爐口粘鋼問題分析及改進(jìn)措施

劉志鵬，黃宏虎，郭森林，趙 建

（新興鑄管股份有限公司煉鋼部，河北 邯鄲 056300）

根據(jù)公司整體生產(chǎn)平衡，每天鐵水量在7200t左右。為追求利潤最大化，要求降低鐵耗，增加產(chǎn)量。制定如下指標(biāo)：鐵耗小于800㎏/t，產(chǎn)量大于9000t。根據(jù)以上指標(biāo)在消耗完鐵水的前提下制定了生產(chǎn)模式：一個(gè)連鑄鋼水直上+一個(gè)連鑄鋼水過精煉。生產(chǎn)后出現(xiàn)的最大問題是轉(zhuǎn)爐爐口粘鋼問題、爐口縮小，廢鋼加不進(jìn)去，延長加廢鋼時(shí)間，增加轉(zhuǎn)爐冶煉周期。轉(zhuǎn)爐冶煉周期延長，造成鐵水無法消耗完，被迫提高鐵耗，鋼水直上連鑄。沒有完成制定的生產(chǎn)指標(biāo)。現(xiàn)從以下方面就轉(zhuǎn)爐爐口粘鋼問題進(jìn)行分析及制定解決措施。

1 理論分析

1.1 熔池溫度的變化

吹煉開始前，鐵水溫度約為1200℃～1300℃時(shí)，隨著吹煉過程的進(jìn)行，熔池溫度逐漸地升高，平均升溫速度為20℃/min～30℃/min。但不是直線升溫的，吹煉20%時(shí)間內(nèi)升溫較快；在20%～70%吹煉時(shí)間內(nèi)，熔池升溫稍緩；在70%～100%的吹煉時(shí)間內(nèi)，升溫速度又有所加快。根據(jù)升溫速度，繪制吹煉時(shí)間和熔池溫度變化的示意圖如圖1所示。

圖1 轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)間和熔池溫度變化的示意圖

1.2 熔池成分的變化

轉(zhuǎn)爐兌鐵加廢鋼后，下氧槍進(jìn)行吹煉。吹煉前期由于鐵水溫度不高，硅、錳的氧化速度比碳快，開吹2min～4min內(nèi)，硅、錳已基本上被氧化。同時(shí)，大量鐵珠被氧化，表面生產(chǎn)一層氧化膜，或者生成FeO而進(jìn)入熔渣，此時(shí)脫碳速度又低，所以渣中（FeO）很快升高。一般達(dá)到18%～25%，平均值在20%左右。當(dāng)熔池溫度達(dá)到1368℃后，碳才開始氧化[1]。繼續(xù)吹煉，使熔池繼續(xù)升溫，吹煉5min～6min后，熔池溫度達(dá)到1368℃后，碳氧反應(yīng)速度大幅提升。中期熔池平均溫度升高，[C]還原（FeO）的能力增強(qiáng)，脫碳速度大。所以中期渣中（FeO）比前期低，一般可降低到7%～12%。轉(zhuǎn)爐吹煉過程中碳氧化反應(yīng)如下所示：

熔渣區(qū) [C]+（FeO）=[Fe]+{CO}（乳濁液內(nèi)反應(yīng)）。

鋼渣界面 [C]+（FeO）=[Fe]+{CO}。

鋼水中 [C]+[O]={CO}。

鋼液界面中 [C]+1/2{O2}={CO} （氧射流沖擊區(qū)凹坑處，直接氧化反應(yīng)）。

備注：[C]表示鋼水中碳。（FeO）表示渣中氧化鐵。{CO}表示氣體一氧化碳。

1.3 噴濺類型

轉(zhuǎn)爐吹煉中，由于氧氣射流和爐內(nèi)產(chǎn)生的CO氣體共同作用，引起氧氣射流與金屬液和爐渣之間的相互破碎，產(chǎn)生金屬-爐渣-氣泡的乳化液。射流對(duì)熔池的沖擊，造成熔池上層的波動(dòng)和飛濺，而且液相也被反射氣流及氧氣和CO氣泡向上推擠，造成熔池液面上漲。在熔池液面上漲的情況下，熔池中局部的飛濺、氣體的沖出、波浪的形成等都容易造成鋼-渣乳狀液從爐口溢出或者噴濺。

