提高出鋼口壽命生產實踐

魯懷亮，崔忠林

（金燁鋼鐵公司煉鋼廠，山西 長治046000）

轉爐出鋼口是鋼水由轉爐進入鋼包的唯一通道，它是轉爐的關鍵定型耐材，其壽命長短是反映轉爐冶煉指標的綜合體現之一。出鋼時，可實現鋼渣分離，減少鋼渣流入鋼包所造成的鋼水污染，減輕合金元素燒損；同時，出鋼口鋼流對鋼包鋼水強攪拌，促進了夾渣和脫氧產物上浮，但是，由于其在使用過程中，受到氣相氧化—組織結構惡化—磨損侵蝕等因素的影響，致使其形狀不規則、出鋼鋼流散流、擋渣效果差等問題，導致頻繁更換出鋼口套磚，因此，其壽命長短不僅影響轉爐的作業率，也影響鋼水的質量。

1 出鋼口套磚損毀機理

1）爐氣的氧化。從轉爐裝入鐵水到吹煉過程中，出鋼口都處于高溫氧化氣氛下，吹煉過程中所產生的爐氣含有大量的CO，從出鋼口排出時發生C-O反應，在出鋼口內壁表面生成脫碳層，直接造成出鋼口的損毀。

2）鋼水、爐渣的摩擦損毀及機械沖刷破壞。出鋼時，出鋼口要承受轉爐內鋼水的巨大壓力，同時鋼水、爐渣在流出出鋼口時，與出鋼口內壁產生摩擦、沖刷，直接對出鋼口內壁造成機械破壞。

爐渣堿度太低或渣中的MgO含量低，會產生以下化學反應：

3）鋼水、爐渣的高溫熔解。在高溫鋼水的作用下，出鋼口的材料會軟化，強度顯著降低，甚至會熔解，造成出鋼口的損毀。

4）耐材隨著溫度的變化，會產生熱應力，在交替的出鋼和吹煉過程中，溫度劇烈變化，對出鋼口套管進行熱沖擊。

2 現狀分析

目前，金燁鋼鐵公司煉鋼廠的1座轉爐已退出了生產序列，僅有1座轉爐正常生產，打破了原來的鐵、鋼、軋生產平衡狀態，煉鋼工序成為制約生產平衡的關鍵環節，尤其是對單臺套設備—轉爐的穩定運行成為關鍵影響因素，通過對生產情況分析，轉爐作業率低的主要影響因素是出鋼口套管使用壽命短，平均壽命僅130次，每月因更換出鋼口套管需用時30 h，造成出鋼口套管壽命短的因素有：

1）終點溫度高。由于生產節奏慢，鑄機平均拉速2.3 m/min，轉爐終點溫度控制的高，平均溫度1 675℃，在出鋼高溫時，出鋼口材料會軟化，強度顯著降低，甚至會熔解，造成出鋼口的損毀。

2）終點碳控制的低。由于長期生產Q195鋼種，終點碳控制的低，平均0.04%，鋼水達到出鋼條件后，具有較強的氧化性，尤其是爐渣的氧化性更強，因此鋼水和鋼渣中的[O]會從鎂碳質出鋼口材料中奪取碳，從而使出鋼口套磚結構疏松而強度變差。

3）采用“前塞后球”工藝執行效果差。金燁鋼鐵公司煉鋼廠采用的是出完鋼后，必須用擋渣塞堵住出鋼口，快出完鋼時，人工投擋渣球擋渣，但是在執行過程中，由于擋渣塞只有一個尺寸，可用于新更換的出鋼口，到使用后期，使用效果變差，操作工不在堵出鋼口，造成每支套管使用擋渣塞的爐數不到50%；雖然每爐出鋼后期，都要人工投擋渣球擋渣，但是在操作過程中，卻存在一是投球時間把控的不好，投球遲，擋渣球還沒有落到出鋼口上方，就出完鋼，爐渣進入鋼包內；投球過早，球在鋼水中長時間侵蝕，影響擋渣效果；二是擋渣球密度小，投入后，浮在爐渣上方，落不下去，既增加了耐材成本，有起不到擋渣的效果。

2.1 生產節奏不穩定

由于鐵水供應不穩定，煉鋼生產組織采取的是低中包包齡、慢節奏模式，即當鐵水存儲量達到350 t時，開始組織生產，這樣，每次停爐時間在6 h左右，耐材受急冷急熱的影響，加劇了出鋼口套管的侵蝕。

2.2 采用渣補工藝效果差

每次濺完渣后，基本上直接從爐前將爐渣倒掉，從爐后倒渣的比例不到20%，雖然從爐后倒渣，也不考慮渣性如何，能否起到護爐和維護出鋼口內腔的效果，只是機械的執行工藝規定。

