转炉炉龄
立群201*-01-0712:56
摘要]为提高95t转炉炉龄，针对性地开展了一些攻关措施，并取得了明显的效果。[关键词]转炉炉龄攻关1前言
201*年2月28日1#95t转炉投产。作为马钢“平改转”工程的首个投产项目，承担着马钢两大主导产品车轮轮箍和中板的钢水冶炼重任，没有转炉就没有钢水。为此公司要求1#95t转炉炉龄必须突破15000炉，实现1#转炉与2#转炉顺利衔接。
由于1#95t转炉是第一个炉役，工艺制度不完善；操作工是平炉转岗到转炉，虽然经过一段时间的培训，但观念未彻底的改变，操作水平低，经验不足；且一钢厂的工艺路线不断发生变革，特别是板坯、圆坯连铸相继投产，201*年4月份实现全连铸生产后，“一炉对两机”的生产模式对转炉的炉体维护要求极为苛刻。针对生产的特殊情况，一钢厂成立了炉龄攻关小组，确定了炉体维护的方针：以科技攻关为依托，不断优化操作工艺，以溅渣护炉为主，以提高炼钢操作技能水平为基础，喷补和倒补炉砂为辅，从而减少转炉炉衬侵蚀程度，达到提高转炉炉龄的目的。2主要参数及工艺流程
2.195t转炉转炉主要技术参数表1转炉主要技术参数
序号名称单位数值1转炉公称容量t952转炉平均炉产钢水量t953转炉冶炼周期min36.474炉帽工作层厚度mm6005炉身工作层厚度mm700，6006氧枪喷头形式四孔拉瓦尔出口马赫数2.07造渣材料
石灰CaO%85轻烧白云石MgOCaO%%3550
轻烧镁球MgO%70
2.2转炉冶炼的主要钢种：板坯船板钢如Q235系列、Q345系列等，圆坯车轮轮箍钢如LG61、KKD等。3提高炉龄的措施3.1降低转炉出钢温度
通过统计采用溅渣护炉工艺的各厂转炉出钢温度与炉龄的关系，得到炉龄与出钢温度的关系为[1]：
n=208529-120.9t式中：n转炉炉龄（炉）t转炉平均出钢温度（℃）
可见，随着出钢温度的降低，炉龄线性提高。出钢温度平均降低1℃，转炉炉龄可以提高120炉。
表2是201*.2~4月份转炉出钢温度情况（以Q235钢种为例）。表2201*.2~4月份转炉出钢温度（℃）最高温度最低温度平均温度171516621681
从表可看出，转炉出钢温度明显偏高。
为了达到降低出钢温度的目的，在确定了合适的浇注温度的条件下，提出稳定氩前温度，不断降低转炉出钢温度。采取了加强钢包管理，加强钢包烘烤，做到红包出钢；减少钢包吸热量，提高底吹的比例，减少吹氩过程的温降；减少转炉各工序的温降；制定了以氩前温度合格率92%为目标的考核制度等措施。要求操作工严格执行工艺规程，按规程制定的氩前温度，根据钢种要求、流钢时间、钢包烘烤情况等因素控制转炉出钢温度。
图1是整个转炉炉役期间转炉平均出钢温度和氩前温度的变化曲线。
表3是攻关前后钢种操作要点规定的转炉出钢温度及氩前温度达标率（Q235钢种）。表3出钢温度及氩前温度达标率出钢温度℃氩前温度达标率%攻关前1660~168065攻关后1640~166094
通过对降低转炉出钢温度的攻关，转炉出钢温度平均下降了30℃，最低的出钢温度为1629℃；氩前温度达标率提高了将近30个百分点，201*年11、12月份平均氩前温度为1597℃。大大降低了高温钢水对炉衬的侵蚀。3.2优化造渣工艺
95t转炉自400炉后采取了溅渣护炉工艺。采取贱渣护炉工艺后，合理的造渣制度不仅要满足冶炼过程去P、S杂质的需要，生产出合格的钢水，又要达到溅渣护炉的要求。
转炉在冶炼过程中，初期渣碱度低，FeO在15~20%之间，MgO饱和溶解度高，而炉衬主要成份为MgO，部分MgO流失进入渣中，致使炉衬表面强度低，甚至脱落，随着冶炼的进行，石灰逐渐溶解，碱度逐渐提高，当碱度达到3左右时，MgO饱和溶解度变化不大，后期FeO提高，温度上升快，对炉衬的侵蚀主要为高温和高FeO，由此可见炉渣对炉衬的侵蚀主要在冶炼初期和后期。提高渣中MgO含量，可以减轻初期渣对炉衬的侵蚀，同时由于渣中MgO能够溶解石灰表面生成的高熔点3CaOMgOSiO2，加速石灰溶解，促进化渣，对冶炼去P有利；后期渣中MgO能吸收FeO，减轻FeO对炉衬的侵蚀。
在大量调研及结合一钢厂生产实际情况，确定了终渣成分为：FeO≤16%MgO：8~10%R：2.8~3.2。在操作过程中根据铁水的Si、P含量确定散装料的的加入量和配比，形成合理的终渣成分。