1.4 結(jié)論

氧槍下槍吹煉后在氧氣沖擊下的凹坑處，就有碳氧反應(yīng)。但是受限于熔池溫度較低，碳氧反應(yīng)速度低，造成熔渣中（FeO）聚集。吹煉5min～6min以后，轉(zhuǎn)爐熔池溫度達(dá)到1368℃以上，碳氧開始反應(yīng)。碳氧反應(yīng)產(chǎn)生的CO氣體大量排出時(shí)，帶動(dòng)鐵-渣從爐口溢出。以下對(duì)比各廠設(shè)備、工藝參數(shù)，查找造成爐口粘鋼的原因和解決措施。

2 各廠工藝參數(shù)對(duì)比

2.1 各廠轉(zhuǎn)爐爐容比對(duì)比。

爐容比一般是轉(zhuǎn)爐新砌爐后爐內(nèi)自由空間的容積與金屬裝入量之比。目前，大多數(shù)轉(zhuǎn)爐的爐容比選擇在0.7～1.10之間。大轉(zhuǎn)爐的爐容比可以小些，小轉(zhuǎn)爐的爐容比要稍微大些。

表1 轉(zhuǎn)爐爐容比比值范圍

表2 各廠轉(zhuǎn)爐爐容比

爐容比大的爐子，吹煉前期熔池面上漲幅度小。本廠轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)容積72.69m3。出鋼量80t，爐容比是0.908m3/t。如出鋼量是90t，爐容比是0.807m3/t。對(duì)比發(fā)現(xiàn)：如出鋼量達(dá)到90t，,爐容比0.807m3/t，偏小。

2.2 供氧強(qiáng)度

目前，國內(nèi)中小型轉(zhuǎn)爐的供氧強(qiáng)度通常在3.2m3/（min·t）～ 4.0m3/（min·t）的范圍內(nèi)，平均為3.57m3/（min·t）；國內(nèi)大型轉(zhuǎn)爐的供氧強(qiáng)度通常在2.8m3/（min·t）～3.6m3/（min·t）的范圍內(nèi)，平均為3.15m3/（min·t）。轉(zhuǎn)爐煉鋼的氧氣流量和供氧強(qiáng)度主要取決于噴濺情況，通常應(yīng)在基本上不產(chǎn)生噴濺的情況下控制在上限上。

2.3 結(jié)論

本廠爐容比偏小，容易產(chǎn)生噴濺。供氧強(qiáng)度控制在合理范圍內(nèi)。鐵水溫度低，鐵水物理熱少，化學(xué)熱和其他各廠相當(dāng)。雖然我們的鐵耗比蕪湖新興和天鋼聯(lián)合都要高，但是轉(zhuǎn)爐前期溫度還是太低，噴濺嚴(yán)重。后期因溫度不夠，有不同程度拉后吹的情況。前期低溫噴濺是造成爐口粘鋼的主要原因。

3 本廠數(shù)據(jù)分析

3.1 本廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄

2019年4月2號(hào)～2019年4月4號(hào)生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

2號(hào)全天冶煉84爐，A#爐冶煉41爐，過精煉36爐，打爐口4次，加廢鋼卡爐口2次；B#爐冶煉43爐，過精煉9爐，打爐口3次。生產(chǎn)以A#爐過精煉為主，爐口正常，粘鋼較少。3號(hào)全天冶煉94爐，A#爐冶煉47爐，過精煉31爐，打爐口3次；B#爐冶煉47爐，過精煉14爐，打爐口3次。生產(chǎn)以A#爐過精煉為主，爐口粘鋼較少，打爐口時(shí)內(nèi)側(cè)粘鋼可以打掉。4號(hào)冶煉93爐，A#爐冶煉46爐，過精煉36爐，打爐口3次；B#爐冶煉47爐，過精煉8爐，打爐口3次。

