180 t轉(zhuǎn)爐經(jīng)濟(jì)爐齡控制模式實踐

李偉東 ，楊明 ，張曉軍 ，舒耀 ，王成青 ，何海龍

（1.鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠，遼寧 鞍山 114021；2.鞍鋼股份有限公司科技質(zhì)量部，遼寧 鞍山114021）

轉(zhuǎn)爐經(jīng)濟(jì)爐齡指在一定的生產(chǎn)工藝條件下，轉(zhuǎn)爐的一代爐役耐火材料噸鋼耐材綜合成本隨著爐齡的升高而不斷變化，其變化趨勢為先下降后上升，而其中噸鋼耐材綜合成本最低點對應(yīng)的爐齡即為轉(zhuǎn)爐經(jīng)濟(jì)爐齡［1］。由于鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠180 t轉(zhuǎn)爐存在著較高爐齡造成爐役中后期維護(hù)時間增加，維護(hù)方式變動較大，不僅影響生產(chǎn)連續(xù)性及成本控制，還影響到復(fù)吹率和復(fù)吹效果，因此，開發(fā)轉(zhuǎn)爐經(jīng)濟(jì)爐齡勢在必行。

1 存在的問題

鞍鋼本部煉鋼系統(tǒng)整合成煉鋼總廠后，鐵水調(diào)配能力增強(qiáng)，煉鋼產(chǎn)能逐步超過煉鐵產(chǎn)能，煉鋼系統(tǒng)單一轉(zhuǎn)爐的檢修作業(yè)對鐵鋼物流的影響逐步減小，凸顯出爐役對煉鋼生產(chǎn)的影響：較高的轉(zhuǎn)爐爐齡造成爐役中后期維護(hù)時間增加，而且維護(hù)方式變動較大，影響生產(chǎn)連續(xù)性及成本控制，已經(jīng)不能發(fā)揮高爐齡平衡鐵鋼物流的作用。另外，高爐齡帶來的影響已經(jīng)嚴(yán)重限制了產(chǎn)品的開發(fā)及批量生產(chǎn)，主要體現(xiàn)在一是影響復(fù)吹率和復(fù)吹效果，二是濺渣比率居高不下，有害元素富集，不適于高質(zhì)量鋼的冶煉［2］。

2 經(jīng)濟(jì)爐齡的分析

鞍鋼股份有限公司180 t轉(zhuǎn)爐原長壽爐齡控制目標(biāo)是8 000爐以上，實際平均控制在8 600爐左右。初步設(shè)想是經(jīng)濟(jì)爐齡控制目標(biāo)定為4 500爐，全爐役有效復(fù)吹。按目前產(chǎn)能規(guī)模，此爐齡目標(biāo)可保證每座轉(zhuǎn)爐年修爐次數(shù)在1～2次，這樣可根據(jù)公司鐵鋼物流情況靈活調(diào)整修爐年份，減小對產(chǎn)能的干擾。以7 000爐爐齡為上限進(jìn)行最佳經(jīng)濟(jì)爐齡計算，計算方法是通過調(diào)整濺渣率和濺渣時間調(diào)整濺渣成本，通過調(diào)整補(bǔ)爐周期和補(bǔ)爐料消耗調(diào)整補(bǔ)爐成本，從而控制襯磚成本、濺渣成本、補(bǔ)爐成本三項成本的綜合成本，使其最低值處于目標(biāo)經(jīng)濟(jì)爐齡范圍，分析后的爐襯維護(hù)方案如表1所示。

表1 分析后的爐襯維護(hù)方案*

此爐襯維護(hù)方案下的轉(zhuǎn)爐耐材綜合成本指數(shù)趨勢如圖1所示。

由圖1可以看出，轉(zhuǎn)爐耐材綜合成本最低點在4 500爐，指數(shù)約為13.9，5 000～7 000爐的綜合成本指數(shù)波動較小，可在此期間靈活調(diào)整轉(zhuǎn)爐換爐襯的時間。

3 經(jīng)濟(jì)爐齡的分析

經(jīng)濟(jì)爐齡最佳控制模式需要根據(jù)幾個爐役的實際情況進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。為了達(dá)到4 500爐目標(biāo)經(jīng)濟(jì)爐齡，根據(jù)分析結(jié)果，將表1的爐襯維護(hù)方案作為實際經(jīng)濟(jì)爐齡運(yùn)行爐襯維護(hù)方案，同時進(jìn)行了細(xì)化，主要包括何時進(jìn)行濺渣護(hù)爐、濺渣比率和時間如何控制、何時進(jìn)行何種補(bǔ)爐操作、補(bǔ)爐料用量和燒結(jié)時間如何掌握、如何進(jìn)行爐底維護(hù)、復(fù)吹系統(tǒng)維護(hù)方案、底槍更換方案等。方案形成后，在3#轉(zhuǎn)爐上進(jìn)行了實踐。