渣中MgO含量的提高一般在吹炼过程来完成的，在吹炼初期加轻烧白云石替代部分石灰造渣，白云石造渣可增加渣中MgO含量，一般初期渣中MgO含量在6~8%，中后期再加入部分白云石，保证终渣中MgO在8~10%。
同时采取部分留渣操作，即利用终渣来改善造渣过程，增大冶炼初期的渣量和降低石灰成团的可能性，快速形成一定碱度的炉渣。实践表明最佳的效果是在留渣三分之一的情况下获得的。表4是优化造渣工艺前后终渣成份。表4终渣平均成份（%）CaOSiO2P2O5FeOMgOR优化前48.6517.741.1118.556.552.74优化后47.514.21.4614.89.23.0
通过对造渣工艺的优化，形成了合理的成渣途径，减少了初期渣和后期渣对溅渣层及炉衬的侵蚀，也达到了预期的终渣成分。3.3加快转炉冶炼节奏
研究表明炉衬的损耗是取决于炉衬与炉渣的接触时间[2]。加快转炉冶炼节奏，缩短转炉冶炼周期可大大降低炉渣和高温钢水对炉衬的侵蚀。
201*年5月初对转炉各工序的时间进行了跟踪，分析表明造成转炉冶炼周期长（见表6）的原因有：加料时间长；倒炉次数多，终点命中率低；测温和取样成功率低，耗时长；相互间的整体配合不紧凑等辅助时间长。
另外统计数据表明，倒炉一次，需要2~4min，温降（从终点测温到出钢过程测温）最大为11℃，最小为7℃，平均为9℃左右。
针对上述影响因素，开展了加快转炉冶炼节奏，缩短冶炼周期的活动，同时也是为了适应板坯快节奏以及“一炉对两机”生产模式生产的需要。同时在转炉炉役中后期，为进一步加快转炉冶炼节奏，缩短转炉冶炼周期，降低转炉出钢温度，对转炉一倒的控制提出了明确的要求，如Q235等低碳钢，作到“一倒补吹等样出钢”，一倒温度控制为1590℃~1630℃，一倒碳[C]≥0.10%，倒炉次数≤2，冶炼周期≤30min且溅渣时间≥3min。
通过此项攻关后，转炉终点命中率大大提高，倒炉次数明显减少，辅助时间缩短，转炉冶炼周期大幅度减低，转炉的冶炼节奏加快。
表5是攻关前后转炉冶炼周期及倒炉次数统计情况：表5转炉倒炉次数（次/炉）最大值最小值平均攻关前523.9攻关后321.9
表6转炉冶炼周期（min）最大值最小值平均攻关前644251攻关后452834设计要求平均36.47
3.4溅渣护炉技术的应用
转炉溅渣护炉技术的开发是近年来转炉炉衬维护技术的一项重大突破，国内外许多炼钢厂应用该项工艺均大幅度地提高了转炉炉龄。马钢一钢厂95t转炉炉龄在400炉时开始使用溅渣护炉技术，但溅渣效果不明显，溅渣层的耐侵蚀程度差，不能有效保护炉衬。为此工程技术人员对溅渣护炉技术进行了攻关。我们进行了转炉终渣留量及组成，使用调渣剂对溅渣护炉效果影响的分析，并研究了吹氮工艺参数、溅渣层厚度、补炉对溅渣护炉的影响情况，根据分析结果确定了适合该厂的转炉溅渣护炉工艺制度。3.4.1工艺操作
上一炉出钢完毕摇正转炉视渣况加改质剂转炉开关切换至吹N2位降枪溅渣提枪转换开关切换至吹O2位翻渣（或留渣）下一炉加料3.4.2终渣的控制
通过对转炉造渣工艺的优化后，终渣成分合理，粘度合适，不需要调整即可下枪溅渣。3.4.3氮气压力和流量
溅渣吹氮和冶炼吹氧都是用同一根氧枪（喷头）完成的。一般情况下，其吹氮的工作压力和流量与吹氧的工作压力和流量相差不大时，其射流作用于炉渣的能量转换才最为合理。为此定氮气压力和流量为0.85~1.0Mpa，28000m3/h。3.4.4合适的留渣量
溅渣护炉需要有合适的留渣量，过低的渣量达不到所需的溅渣厚度，影响溅渣效果，而过大的渣量会增加溅渣的成本和时间。因此，合理的溅渣量应根据冶炼操作条件而定。目前在“少渣炼钢”的情况下，应尽可能的多留渣。理论计算和实践表明渣量控制在6--8T效果最佳。3.4.5溅渣枪位
溅渣枪位对溅渣量的影响很大，是溅渣护炉的重要参数，合适的枪位有利于提高整个炉衬的溅渣量及有利于整体炉衬的均匀挂渣。N2流量大时，应提高溅渣枪位，溅渣后期，因渣稠，应降低枪位。现场操作中，溅渣枪位应始终在一定范围内上下移动。因此通过枪位的高低来调整转炉上部和下部的渣量。
根据北京钢铁研究总院实验室经验公式：
式中：H炉体内衬高度，mm；d喷枪喉口直径，mm；D转炉内衬直径，mm；QN2流量参数;h溅渣枪位；t溅渣时间.
