厚度均匀性，明显改善溅渣护炉效果，使转炉炉衬寿命大幅度提高。

Description

控制转炉炉底上涨和炉壁积渣的调渣护炉方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼领域，特别涉及到转炉炼钢过程控制转炉炉底上涨和炉壁积渣的调渣护炉的方法。

背景技术

美国LTV钢公司首先发明了转炉溅渣护炉方法，该方法是在转炉出钢后留下部分终渣，并加入适量的调渣剂，使炉渣具有合适的粘度和较高的耐火度，然后用高压氮气喷吹炉渣，使炉渣溅射粘附到炉壁形成新的耐火抗蚀层，从而达到保护炉衬和提高炉龄的目的；一般而言，不采用溅渣护炉时的炉龄很少超过5000炉次，但实施溅渣护炉工艺后，炉龄一般都可以达到万炉以上，甚至达到5万炉以上，因此，溅渣护炉工艺得以广泛推广。

溅渣护炉工艺中，加入到转炉的调渣剂一般为MgO和还原剂，MgO可以提高渣的粘度和烧结点（即耐火度），还原剂起到还原渣中氧化铁的作用，同样提高渣的粘度和炉渣的熔点，调质后的炉渣粘度高，有利于炉壁挂渣，且调渣后渣中MgO含量高，耐火度高；但调渣后也有相应的问题出现：问题一是炉底积渣，导致炉底上涨问题，会使炼钢炉熔池上涨，有效容积减小，容易引发溢钢渣、喷溅等事故；问题二是炉壁倒渣侧积渣导致炉壁增厚严重，同时出钢侧炉壁变薄，影响溅渣效果和转炉寿命，严重时导致转炉重心偏移，给操控带来困难；引起炉底积渣的主要原因是渣太粘，熔点高，渣的流动性丧失，没有被高压氮气充分溅射到炉壁，而是积聚在炉底，或者是渣由于熔点高，到炉壁时已经凝固，无法有效粘附；引起倒渣侧炉壁增厚的原因也是由于出钢过程中，由于倒渣侧炉壁温度低于渣的熔点，出现粘渣堆积，另外溅渣护炉以后，转炉倾到倒渣侧装料，也使炉渣向倒渣侧堆积，即出现了倒渣侧炉壁增厚，而出钢侧炉壁变薄的结果。

因此，目前转炉采用溅渣护炉工艺后出现的炉底积渣上涨和倒渣侧炉壁积渣变厚的原因可以归结为：调渣剂中一次加入了大量MgO，且没有使渣中较高含量的氧化铁还原，导致渣的熔点高，过早丧失流动性，因此难以被高压氮气溅射到炉壁并形成有效粘附，这是随着炼钢技术发展特别是炼钢炉炉容扩大、出钢时间延长以及为提高钢液质量而采取的低温出钢和为提高溅渣料熔点而增加调渣剂中MgO的量等一系列因素导致的一个共性难题。

现有技术中，中国发明专利（申请号：03118577.0，发明名称：一种控制转炉炉底上涨溅渣的方法）公开了一种利用萤石调渣并将渣中氧化镁含量控制在9%以下，该方法类似于洗炉工艺，在使用大量萤石，熔渣中氧化镁含量低而氧化铁含量高的情况下，残渣可以清除，但炉衬侵蚀严重，不能保证溅渣护炉效果及炉衬寿命。

因此，针对目前大容量转炉炼钢出现的炉底积渣上涨和单侧炉壁积渣变厚的问题，需要研究相应的调渣工艺及溅渣控制技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制转炉炉底上涨和炉壁积渣的调渣及溅渣护炉方法，解决目前大容量转炉炼钢出现的炉底积渣上涨和单侧炉壁积渣变厚的问题，从而改善溅渣护炉效果，提高转炉炼钢的效率和使用寿命。

本发明的目的是通过下列技术方案来实现的：

一种控制转炉炉底上涨和炉壁积渣的调渣护炉方法，其步骤特征如下：

（1）、在转炉炼钢过程中，倒渣取样测温，钢液的温度及成分合格后在出钢前进行调渣，即出钢前向炉内加入硼泥-镁砂调渣剂，硼泥与镁砂的重量比控制在1:1~3:1的范围，硼泥与镁砂的最佳配比是控制调渣剂中B₂O₃ 为硼泥-镁砂调渣剂重量的2~3%，MgO 为硼泥-镁砂调渣剂重量的40~50%，调渣剂的加入量为炉内渣重量的10~15%，然后摇正转炉，准备出钢；