3.1 襯磚成本控制

由于襯磚成本是以筑爐時的耐材成本計算，因此筑爐時要對襯磚成本進(jìn)行控制。主要是對爐襯的各部位厚度進(jìn)行優(yōu)化，將爐身、爐帽等熔損較慢的部位進(jìn)行了適當(dāng)合理的局部減薄，而對爐底、渣線等熔損相對嚴(yán)重的部位適當(dāng)加厚，既實現(xiàn)了均勻熔損、降低了爐襯耐材的成本，又有利于提高復(fù)吹壽命，改善復(fù)吹效果。

在管理方面進(jìn)行了創(chuàng)新，對轉(zhuǎn)爐耐材實施整體承包，廠家不僅提供襯磚，還參與日常爐襯維護(hù)。爐襯壽命、爐襯安全性與包保結(jié)算額掛鉤，促進(jìn)了供貨商主動改進(jìn)襯磚質(zhì)量、補(bǔ)爐料質(zhì)量，并參與爐襯日常維護(hù)，提高了爐襯的安全性，降低了耐火材料消耗，降低了成本。

3.2 補(bǔ)爐和濺渣成本控制

護(hù)爐成本的控制主要是依靠激光測厚儀的測厚結(jié)果調(diào)整濺渣和補(bǔ)爐方案，調(diào)整原則是在保證爐襯安全的情況下實現(xiàn)成本最低化。與分析結(jié)果相比，實際實施過程中，從濺渣方面降低了前期濺渣比率和濺渣時間，適當(dāng)增加后期濺渣比率及濺渣劑消耗；補(bǔ)爐方面延長了各爐齡段大面補(bǔ)爐周期從而減少補(bǔ)爐次數(shù)、取消噴補(bǔ)作業(yè)、人工投補(bǔ)作業(yè)延后500爐左右進(jìn)行，使得實際成本低于分析后的計劃成本。

同時優(yōu)化了補(bǔ)爐方式，例如根據(jù)激光測厚結(jié)果，適量減少每次補(bǔ)爐料的投入量以控制補(bǔ)爐料消耗，同時縮短補(bǔ)爐時間，而不影響爐襯的安全性。實際爐襯維護(hù)方案見表2所示。

表2 實際爐襯維護(hù)方案

此爐役爐齡4 401爐停爐，停爐原因主要是配合公司整體檢修計劃，同時該爐噸鋼耐材綜合成本已經(jīng)接近于論證結(jié)果的最低點，具備耐材綜合成本最低化的要求。全爐役耐材成本指數(shù)趨勢變化如圖2所示。

4 高效復(fù)吹工藝的改進(jìn)

實施經(jīng)濟(jì)爐齡的目的是在耐材總成本最低化的前提下，通過提高復(fù)吹比率和改善復(fù)吹效果進(jìn)一步降低合金及鋼鐵料消耗。復(fù)吹比例和復(fù)吹效果是經(jīng)濟(jì)爐齡控制的另一重要目標(biāo)。針對轉(zhuǎn)爐復(fù)吹做了以下幾方面工作。

（1）對爐底尤其是風(fēng)口區(qū)域的襯磚適當(dāng)加厚，可采用加長的風(fēng)口磚，解決了復(fù)吹流量較大情況下，爐底及風(fēng)口磚侵蝕快、壽命短的問題，可提高單支風(fēng)口的使用壽命。

（2）開發(fā)了風(fēng)口磚的熱更換技術(shù)。由于風(fēng)口熔損較快、維護(hù)較難，要實現(xiàn)全爐役復(fù)吹難度很大。為此，改進(jìn)了復(fù)吹工藝，開新爐時僅砌筑部分底槍或不砌筑底槍，風(fēng)口部位砌筑盲磚，服役過程通過鉆孔機(jī)對盲磚鉆孔，重新砌筑風(fēng)口，此工藝可保證全爐役復(fù)吹。

具體情況如下：8支風(fēng)口，開爐砌筑4支，服役到1 500～2 000爐時，通過鉆孔機(jī)鉆孔，再砌筑2支，至3 000～3 500爐時，砌筑最后兩支。爐役后期，前期服役受侵蝕較短的風(fēng)口要關(guān)停，因此全爐役有效風(fēng)口數(shù)量一般在4支左右，復(fù)吹效果不理想，經(jīng)過兩個爐役的實踐，全爐役碳氧積控制在0.002 4～0.003 0。

為了提高復(fù)吹效果，近年來開發(fā)了風(fēng)口磚熱更換技術(shù)，在服役過程中，風(fēng)口磚受侵蝕較短時，通過鉆孔機(jī)對舊風(fēng)口進(jìn)行更換，可實現(xiàn)全爐役高效復(fù)吹，全爐役碳氧積控制在0.002 2～0.002 8，全爐役有效風(fēng)口數(shù)量至少保持在6支。