由此计算溅渣枪位：1.9m。实际操作中选取枪位范围为：1.5~2.5m。3.4.6溅渣时间
吹N2溅渣从开吹起渣约2min，还需挂渣2min过程，才能保证炉衬挂渣效果，所以溅渣时间定为3~5min。
3.4.7确定了不适合溅渣的情况炉内有剩余钢水；出钢时[C]低于0.05%；氮气总管压力低于10Mpa。
通过优化溅渣护炉工艺参数，优化终渣成份，确定了合理的溅渣护炉的模式，溅渣层在炉衬上存在时间由原来的一炉延长2~3炉。3.5垫补与喷补
本炉中后期，在溅渣的了炉次上还进行了垫补前后两大面的实验。实验结果表明：溅渣并不影响垫补效果。而且由于补大面的时间较长，反而更有利于溅渣层与炉衬的烧结，增加了溅渣层的抗侵蚀性。
对耳轴及炉帽部位的喷补也采取了先溅渣后喷补的办法。实验表明这也不影响喷补效果。而且由于溅渣层的保护作用，防止了炉衬砖遭受水气的侵蚀，提高了其抗剥落性。3.6其它
通过开展适应性培训，举办形式多样的岗位练兵和劳动竞赛，提高操作工的操作技能。另外在炉役中后期还开展了终点留碳作业、减少钢水过氧化等攻关措施，也大大减少了炉衬侵蚀程度。4效果
通过一年多的努力，至201*年12月14日，一钢厂1#95t转炉首次炉龄圆满结束。自201*年2月28日一次性热试成功以来，该炉已连续运行653天，冶炼钢水140万吨，炉龄达到15026炉，创下全国冶金行业转炉首次炉龄最好水平。
转炉停产后，通过对拆炉后的残余镁碳砖的测量，计算95t转炉镁碳砖的熔损速度为0.029~0.04mm/炉。5结束语
通过对95t转炉炉龄的攻关，有针对性的采取一些攻关措施，减少炉衬的侵蚀程度，提高了炉龄，实现了当初制定的预定目标，也取得了宝贵的经验，为今后炉体的维护及炉龄的提高奠定了坚实的基础。
今后将主要针对在溅渣护炉的前提下，提高顶底复吹转炉炉龄开展工作。
参考资料：
[1]苏天森著转炉溅渣护炉技术冶金工业出版社1999.3
[2]巴普基滋曼斯基著氧气转炉炼钢过程理论上海科技出版社1979
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201*
莱芜职业技术学院
论文题目浅谈提高转炉炉龄的措施与效果
专业冶金技术年级201*级学号201*03240145姓名王富平联系方式13562364112指导教师李国平职称讲师完成日期201*年4月9日
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目录
摘要..................................................................................................III绪论..................................................................................................IV第1章影响转炉炉龄的原因....................................................................11.1炉衬材质.........................................................................................................11.2砌炉.................................................................................................................1第2章系统优化炼钢工艺.......................................................................32.1规范装入制度.................................................................................................32.2优化炉料结构.................................................................................................32.3开展系统降温工作.........................................................................................52.4采用科学的“三位一体”挡渣技术..................................................................5第3章溅渣护炉技术............................................................................73.1溅渣护炉技术的基本原理..............................................................................73.2溅渣护炉对炉渣的组成与性质要求..............................................................73.3熔渣黏度对转炉溅渣的影响..........................................................................93.4终点渣成分控制............................................