（2）、出钢采用留渣不留钢操作，留渣量为转炉体积容量的6~10%；

（3）、出钢后，向转炉内加入溅渣护炉用镁碳质调渣剂，镁碳质调渣剂的主要化学成分为：MgO和焦炭粉，其中MgO可以用镁砂、菱镁球和轻烧白云石中的一种或几种组成，镁碳质调渣剂的加入量以控制溅渣护炉前炉渣的关键成分指标为：MgO 为13~17%，氧化铁 5~8%；

（4）、加入调渣剂后，用氧枪将高压氮气吹入炉内，实施溅渣护炉，溅渣护炉采用的工艺参数如下：吹氮枪枪头与炉底渣面之间的距离控制在0.5~1.5m范围内；吹入氮气的压力控制在1.2MPa~1.5MP；吹入氮气的流量为100~150Nm³/min；吹入氮气的时间控制在2~3min。

采用本发明的典型特征是采用两步法调渣工艺，即出钢前对留在转炉的炼钢渣采用硼泥-镁砂构成的调渣剂调渣（本发明中称“一次调渣”）和在出钢后对留在转炉的炼钢渣采用镁碳质调渣剂调渣（本发明中称“二次调渣”）。

对调渣剂作用及配加比例的确定详述如下：

（1）、一次调渣

一次调渣是用硼泥-镁砂作调渣剂，调渣的目的是在增加渣中MgO含量的同时，降低渣的熔点和粘度，使渣具有较好的流动性，从而控制出钢过程炉渣在倒渣侧炉壁的凝结，主要的原理是硼泥中的B₂O₃以及B₂O₃与硼泥中的CaO、MgO等通过复合反应形成的低熔点化合物如MgO·B₂O₃（熔点988℃）和CaO·B₂O₃（熔点1100℃），因此，采用硼泥-镁砂调质，既增加了渣中MgO含量（可减弱渣对炉衬MgO的侵蚀），又保证了渣具有低熔点和粘度，保证了良好的流动性，而如果单一采用增加渣中MgO，则会增加渣的熔点，造成出钢过程炉渣返干粘附在倒渣侧炉壁内衬。

硼泥与镁砂的重量比控制在1:1~3:1，比较简单的优化配比是2:1，硼泥与镁砂的最佳配比是控制调渣剂中B₂O₃ 2~3%，MgO 40~50%，调渣剂的加入量为炉内渣重量的10~15%，这样既可以增加渣中的MgO，减少渣对炉衬的侵蚀，又可以降低渣的熔点，控制炉壁粘渣。

一次调渣所用硼泥的技术指标：脱水后硼泥粉的组成为：MgO24~40%、SiO₂20~35%、B₂O₃2~4%，余量为Al₂O₃等杂质。

一次调渣所用镁砂中MgO的含量要大于90%。

（2）、二次调渣

二次调渣是转炉出钢后，向炉内加入溅渣护炉用氧化镁和焦炭粉组成镁碳质调渣剂，目的是进一步增加渣中的MgO到符合溅渣护炉的标准，由于渣中有B₂O₃存在，故可以适当增加渣中的MgO含量到13~17%，比传统的溅渣护炉工艺中MgO含量8~12%要高，这样溅渣层的护炉效果提高；焦炭粉的主要作用是还原渣中氧化铁，将渣中氧化铁含量降低到5~8%含量的水平，渣中氧化铁含量低，可以避免生成大量MgO·Fe₂O高熔点物质，这样渣的熔点降低，可以防止溅渣未完成时就冻结在炉底，造成炉底结渣上涨。

二次调渣用的MgO可以用镁砂、菱镁球和轻烧白云石中的一种或几种组成。

二次调渣用焦碳粉的技术指标为：固定碳>90%，灰分、杂质和水分之和小于10%。

本发明的优点

与现有技术相比较，采用本发明的优点如下：

① 采用出钢前和出钢后两步调渣工艺，与传统的一步调渣工艺相比，即增加了渣中MgO含量，提高了溅渣护炉效果，又可以控制出钢过程中倒渣侧炉堆渣和炉底结渣上涨，转炉的单炉出钢量提高15%以上；