2.3 更換出鋼口套管不規范

一是擴孔不規范，要求擴孔直徑比套管外徑大50～80 mm，且必須對中出鋼口座磚，不允許偏斜，在實際擴孔過程中，卻因操作擴孔機不熟練，存在一定的偏差；二是填料時，必須填實、燒結好，方可投用，但是填料時，在爐前采用噴補機先將外口噴堵住，待干燥后，再將爐子搖到爐后，進行人工填料，人工投料時，投料不均勻且投料部位不合適，水量控制的不合理，造成填料填充不實，燒結效果差。

3 實施過程

3.1 耐材的改進

通過與耐材廠家溝通，要求制作的出鋼口套管必須是分體式套管，中間由鋼管和法蘭組裝成一體，出鋼口套管材質選用耐高溫腐蝕的MT-16A鎂碳磚粘貼成型，其尺寸內徑為Ф160 mm，外徑Ф280 mm壁厚120 mm，要求前期出鋼時間不超4 min，后期出鋼時間不低于1.5 min，出鋼溫降40～60℃，出鋼溫度控制在1 660℃以內（異常情況除外）。

為了快速更換出鋼口套管，要求廠家重新修改了配方，選用了流動性好，燒結性能好，耐沖刷性能高的自流料，要求耐火溫度1 400℃以上，粒度3～5 mm以下，可以將縫隙密實填充。

3.2 快速更換出鋼口技術

快速更換出鋼口技術是指停爐不停機的情況下，利用壓鋼時間，更換出鋼口套管，要求更換時間控制在35～40 min，為此，提出了“八字方針”，即：水少、料少、填實、烘干。這就要求鉆眼作業時，看好鉆孔機的位子，一定要保證孔道的直線度；爐長放置出鋼口套管時，控制好出鋼口更換的角度，保證四周縫隙均勻；在爐前填料時，由原來的噴補改為人工填補，爐后由專人控制水量、專人投料，保證所填料在縫隙內產生一定的沸騰，確保料填實，填均勻，烘干后，快速冶煉，使套管—填充料—座磚燒結為一體。

3.3 提高終點雙命中率

通過提高裝準率，了解入爐料信息，搖爐工在吹煉前，根據掌握的入爐信息，準確計算渣料配加量，且在吹煉過程中，動態調整，確保整個吹煉過程溫度可控，同時優化了鋼包周轉數量，保證紅包出鋼，減少過程溫降，提高鑄機拉速，縮短澆注時間；在提高終點碳命中率控制方面，逐步改變了以往“一拉到底”的操作習慣，提高了火焰判斷能力，通過一系列措施的實施，平均終點溫度控制在1 652℃以下且高溫鋼比例不足5%、平均終點碳0.068%且低于0.06%的比例低于15%（生產Q195除外），終點雙命中率達到了80%以上。

3.4 嚴格執行“前塞后球”工藝

為了進一步提高出鋼口壽命，根據前后前出鋼口大小，要求耐材廠家提供兩種不同規格的擋渣塞，要求轉爐操作工每次吹煉前必須用擋渣塞堵住出鋼口，避免在吹煉前期和吹煉過程中，從出鋼口溢出的酸性渣和氣流對出鋼口耐材的侵蝕和沖刷。

在優化出鋼擋渣工藝時，一是提出了擋渣球的尺寸、密度必須嚴格按圖紙要求加工；二是要求轉爐終渣作粘，且有一定的流動性，保證擋渣球投入后，能緩慢落到出鋼口上方；三是優化了擋渣球投入方法，減輕對出鋼口的機械撞擊，要求投放擋渣球時，盡量往爐口一側投放，使擋渣球滾動到位，避免直接撞擊出鋼口；四是控制好投入時機，要求鋼包內鋼水出至4/5時投球，杜絕早投或遲投，起不到擋渣的效果。

3.5 采用后倒渣工藝

濺渣結束后，從出鋼面倒渣，爐渣通過出鋼口時部分附著下來，形成掛渣層，這樣不僅維護了出鋼面，同時提高了出鋼口壽命，要采取后倒渣工藝，對終渣控制提出了更高的要求，結合我廠實際，要求終渣w(TFe)≤15%、w(FeO)≤12%、R=3.0～3.4，后倒渣比例必保50%以上。

4 取得的效果

通過一系列措施的實施，取得了明顯的效果，出鋼口壽命由原來的平均130次，提高到平均491次，最高523次，為金燁鋼鐵公司煉鋼廠降低成本、提高產能創出了明顯的經濟效益，僅降低耐材成本一項，年創效益35萬元；減少出鋼口更換次數和縮短更換時間，年增加鋼產量5萬余t。

5 結論

1）提高出鋼口壽命是提高轉爐作業率，確保系統平衡的有效途徑。

2）提高出鋼口壽命優化了各項控制指標，平均終點溫度降低了23℃、平均終點碳提高了0.018%，雙命中率達到了80%以上。

3）提高出鋼口壽命使崗位職工增強了標準化操作的意識。

4）提高出鋼口壽命，既減少了更換次數，又提高了產量，取得了明顯的經濟效益。