................................................103.5合适的留渣量.................................................................................................113.6溅渣工艺参数确定.........................................................................................113.7溅渣时间与溅渣频率....................................................................................133.8溅渣操作与喷补护炉协调配合....................................................................143.9溅渣氧枪的设计与维护................................................................................153.10溅渣效果判定..............................................................................................16第4章其它补炉.................................................................................184.1投补料补炉....................................................................................................184.2平砌油砖补炉................................................................................................184.3喷补护炉........................................................................................................18第5章效果及存在问题.......................................................................19
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5.1效果...............................................................................................................195.2存在问题.......................................................................................................19结论....................................................................................................20参考文献..............................................................................................21
II莱芜职业技术学院毕业论文摘要
摘要
介绍了转炉高作业率条件下，通过系统优化炼钢工艺，综合护炉等技术和管理措施，在确保转炉安全、高效、经济运行的前提下，实现了转炉炉龄的大幅度提高。
转炉炉龄受多种因素影响，其中维护是重要的环节之一，科学有效的维护方法对提高炉龄起着至关重要的作用，通过溅渣、垫补投补料、平砌油砖、喷补等方法进行护炉，效果比较理想。
关键词炼钢转炉炉龄
III
莱芜职业技术学院毕业论文绪论
绪论
炉龄也称炉衬寿命，是指转炉炉衬从投入使用到更换新炉衬止，一个炉役期间所炼钢的总炉数，是衡量转炉生产水平的一项综合性指标，炉龄高低不仅代表着一个炼钢厂的技术装备、工艺操作、生产管理等水平的高低，也决定着转炉的生产率、生产成本的高低。
“经济炉龄”是我国20世纪70年代针对一些钢厂片面追求炉龄,不惜采用大量贴补、套筒捣补等效率极低、消耗巨大、炉型很差、影响冶炼、降低转炉生产率和炉产量、总产量的形式主义措施提出来的概念,重点是强调要有经济效益。提高转炉炉龄是国内外钢铁企业和炼钢工作者的重要任务之一。
IV莱芜职业技术学院毕业论文第1章影响转炉炉龄的原因
第1章影响转炉炉龄的原因
1.1炉衬的材质
转炉炉衬耐火材料的损坏机理与耐火材料的化学成分、矿物结构、炼钢工艺过程等复杂的因素有关。以往使用炉衬材质是焦油砖，利用其在高温条件下砖内的焦油受热分解，残留在砖体内的碳石墨化，形成碳素骨架，支撑和固定镁质材料的颗粒，增强砖体的强度，同时还能填充耐火材料颗粒间的孔隙，提高砖体的抗渣性能，但它耐化学侵蚀性和耐高温性及急冷急热性差，炉龄一般在1000炉左右。
现在我厂使用的镁碳砖克服了传统碱性耐火材料的缺点，具有耐火度高，热膨胀率小，抗渣性强，导热性能好，避免了镁砂颗粒产生的热裂，同时由于有结合剂固化使用使其寿命提高，但如果材质、砖型标准选型不当，效果也不佳。
1.2砌炉