② 与现有技术中用萤石洗炉相比，本发明不采用萤石，避免了萤石带来的氟污染和萤石对炉衬耐火材料的侵蚀，提高了溅渣护炉效果和炉衬使用寿命，炉龄提高50%以上；

③ 硼泥是硼砂生产企业的废渣，因此采用本发明实现了废弃物的再利用，节约了炉役中后期的补炉成本，节约炉役后期的喷补料成本；

④ 本发明不增加额外的设备和成本，减少了补炉、清渣等时间，提高了转炉的生产效率。

综上所述，本发明能解决目前转炉炼钢采用溅渣护炉工艺引起的炉底上涨和炉壁单侧堆渣问题，提高了转炉的生产效率和溅渣护炉效果，同时，实现了废弃资源再利用，节约了炼钢成本，缩短冶炼周期，具有显著的经济效益和社会效益，具有推广价值。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的阐述，实施例仅用于说明本发明，而不是以任何方式来限制本发明。

针对国内某厂200吨转炉冶炼，实施本发明：

实施实例1

实施本发明的操作步骤如下：

（1）、转炉吹炼结束时，转炉摇到倒渣侧，倒渣过程中取样测温，留渣量控制在转炉体积容量的9%左右，根据计算渣量为6000Kg左右，钢温度、成分合格后，摇正转炉，经烟罩料斗向炉内加入硼泥-镁砂调渣剂，然后出钢，调渣剂为硼泥与镁砂重量比1:1配制的调渣剂，该调渣剂总重量为炉内渣重量的10%，即600Kg； 

（2）、出钢采用留渣不留钢操作，留渣量控制在转炉体积容量的10%；

（3）、出完钢后，摇正转炉，向炉内加入溅渣护炉用镁碳质调渣剂，调渣剂为：焦炭粉200Kg，镁砂200Kg，菱镁球100Kg，经后续分析得知调渣后渣的成分为：MgO13%，氧化铁5%；

（4）、加入调渣剂后，用氧枪将高压氮气吹入炉内，实施溅渣护炉。，溅渣护炉采用的工艺参数如下：吹氮枪枪头与炉底渣面之间的距离控制在0.5~1.5m范围内，采取变化枪位；吹入氮气的压力控制在1.2MPa；吹入氮气的流量为120Nm³/min；吹入氮气的时间为3min。

实施效果：溅渣护炉完成后，从炉口观测炉内溅渣情况，发现炉壁溅渣层厚度均匀，渣面平整光滑，炉底及倒渣侧炉壁无堆渣。

实施实例2

实施本发明的操作步骤如下：

（1）、转炉吹炼结束时，转炉摇到倒渣侧，倒渣过程中取样测温，留渣量控制在转炉体积容量的6%左右，根据计算渣量为4000Kg左右，钢温度、成分合格后，摇正转炉，经烟罩料斗向炉内加入硼泥-镁砂调渣剂，然后出钢；调渣剂为硼泥与镁砂重量比2:1配制的调渣剂，该调渣剂总重量为炉内渣重量的15%，即600Kg； 

（2）、出钢采用留渣不留钢操作，留渣量控制在转炉体积容量的8%；

（3）、出完钢后，摇正转炉，向炉内加入溅渣护炉用镁碳质调渣剂，调渣剂为：焦炭粉180Kg，镁砂150Kg，菱镁球90Kg，经后续分析得知调渣后渣的成分为：MgO15%，氧化铁6%；

（4）、加入调渣剂后，用氧枪将高压氮气吹入炉内，实施溅渣护炉，溅渣护炉采用的工艺参数如下：吹氮枪枪头与炉底渣面之间的距离控制在0.5~1.5m范围内，采取变化枪位；吹入氮气的压力控制在1.3MPa；吹入氮气的流量为120Nm³/min；吹入氮气的时间为3min。