（3）優(yōu)化改進(jìn)爐渣-金屬蘑菇頭生成和控制技術(shù)。合理采用濺渣護(hù)爐技術(shù)，使得風(fēng)口磚表面盡快凝固一層爐渣，即爐渣-金屬蘑菇頭，起到保護(hù)風(fēng)口磚的作用。因此實際操作中，開新爐第一爐就要進(jìn)行濺渣護(hù)爐操作。根據(jù)轉(zhuǎn)爐煉鋼過程熔池升溫曲線和爐渣熔點的測定結(jié)果認(rèn)為，吹煉的前70%時間內(nèi)透氣磚表面結(jié)渣起著保護(hù)作用，根據(jù)爐底情況采用不同的濺渣操作，使?fàn)t底穩(wěn)定在一個合理水平是延長風(fēng)口磚壽命的有效措施［3］。

通過激光測厚實時掌握爐底渣層厚度，渣層過薄時，采用增加濺渣頻率、濺渣稠渣、終渣做粘等措施增加爐底厚度；渣層過厚時，采取減少濺渣頻率、終渣做稀、空吹爐底等方式降低渣層厚度。空吹爐底是在出鋼結(jié)束后不留渣，氧槍降到下極限空吹氧 30～90 s。

爐底渣層厚度實際控制為50～100 mm，渣層過薄不利于風(fēng)口磚的保護(hù)，渣層過厚復(fù)吹效果將受到影響。實踐結(jié)果表明，渣層厚度超過100 mm后，復(fù)吹效果顯著下降，碳氧積從低于0.002 5增加到0.002 8以上，超過200 mm時碳氧積增加到0.003 2以上，基本無復(fù)吹效果，渣層厚度與碳氧積的關(guān)系如圖3所示。由圖3可以看出，隨著渣層厚度的增加，碳氧積也隨之增加。

（4）提高復(fù)吹供氣強(qiáng)度。除了有效控制爐底渣層厚度不超過100 mm外，還要提高供氣強(qiáng)度，供氣強(qiáng)度應(yīng)控制在 0.05～0.12 m3/（t·min-1），才能起到理想的復(fù)吹效果。同時針對特殊鋼的冶煉嘗試使用停吹后攪拌工藝。實踐表明，攪拌1～3 min時，可降低轉(zhuǎn)爐終點渣中的FeO含量約2%～5%。

5 經(jīng)濟(jì)爐齡控制模式應(yīng)用效果

（1）耐材成本

表3為不同爐齡控制模式下耐材成本指數(shù)的對比情況。

表3 爐役耐材成本指數(shù)比較

通過表3的對比可以看出，實施經(jīng)濟(jì)爐齡爐役的綜合耐材成本降低了14.5%。

（2）復(fù)吹效果

表4為不同爐齡控制模式下的復(fù)吹效果對比情況。

表4 復(fù)吹效果比較

有效復(fù)吹標(biāo)準(zhǔn)為停爐時，8支風(fēng)口至少6支風(fēng)口可視，處于暢通狀態(tài)。由表4可見，復(fù)吹比率提高了70.1%，平均碳氧積從0.003 0降低到0.002 4。

6 結(jié)語

經(jīng)過分析，鞍鋼180 t轉(zhuǎn)爐最佳目標(biāo)經(jīng)濟(jì)爐齡定為4 500爐，為實現(xiàn)全爐役有效復(fù)吹，制定了該爐齡下爐體維護(hù)方案及復(fù)吹系統(tǒng)維護(hù)方案，采用該方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)爐齡實踐，實際爐齡達(dá)到4 401爐，與目標(biāo)爐齡接近，實際耐材成本指數(shù)降低14.5%，實現(xiàn)了全爐役有效復(fù)吹，復(fù)吹比率從27.3%提高到97.4%，平均碳氧積從0.003 0降低到0.002 4。

［1］閻文龍，牟濟(jì)寧，汪寧，等.寶鋼轉(zhuǎn)爐經(jīng)濟(jì)爐齡控制模式的實踐［C］//2003年中國鋼鐵年會論文集.北京：中國金屬學(xué)會，2003：227-230.

［2］ 賴兆奕，張勝生，喻承歡，等.轉(zhuǎn)爐長壽與 “經(jīng)濟(jì)爐齡”［C］//2003年中國鋼鐵年會論文集.北京：中國金屬學(xué)會，2003：294-298.

［3］ 楊文遠(yuǎn)，崔健，徐小偉，等.大型轉(zhuǎn)爐復(fù)吹技術(shù)的研究［J］.鋼鐵，2011（5）：5-7.