由于冶炼过程中各个部位工作条件、损坏机理不同，在使用和拆除使用后的炉衬时发现侵蚀情况也不同，重新砌炉是由于个别部位侵蚀严重不能使用造成的，而相当多的部位仍可以使用。针对这种情况，再考虑到成本，修砌炉衬时各部位视其损坏程度，砌筑时使用不同材质、厚度的炉衬砖，即采用综合砌炉，达到炉衬侵蚀均匀，提高内衬整体使用寿命，改善转炉的经济指标。
为了提高单炉产量和操作顺利，解决增大装入量后护容比偏小，喷溅加剧等问题，经我厂技术人员论证，在保持原有转炉主体设备，转炉重心不变、护衬安全的前提下，适当调整砖型和砌砖方式，减少
1莱芜职业技术学院毕业论文第1章影响转炉炉龄的原因
转护内衬厚度50mm（由500mm改为450mm），增加转炉有效容积，使增大装入量后而炉容比基本不变，有效解决了增大装入量后喷溅加剧的问题。平均单炉产量由22t提高到了32t。
砌炉也很关键，要求严格执行砌炉工艺规定，永久层用高度耐火泥湿砌，工作层干砌。为防止受热膨胀产生的应力造成衬砖断裂，破坏炉衬的整体性，不希望砌的过分紧密，各层砖缝均需均匀错开，砖缝要求为立缝、子缝都接近2mm；炉底与炉身用电熔镁砂细粉混合沥青粉填缝，凝固时间小于1.5h~2h，用炉底车顶紧后缝隙小于20mm。渣线、耳轴区受钢液、炉渣的冲刷、侵蚀以及炉内气体的冲刷作用大，使用抗侵蚀性好的镁碳砖；炉帽区主要受炉内气体的冲刷作用和吹炼时炉渣的喷溅作用，加之处于悬臂状态和经常摇动，反复的加料、出钢、机械碰撞等原因，掉砖现象多，在砌筑炉帽区时，镁碳砖背部使用以树脂为结合剂粘结原料，使炉衬有良好的整体性；炉壁区特别是装料侧的炉衬砖受钢水、炉渣的冲刷作用侵蚀较重，使用有较高的抗氧化镁碳砖；熔池下衬砖主要受钢液的侵蚀，应有良好的抗侵蚀性的镁白云石碳。
2莱芜职业技术学院毕业论文第2章系统优化炼钢工艺
第2章系统优化炼钢工艺
炼钢过程工艺操作，对炉衬的使用寿命也影响很大，为提高炉衬使用寿命，除了改进炉衬材质、修砌方法外，在工艺操作上采取了以下措施优化炼钢工艺。
2.1规范装入制度
为防止温度过高过低，渣量波动大，影响炉龄，在保证总装入量的同时，规定了三套装入制度(见表2-1)。
表2-1铁水、废钢装入量t方案123总装入量32.5～33.032.5～33.032.5～33.0铁水27.5～28.026.5～27.025.5～26.0
由于废钢种类较多(生铁块、改性生铁、渣钢、渣铁、内部回收废钢、外进废钢等)，块度和单重相差很大，又因废钢场地较小和生产节奏很快，废钢现场工难做到合理搭配，致使加入量波动较大，温度很不稳定，故要求废钢块度小于410×500×600mm，单重小于300kg，且大小块搭配入炉。
2.2优化炉料结构
原材料是炼钢的基础，是改善各项技术经济指标和提高经济效益的基础，其质量好坏除直接影响炼钢工艺和钢的质量外，还对炉龄有很大影响。
3废钢5.0～5.55.5～6.06.0～6.莱芜职业技术学院毕业论文第2章系统优化炼钢工艺
铁水废钢成分对炉衬耐火材料寿命有显著影响，特别是硫的含量。为减少铁水对炉衬的影响，针对高炉容量较小，出铁量小且频繁，铁水的温度、化学成份波动大，尤其是铁水中的[S]、[P]、[Si]等含量高的问题，在两个混铁炉中采取依[S]含量的高低执行铁水“分兑”；为保证低硫钢的生产，使用内部回收的低[S]废钢、废钢中调锰铁、出钢过程中加脱硫剂等方法，减少炉子脱[S]压力，避免了高温脱硫造成的炉衬侵蚀加快。
提高炉渣碱度、渣中MgO含量，降低渣中FeO含量，有利降低炉渣对耐火材料的侵蚀。在使用造渣料中，在使用活性石灰、轻烧白云石的同时，配加少量镁球、氧化铁皮等易化渣、高氧化镁含量的原材料，合理配置渣料结构，加快成渣速度，缩短冶炼时间，降低渣中氧化铁含量，提高氧化镁含量及粘度，即有利减少对炉衬的侵蚀，又利于提高效溅渣效果。抽查终点炉渣成分见表2-2。
表2-2终点炉渣成分%
序号123456TFe16.99816.05416.63117.8819.6915.48CaO49.57950.9449.63853.8453.552.99SiO215.81516.4216.6216.915.9916.844
MgO5.6295.3384.8124.684.795.39FeO13.4911.5215.8517.0916.4915.02R3.133.102.993.193.353.莱芜职业技术学院毕业论文第2章系统优化炼钢工艺
78910平均17.0115.3617.3915.4616.8055.9452.753.951.9152.4916.6317.9918.8319.1517.125.214.133.595.34.8914.0312.3311.7614.0314.163.362.932.862.713.082.3开展系统降温工作
据有关资料显示耐火材料高温溶解、高温溶液渗透、高温下气相挥发是炉衬损坏的主要原因，炼钢过程、终点温度过高将导致炉衬耐材损坏加快，特别是当终点温度在1700℃以上，每提高10℃炉衬耐火材料的侵蚀速率都会成倍增加，因此，从铁水和废钢的搭配、加快钢包周转、钢包加盖、钢包在线烘烤、和中间包加套管保护浇注等卓有成效的创新工作，改进设备、工艺，使平均出钢温度降低了2030℃，为减轻对炉衬的侵蚀起到了积极的作用。
2.4采用科学的“三位一体”挡渣技术
转炉出钢口由于受到钢液的冲刷作用，使用条件十分苛刻，经常出现内径变大、形状不规则，甚至周围侵蚀严重时出现漏钢，一般寿命都很低，也是影响炉龄的因素之一，远远不能与炉衬同步使用。针对我厂转炉冶炼强度大、出钢温度高、生产节奏快等不利条件下导致的出钢口寿命短、出钢过程下渣、吹炼过程出钢口堵不严等难题。采用对出钢口砖型和砌炉工艺的改进，使用镁碳质整体出钢口更换技术，并配合挡渣塞和挡渣球的转炉“三位一体”挡渣技术，出钢口平均使用
5莱芜职业技术学院毕业论文第2章系统优化炼钢工艺
