转炉炉底上涨原因分析及预防

转炉炉底上涨原因分析及预防

摘要:针对转炉炉底上涨的原因进行了分析,并提出了改进措施。从优化工艺参数、操作等方面入手,使炉底上涨得到了有效控制关键词:转炉炉底上涨预防

转炉炉底上涨造成熔池液面上升,导致炉容比小,引起碳火反应期及碳氧激烈反应期喷溅、炉帽易损坏、氧枪及烟罩结冷钢等事故的发生。导致钢铁料消耗、耐材消耗高,而且对氧枪枪龄的提高和产品质量造成不利影响,甚至对安全生产构成威胁。针对以上问题,笔者根据生产实际,查找及分析其产生的原因及机理,提出了相应的措施。

1 40t转炉炉底现状

2009年1月至2009年12月炉底情况如图1。

由图1所示,一炼钢分厂40t转炉新炉炉底为5.67m,2009年1、2月炉底控制正常;随着炉龄的提高,炉底逐渐上涨,进入4月份炉底上涨到270mm,进入炉役后期炉底上涨490mm,通过用氧气吹炉底方法使炉底下降,对整个炉役炉底控制效果不很明显,同时引起炉衬砖侵蚀比较严重。

2 炉底上涨的原因

2.1 炉渣碱度偏高

八钢公司由于铁水中磷含量小于0.080%、硫含量小于0.060%,铁水条件较好,碱度控制工艺要求3.0～3.5,实际对炉渣取样分析发现,化验结果与要求偏差较大。尤其铁水成分硅含量偏低炉次,碱度高达4.5,具体月平均碱度如图2。

由图2可以看出炉渣碱度控制由于铁水条件硅含量降低,炉渣碱度升高,尤其铁水新区A、B高炉投产以来,铁水成分硅含量较低(0.28%～0.55%),为了保证终点炉内渣量,铁水硅含量小于0.40%时,石灰加入量按照硅0.40%计算,导致终点碱度偏高,引起炉底上涨。

2.2 冶炼枪位偏高

在喷头参数一定时,喷头距液面高度越低,氧气射流对熔池的冲击动能越大,对炉底冲击越大,炉底侵蚀严重,新炉冶炼开吹枪位1100mm、拉碳枪位900mm,熔池金属溶液高度1136mm,气流冲击深度622mm,由于中后期每次补炉以后熔池半径有所减少,金属液面相应升高,据计算炉役中后期装入量49t时,熔池深度1500mm左右,按照新炉设计枪位冶炼,熔池的搅拌能力减弱,降低熔池侵蚀速度,引起炉底上涨。

2.3 溅渣护炉影响

溅渣护炉主要是利用高压力的N2经过氧枪喷射到出过钢后所留的炉渣上,通过气流的强大动力把炉渣飞溅到炉膛形成坚硬的溅渣层,从而减慢炉衬侵蚀,保护炉衬。据国内外发表有关溅渣护炉质料表明:

凡是炉龄长的转炉都存在炉底上涨的问题,炉底上涨是在溅渣护炉过程中逐渐形成的,是炉底结渣超过炼钢过程中炉底的损耗所致。每炉溅渣护炉操作的后期由于熔池温度降低和渣中的高熔点相(MgO,C2S,C3S等)析出使炉渣粘度大为增加。在溅渣结束后,粘渣到不干净而粘结在炉底;在下一炉冶炼过程中,熔池部分的炉衬收不到炉渣的侵蚀,其溶损速度低于渣线和炉身上部的炉衬,前一炉的溅渣层在下一炉炼钢之后仍有残留。随着炉龄的增长,炉底逐渐加厚,如果不及时处理会造成炉底过后,导致炉底上涨。