（1）2019年4月2號(hào)～ 2019年4月4號(hào)生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析總結(jié)。轉(zhuǎn)爐平均入爐鐵水溫度達(dá)到1282℃（鐵水包里面平均加入1.6t破碎料），轉(zhuǎn)爐吹煉前期有溫度，吹煉過程基本平穩(wěn)。吹煉4min～6min，輕微起泡沫渣，爐口內(nèi)側(cè)有輕微粘鋼。對(duì)于爐口內(nèi)側(cè)處粘鋼，每班打爐口時(shí)順帶就把爐口內(nèi)側(cè)粘鋼清理掉，處理時(shí)間在10min以內(nèi)。

（2） 2019年4月9號(hào)～2019年4月11號(hào)生產(chǎn)數(shù)據(jù)。9號(hào)全天冶煉94爐，A#爐冶煉46爐，精煉38爐，打爐口3次，加廢鋼卡爐口1次；B#爐冶煉48爐，精煉8爐，打爐口3次。生產(chǎn)以A#爐過精煉為主，爐口內(nèi)側(cè)粘鋼。

10號(hào)全天冶煉95爐，A#爐冶煉47爐，精煉38爐，打爐口3次，加廢鋼卡爐口2次；B#爐冶煉48爐，精煉12爐，打爐口3次，加廢鋼卡爐口4次。生產(chǎn)以A#爐過精煉為主，兩座轉(zhuǎn)爐爐口內(nèi)側(cè)粘鋼，爐口偏小，加廢鋼卡爐口。

3.2 生產(chǎn)數(shù)據(jù)總結(jié)

2019年4月9號(hào)～2019年4月11號(hào)。轉(zhuǎn)爐平均入爐鐵水溫度1258℃（鐵水包里面平均加入2.2t破碎料），雖然已經(jīng)提高了鐵耗，但是轉(zhuǎn)爐吹煉前期溫度依然低。吹煉4min～6min，起泡沫渣噴鋼和爐渣的混合物，爐口內(nèi)側(cè)粘鐵，粘鋼較多。爐口內(nèi)側(cè)粘鋼多，爐口縮小，加廢鋼困難，存在加廢鋼過程中廢鋼卡爐口加不進(jìn)爐內(nèi)的現(xiàn)象。

生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析

（1）2號(hào)～4號(hào)到煉鋼鐵水罐溫度和鐵水硅含量都比9號(hào)～11號(hào)要高，鐵水物理熱量和化學(xué)熱量高。

（2）9號(hào)～11號(hào)提高了焦炭加入量來補(bǔ)充前期熔池溫度。

（3）9號(hào)～11號(hào)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳含量低，通過降低終點(diǎn)碳含量來補(bǔ)充終點(diǎn)溫度。

4 爐口粘鋼原因確認(rèn)

綜合以上各設(shè)備、工藝因素，確認(rèn)轉(zhuǎn)爐爐口粘鋼原因如下：

（1）吹煉前期熔池溫度低，低溫噴濺造成爐口粘鋼。

（2）精煉爐次爐口粘鋼現(xiàn)象更嚴(yán)重。

5 針對(duì)爐口粘鋼，發(fā)生噴濺時(shí)采取措施

（1）提高鐵水入爐溫度到1280℃以上。

（2）穩(wěn)定鐵水硅含量在0.3%～0.5%之間。

（3）加快鐵水周轉(zhuǎn)速度，不在煉鋼壓鐵，減少鐵水溫度損失。

（4）提高過精煉出鋼溫度1600°～1630°，能減輕爐口粘鋼的影響。

（5）兩座轉(zhuǎn)爐交替直上。

（6）利用停機(jī)時(shí)間氧氣燒爐口。