寿命从50炉提高到180炉，有效的减少了出钢口周围的炉衬侵蚀严重现象。
6莱芜职业技术学院毕业论文第3章溅渣护炉技术
第3章溅渣护炉技术
转炉溅渣技术是近年来开发的一种提高炉龄的新技术。它是在20世纪70年代广泛应用过的、向炉渣中加入含MgO的造渣剂造黏渣挂渣护炉技术的基础上，利用氧枪喷吹高压氮气，在24min内将出钢后留在炉内的残余炉渣喷溅涂敷在整个转炉内衬表面上，形成炉渣保护层的护炉技术。该项技术可以大幅度提高转炉炉龄，且投资少、工艺简单、经济效益显著。
此项技术是由美国Praxair气体公司开发、在美国共和钢公司的GreatLakes(大湖)分厂最先应用，在大湖厂和GraniteCity厂实施后，并没有得到推广。1991年美国LTV公司的IndianaHaBOr厂用溅渣作为全面护炉的一部分。1994年9月该厂252t顶底复吹转炉的炉衬寿命达到15658炉，喷补料消耗降到0．37kg/t钢，喷补料成本节省66％，转炉作业率由1987年的78％提高到1994年的97％。溅渣护炉技术能使炉衬在炉役期中相当长的时间内保持均衡，实现“永久性”炉衬。
3.1溅渣护炉技术的基本原理
溅渣护炉技术的基本原理，是在转炉出钢后，调整余留终点渣成分，利用MgO含量达到饱和或过饱和的终点渣，通过高压氮气的吹溅，在炉衬表面形成一层与炉衬很好烧结附着的高熔点溅渣层，如图21所示。这个溅渣层耐蚀性较好，并可减轻炼钢过程对炉衬的机械冲刷，从而保护了炉衬砖，减缓其损坏程度，使得炉衬寿命得以提高。
3.2溅渣护炉对炉渣的组成与性质的要求
炉渣成分是指构成炉渣的各种矿物的成分，它决定了炉渣的基本
7莱芜职业技术学院毕业论文第3章溅渣护炉技术
性质。一般说来，初期渣的主要成分是SiO2、MnO、CaO、MgO和FeO等，随着吹炼过程进行，石灰熔化、渣量增加，使SiO2、MnO的含量逐渐降低，CaO、MgO的含量逐渐增加。
炉渣的成分通常取决于铁水成分、终点钢水碳含量、供氧制度、造渣制度和冶炼工艺等因素。如吹炼低碳钢时，随钢中碳含量降低，炉渣的氧化性升高，渣中FeO含量有时高达30％；而吹炼高碳钢时，由于渣钢反应接近平衡，使渣中FeO含量很难提高。
对常温下炉渣组成的研究表明，炉渣是由硅酸盐、铁酸盐、尖晶石、磷酸盐、铝酸盐、硫化物和自由氧化物等物相组成。
炉渣的性质可概况为以下4点：(1)炉渣的熔化特性
炉渣的熔化温度与溅渣层的高温抗渣侵蚀密切相关。如果溅渣层具有较高的熔化温度，在吹炼后期不会因为熔池温度升高而被熔化滴落，将有助于提高溅渣层的使用寿命。通常转炉终渣熔化性温度在1450℃左右，炉渣中氧化铁愈高，熔化温度愈低。
(2)炉渣的黏度与流动性
炉渣黏度反映出炉渣内部相对运动时各层间的内摩擦力，是炉渣性质的一项重要指标。黏度直接影响着炉渣和渣钢间的反应速率、流动传热能力。溅渣护炉对转炉终渣的黏度有着特殊的要求：黏度不能太高，以利于高压氮气流冲击炉渣将渣滴溅射到炉壁上；黏度也不能过低，使喷溅在炉衬上的炉渣层不容易流淌，而能与炉衬粘结，形成溅渣层。
莱芜职业技术学院毕业论文第3章溅渣护炉技术
值得注意得是，炉渣碱度在2.05.0之间时，MgO含量对炉渣流动性能影响不大。
(3)炉渣的表面张力与界面张力
炉渣的表面张力和渣一钢、渣一耐材间的界面张力也是熔渣的重要性质，前两者对冶金过程动力学及钢液、熔渣的乳化和分离、夹杂物去除等有密切关系；后者与炉渣对炉衬耐火材料侵蚀，溅渣层与炉衬耐火材料结合等有很大关系。
(4)MgO在炼钢炉渣中的饱和溶解度
无论对普通转炉，还是对采用溅渣护炉技术的转炉来说，炉渣MgO饱和度和溶解度都是非常重要的参数。实验表明，MgO在碱度为1的CaO-SiO2-FeO渣系中以(Ca、Mg、Fe)O的形式与SiO2，在FeO含量为30％时，加入10％的MgO可降低熔点大约100℃。3.3熔渣粘度对转炉溅渣的影响
用冷态模拟研究转炉溅渣工艺，采用甘油、饱和盐水和水为介质，形成不同黏度的液体，模拟稀渣、正常渣、稠渣、黏渣进行转炉溅渣护炉实验。试验表明，介质黏度较小时，溅渣量大，因为黏度小的稀渣表面张力也小。喷射气体的能量，一部分消耗在形成渣滴的表面能上，另一部分转变为渣滴的动能，使渣溅到炉壁。试验结果表明：
(1)熔渣在黏度较小时，溅渣量大；
(2)稠渣难以溅到炉衬的表面上，但是流下来的量也少。因此，希望溅渣的熔渣在高温下流动性好，黏度小，随着溅渣过程中炉渣温度的降低，黏度提高，有利于溅渣。
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总之，合适黏度的熔渣对溅起的渣量以及快速粘结在炉衬表面是重要的因素。
3.4终点渣成分控制
对终点渣成分进行控制是为了保证炉渣具有合适的耐火度和黏度。影响终点渣耐火度的主要因素是MgO，TFe和碱度(CaO/SiO2)。碱度和氧化铁含量是由原料和钢种决定的，其中氧化铁含量变化范围较大，波动范围是10％-30％。为使溅渣层有足够的耐火度，主要措施是调整渣中MgO含量。
根据理论分析和国内外溅渣护炉实践，在正常的转炉终渣成分范围内，为使溅渣层有足够的耐火度，终点渣MgO含量控制范围见表终点渣MgO含量推荐值（表3-1）
终渣TFe%终渣MgO%8～147～815～229～1023～3011～13终渣的调整方式如下：(1)不调整
转炉终点渣MgO含量可以满足溅渣层耐火度的要求，炉渣的过热度不高时，出钢后可以直接吹氮气进行溅渣操作。
(2)出钢后加入调渣剂提高渣中MgO含量
出钢后渣中MgO含量达不到溅渣层所要求的数值，需要加入调渣剂提高渣中MgO含量。渣中MgO含量低于溅渣层所要求的原因有以下两种情况：
1)原料中P,S含量高、倒渣、取样、测温、补吹次数多，使吹炼前期加入的MgO大量流失，补吹时加入渣料，使渣中MgO进一步降