2.4 炉膛内型不合理

转炉炉役前期,炉衬内型比较合理,熔池内金属液循环良好,炼钢过程中各种化学反应顺利进行,一般是不会出现炉底上涨现象的。当转炉炉役进入中、后期,炉衬侵蚀严重时,为防止出现漏炉,频繁采取贴砖、倒入镁砂焦油料、喷补维护炉衬,转炉炉膛内型发生不规则变化,同时由于补炉料粘补占用炉膛内体积,使熔池液面上升,氧枪喷头与炉底距离变大,原有的操作方式已不能带动熔池底部金属液参与循环,导致炉底上涨。

在补炉后时,炉后补炉料不平存在涡钢水现象,导致钢水出不净,溅渣结束后,采用留渣操作时加废钢角度过高,导致加入的大块废钢或大量的生铁块沉入熔池底部,降低了停滞区内金属液温度,直到吹炼终点时废钢、生铁块还没有完全熔化或才熔化,未熔化的废钢、生铁块与停滞区内周围的金属一同粘结炉底或侵蚀不了炉底造成炉底上涨。

总之,多方面原因造成钢渣滞留炉底,致使炉底上涨,限制供氧强度提高、金属液循环无法改善,造成炉底上涨的恶性循环。

3 防止炉底上涨的措施

3.1 确立合适碱度及渣中氧化镁含量

吹炼过程中,调整炉渣结构,避免返干发生,保证炉渣物性与成分既有利于吹炼操作,又不侵蚀炉衬,并符合溅渣护炉要求,如果溅渣用炉渣碱度过高,氧化镁含量达到或超过饱和值,倒炉出钢后炉膛温度降低,有氧化镁结晶析出,高熔点矿物C2S.C3S也同时析出,集中留在炉底,与炉底的镁炭砖方镁石晶体结合引起上涨。通过拆炉对炉底渣样多次化验:渣中MgO含量高达28%以上。在实际生产渣系中MgO含量6%～9%,导致炉底MgO含量如此高的原因是不断选分结晶,高熔点相粘结在炉底,导致炉底上涨。

为此制定根据炉底深度制定渣量配加参照表:通过改变炉渣碱度及炉渣中MgO含量,来稳定炉底控制。

3.2 根据炉底深度调整冶炼枪位

针对每次补炉后熔池半径会有所减少,金属液面相应升高的情况,为了清楚炉衬侵蚀程度和炉底上涨情况,应经常测量炉底及枪位。依据炉底高度、量枪枪位、确定开吹枪位、终点枪位。使熔池中金属液

得到充分搅拌,达到熔池底部金属液参与循环,减少粘滞炉底,采用变压变枪的吹炼模式,终点提高氧压,根据炉底高度,制定合理开吹(开吹枪位=终点枪位+200mm)、过程、终点拉碳枪位。

3.3 保持合理炉型

维护炉衬不仅防止炉衬工作层免受侵蚀,而且要炉膛保持合理内型。保持炉衬合理应从合理安排补炉时机、补炉料重量,补炉油砖的堆砌方式等方面着手。但最合理的炉型维护应通过溅渣护炉与喷补相结合来实现。保证溅渣效果是炉衬合理得到维护前提,这就要求改善炉渣结构,使炉渣物性、成分符合溅渣护炉要求,溅渣后炉渣保证有一定的流动性,倒渣时保证炉渣均匀铺在炉前,采用低角度加废钢,以减少加废钢、兑铁水对炉前的冲击。并结合喷补合理维护炉衬,减少补炉次数,使熔池容积、炉型保持基本稳定,尽量让熔池中的金属液更好地参与循环,缩小停滞区,减少钢渣粘滞炉底可能性。

3.4 调整装入量和保证废钢块度适中

炉底开始上涨时,废钢比按照上线控制,减少热富裕。适当减少总装入量,使氧气对熔池内金属液的搅拌力度能够达到熔池底部滞留区,氧气射流达到一定冲击深度,促使炉底滞留物熔化,进一步减少炉底上涨。废钢块度不可过大,生铁块配比适中,确保吹炼终点完全熔化,更不会粘滞炉底。

3.5 合理确定溅渣工艺参数