实施效果：溅渣护炉完成后，从炉口观测炉内溅渣情况，发现炉壁溅渣层厚度均匀，渣面平整光滑，炉底及倒渣侧炉壁无堆渣。

实施实例3

实施本发明的操作步骤如下：

（1）、转炉吹炼结束时，转炉摇到倒渣侧，倒渣过程中取样测温，留渣量控制在转炉体积容量的8%左右，根据计算渣量为5000Kg左右，钢温度、成分合格后，摇正转炉，经烟罩料斗向炉内加入硼泥-镁砂调渣剂，然后出钢，调渣剂为硼泥与镁砂重量比3:1配制的调渣剂，该调渣剂总重量为炉内渣重量的12%，即600Kg； 

（2）、出钢采用留渣不留钢操作，留渣量控制在转炉体积容量的9%；

（3）、出完钢后，摇正转炉，向炉内加入溅渣护炉用镁碳质调渣剂，调渣剂为：焦炭粉180Kg，镁砂180Kg，菱镁球90Kg，轻烧白云石90Kg，经后续分析得知调渣后渣的成分为：MgO17%，氧化铁8%；

（4）、加入调渣剂后，用氧枪将高压氮气吹入炉内，实施溅渣护炉。，溅渣护炉采用的工艺参数如下：吹氮枪枪头与炉底渣面之间的距离控制在0.5~1.5m范围内，采取变化枪位；吹入氮气的压力控制在1.5MPa；吹入氮气的流量为150Nm³/min；吹入氮气的时间为2min。

实施效果：溅渣护炉完成后，从炉口观测炉内溅渣情况，发现炉壁溅渣层厚度均匀，渣面平整光滑，炉底及倒渣侧炉壁无堆渣。

Claims (6)

1.一种控制转炉炉底上涨和炉壁积渣的调渣护炉方法，其特征在于：

（1）在转炉炼钢过程中，倒渣取样测温，钢液的温度及成分合格后在出钢前进行调渣，即出钢前向炉内加入硼泥-镁砂调渣剂，硼泥与镁砂的重量比控制在1:1~3:1的范围，调渣剂的加入量为炉内渣重量的10~15%，然后摇正转炉，准备出钢；

（2）出钢采用留渣不留钢操作，留渣量为转炉体积容量的6~10%；

（3）出钢后，向转炉内加入溅渣护炉用镁碳质调渣剂，镁碳质调渣剂的主要化学成分为：MgO和焦炭粉，镁碳质调渣剂的加入量以控制溅渣护炉前炉渣的关键成分指标MgO 13~17%，氧化铁 5~8%为准；

（4）加入调渣剂后，用氧枪将高压氮气吹入炉内，实施溅渣护炉；

硼泥与镁砂的重量比以控制调渣剂中B₂O₃ 为硼泥-镁砂调渣剂重量的2~3%，MgO 为硼泥-镁砂调渣剂重量的40~50%为准；

所述溅渣护炉采用的工艺参数如下：吹氮枪枪头与炉底渣面之间的距离控制在0.5~1.5m范围内；吹入氮气的压力控制在1.2MPa~1.5MPa；吹入氮气的流量为100~150Nm³/min；吹入氮气的时间控制在2~3min。

2.如权利要求1所述的一种控制转炉炉底上涨和炉壁积渣的调渣护炉方法，其特征在于：所述硼泥与镁砂的重量比为2:1。

3.如权利要求1所述的一种控制转炉炉底上涨和炉壁积渣的调渣护炉方法，其特征在于：所述硼泥为脱水后的硼泥，其组成为：MgO24~40%、SiO₂20~35%、B₂O₃2~4%，余量为杂质。

4.如权利要求1所述的一种控制转炉炉底上涨和炉壁积渣的调渣护炉方法，其特征在于： 所述镁砂中MgO的含量要大于90%。

5.如权利要求1所述的一种控制转炉炉底上涨和炉壁积渣的调渣护炉方法，其特征在于： 所述镁碳质调渣剂中的MgO为镁砂、菱镁球和轻烧白云石的一种或几种组成。

6.如权利要求1所述的一种控制转炉炉底上涨和炉壁积渣的调渣护炉方法，其特征在于： 所述焦炭粉的技术指标为：固定碳>90%，灰分、杂质和水分之和小于10%。