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低。
2)出钢后需要调渣的另一种情况是终渣为铁酸钙渣系。出钢后调渣的困难是渣量和渣的成分不易准确估计，加入的渣料不易完全融化。
3.5合适的留渣量
合适的留渣量其含意是指在炉衬内表面形成足够厚度的溅渣层，并可在溅渣后对装料侧和出钢侧进行摇炉挂渣，剩余的炉渣倒人渣罐。形成溅渣层的渣量可以根据炉衬内表面积、溅渣层厚度及炉渣密度计算。溅渣护炉所需的总渣量可按溅渣层理论重量的1.1～1.3倍来估算，炉渣密度可取3.5t/m3。在上述计算中，200t以上的大型转炉的溅渣层厚度可取25-30mm，100t以下的中、小型转炉可取15～20mm，留渣量的计算公式如下：
W=KABC式中W留渣量，t；K渣层厚度，m；A炉衬内表面积，m2；B炉渣密度，t/m3；，C系数，取1.11.3。
留渣量过大与过小的利弊：留渣量过大将增加调渣剂的消耗，提高溅渣护炉的成本；留渣量过小，不能形成足够厚度的溅渣层且不能有效地进行摇炉挂渣。
3.6溅渣工艺参数确定
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合理的溅渣工艺参数，主要是根据具体的转炉炉型尺寸，确定能在尽可能短的时间内将炉渣均匀喷溅涂敷在整个炉衬表面上，并对渣线、耳轴两侧等易于熔损的部位可形成厚而致密的溅渣层所要求的喷吹工艺参数。它主要包括以下几项：
(1)合理确定喷吹氮气的工作压力和流量；(2)确定最佳的溅渣枪位；
(3)设计适宜的喷枪结构和尺寸参数(如喷孔数目、喷孔夹角和喉口直径)。
通常，在确定转炉溅渣工艺参数时，往往依据实际转炉的水力学模型试验结果，初步确定溅渣工艺参数；并通过在溅渣过程中不断地观察、总结和比较，确定最佳的溅渣枪位，喷吹氮气流量和压力。根据溅渣中出现的问题，修改喷枪设计，逐步达到最佳的溅渣效果。
在实际溅渣过程中确定合理的溅渣工艺参数，主要应考虑以下两点：
(1)炉型尺寸，主要是转炉的(H，D)参数，炉型尺寸通过转炉(Hd/D)参数表示；
(2)喷吹参数，包括气体流量、工作压力、喷枪高度和溅渣时间，溅渣参数由喷吹参数(Qh/d)和溅渣时间的乘积确定。
转炉炉型参数与溅渣参数间的经验关系如下：Hd/D=13.77+0.73（Qh/dt）O.33t式中H转炉内衬高度，mm；
dt喷枪喉口直径(对单三式喷枪可取d=1/3d喉)，mm；
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D转炉内衬直径，mm；
Q氮气喷吹流量(标态)，m3/min；H喷枪高度(溅渣枪位)，mm；t溅渣时间，min。
对于几何尺寸已经确定的转炉，可根据确定的喷枪参数，利用该公式确定最佳的溅渣工艺参数(溅渣枪位和氮气流量)，保证在较短的时间内溅好渣。
3.7溅渣时间与溅渣频率
溅渣时间是溅渣操作中的一个重要工艺参数，各厂应根据自己车间的生产节奏灵活掌握，目前多数厂的溅渣时间定为2．5～4min。(1)溅渣时间过短，炉渣没有得到充分的冷却和混匀，炉渣条件比较差，即使溅到炉壁上，也不能很好地挂上，起不到护炉的作用。
(2)正常情况下，溅渣时间越长，炉衬挂渣越多，但也易造成炉底上涨和粘枪。
(3)在留渣量较小时，会造成炉底磨损增大，炉底寿命下降。(4)在炉渣温度过低或流动性较差的时候，炉渣溅不起来，如果一味地延长溅渣时间，由于渣况不良，溅渣时间再长，也起不到溅渣的效果。反而，由于溅渣时间的延长，炉衬温度降得过低，既浪费了氮气也影响了随后的炼钢操作，同时还降低了生产效率。
溅渣的频率，即合理溅渣操作的间隔炉数，是溅渣护炉的重要操作工艺参数之一。
在炉役的中期过于频繁溅渣，对炉型会产生较大的影响(如炉型变
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小)，并延长炼钢工序作业时间，影响系统运行效率。一般应在炉役的前期就开始溅渣，可以两炉一溅，在炉衬厚度为400mm左右时保持炉炉溅渣，力争炉衬厚度保持在300-400mm之间，形成动态平衡，有利于形成“永久”炉衬。
关于溅渣频率，可以概括为“前期不溅，中期两炉一溅，中后期炉炉都溅”。掌握好溅渣频率的关键是在中后期炉炉溅渣。只有在炉役中后期坚持炉炉溅渣护炉，才能使炉衬损耗最小并达到动态平衡，实现炉衬长寿的目标。
3.8溅渣操作与喷补护炉协调配合
转炉采用溅渣护炉技术，使炉龄得到大幅度提高。但溅渣对局部被严重损毁的区域不能灵活地实施有效溅补，为了提高炉龄，还应采用溅渣和喷补相结合的工艺措施。
转炉生产过程中损毁最严重的部位是渣线、耳轴部位及炉帽与炉身的连接处。进行溅渣操作时，溅渣层的厚度沿转炉衬高度方向分布是很不均匀的，在炉膛下部较厚，炉膛上部较薄。因此，用溅渣的方法可以对炉膛及渣线部位进行有效的维护。耳轴与炉帽是侵蚀最严重的部位，为使这些部位与炉身寿命同步，需采用了喷补和溅渣相结合的办法。
若炉衬的碳含量过高，溅渣结合困难时，可采用先喷补一层后再进行溅渣，这样可以得到理想的溅渣层。
采用喷补时，喷补料是粉状的，从而提高了固体的分散度，扩大了喷补料和炉衬的接触面积，增大了附着强度。为使喷补层和炉衬更
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有效地结合，在喷补料中加入结合剂，使喷补料在低温下和炉衬有较高的结合强度，到高温时靠喷补料和炉衬的陶瓷结合，使喷补层和炉衬成为一体。
喷补或溅渣一般是当炉衬侵蚀掉一半左右(或是内衬减至200～400mm时)，开始进行，衬砖较厚时做预防性喷补是不经济的。当砖衬厚度减薄时，其损毁速度也减慢。
3.9溅渣氧枪的设计与维护
溅渣护炉依靠氮气射流作为动力冲击炉渣使其飞溅到炉衬内表面形成溅渣层。因此溅渣护炉要求氧枪应能保证在3min左右的溅渣时间内，使炉衬各部分形成所要求的溅渣层厚度，还要有较长的枪龄和低的氮气消耗量。
如果炼钢与溅渣采用同一支氧枪，则喷头参数主要按满足炼钢工艺要求进行设计。我国中、小型转炉大多数都采用同一支氧枪进行炼钢与溅渣操作，若有必要采用专用喷枪溅渣，则应根据溅渣护炉的工艺特点，选择溅渣专用枪设计参数。
氧枪的设计主要考虑以下几个方面：(1)喷头的喷孔数
随着转炉容量的增加，应适当增加喷头的喷孔数，这样可使溅渣层的厚度更均匀。喷孔数增加会使每个喷孔的氮气流量下降，因此要与提高喷孔的马赫数结合考虑。溅渣用喷枪的喷孔数如表所示，供参考。
溅渣喷头的喷孔个数（表3-2）
转炉公称吨位/t喷孔数/个
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＞201*00～200＜1005～74～53～4（2）专用溅渣喷枪喷孔的倾角可取12°14°。在实际操作中可以通过调整喷吹压力与枪位对溅渣情况加以调节，喷孔倾角并非只在12°为最好，可以在一定范围内选取。
(3)氧枪冷却
溅渣护炉过程中氧枪的热负荷低于炼钢过程，但氧枪喷头及枪体下部粘渣严重，需要加强局部冷却。目前这方面的研究工作还较少。
（4）氧枪刮渣器
采用溅渣护炉技术之后粘枪现象加重，应提倡采用刮渣器清理氧枪。为了提高足够的刮渣能力，需要加固和发行氧枪提升系统。
氧枪的维护：
采用溅渣护炉技术之后，氧枪粘枪现象严重，给氧枪正常使用带来困难。根据现有经验，有以下几种方法可以解决此问题。
(1)采用专用溅渣喷枪，避免烧枪；
(2)出钢时将钢水出干净，防止氧枪粘结冷钢；(3)安装刮渣器经常清理氧枪；
(4)对氧枪端部结渣部位喷水，使其快冷、脱落；(5)在枪体喷吹耐火涂料，减少粘钢和粘结物，使其易于清理。3.10溅渣效果判定
为了有效地观察炉衬溅渣的效果，在炼钢过程的“一倒”、“二倒
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及出钢的过程中应不断地观察炉衬表面，对前一炉溅渣层的工作效果及砖缝暴露情况要做到详细了解。溅渣之后，也可以立即倒炉观察炉况。良好的溅渣效果，应是炉衬的内表面由上至下均匀地溅涂上一层炉渣，如果在上一炉砖缝已暴露，在溅渣后由于溅渣层的覆盖，砖缝应消失。同时在下一炉冶炼中利用各种机会，密切注意炉衬的熔损状况，为保证以后的溅渣效果打下基础。应对本厂转炉在各种不同的冶炼工艺条下，每溅渣一次后可冶炼的炉数，做到心中有数。在有条件的企业，可采用激光测距仪来定期测量炉衬的蚀损速度。
莱芜职业技术学院毕业论文第4章其他补炉
第4章其他补炉
4.1投补炉料补炉
当装料侧或出钢侧出现坑凹时，有计划或临时加入投补料进行热填补坑凹、利用投补料在炉内余热的作用下出现流动性并铺展在侵蚀部位，然后吹氧气燃烧提高炉膛温度达到投补料与炉衬粘结为一体达到护炉目的。
4.2平砌油砖补炉
当炉衬两侧侵蚀严重或出现漏炉时，用专用的补炉大铲把长方体补炉砖平铺磊到一定高度，然后投扔补炉料吹氧气燃烧提高炉膛温度达到补炉砖与炉衬粘结为一体达到护炉目的。
4.3喷补护炉
由过去的湿法喷补改为先进的半干法喷补，喷补部位由过去的喷补炉衬砖接头处改为喷补补炉砖及所有可喷到的部位，要求混入水分10%~18%，炉膛温度800℃~1000℃，有效的减少了对炉衬的侵蚀，寿命提高了近千炉。
18莱芜职业技术学院毕业论文第5章效果及存在的问题
第5章效果及存在的问题
5.1效果
（1)通过炉衬材质的改进和实施综合砌炉后，炉衬的侵蚀明显减慢，垫补加料侧和出钢侧由原来的500炉开始增加到了1200炉，垫补的次数间隔也扩大了三分之一左右；
（2)炼钢过程系统优化后，原材料、过程操作、和系统温降明显好转，特别是炉渣成分明显优化，对溅渣和减慢侵蚀十分有利，各种事故明显减少，生产相当顺行；
（3)通过综合砌炉优化炼钢工艺综合护炉技术的应用，炉龄得到了历史性的突破，最高炉龄达到了17110炉，大面积补炉比原来减少80%，平均每天减少补炉约2h，增加了炼钢有效时间，工人劳动强度大大降低。
5.2存在的问题
（1）由于原材料和炼钢工艺的要求，炉渣碱度提高，流动性变差，时常出现粘氧枪和涨炉底现象；
（2）由于渣量和溅渣时间是直线的线性关系，怎样保留合适的留渣量，保证快速溅渣护炉的最佳化还有待解决；
（3）炉龄的大幅提高，要求炉口、烟罩、炉壳、机械等设备实现同步面临严峻考验。
19莱芜职业技术学院毕业论文结论
结论
(1)炉衬耐材质量提高、采用综合砌炉是提高炉龄的基础，优化炼钢系统，降低出钢温度，提高溅渣效果是提高炉龄的关键；(2)提高炉龄可以降低生产成本，减少事故，增加产量和降低员工劳动强度，同时也对炼钢生产、技术、管理等工作起到带动和促进作用。
莱芜职业技术学院毕业论文参考文献
参考文献
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21莱芜职业技术学院毕业论文
致谢
在莱芜职业技术学院的学习即将结束，在这三年的学习过程中我得
到了学院的各位老师和同学的热心帮助，顺利的完成了各科的学习并完成此次毕业设计任务。在此，我特别感谢所有曾经帮助过我、为我的学习提出建议和指导的人们。
本次设计是在李国平老师的悉心指导下完成的，通过本次的设计使我把所学到的各科知识得以综合运用，并掌握了一种学习方法，同时也锻炼了自己查阅资料、与同学合作及计算机的应用能力；培养了科学、严谨的学习态度，是我的整个知识结构有了质的提高，这些对于我以后的工作是珍贵的财富并使我终身受益。再次感谢莱芜职业技术学院领导及老师的大力支持和帮助，祝你们工作顺利！
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