溅渣护炉技术

溅渣护炉

溅渣护炉原理

溅渣护炉工艺是把氮气通过氧枪吹入炉膛，高速氮气流股与渣面相遇后把一部分炉渣击碎成尺寸不等的液滴向四周飞溅。由于流股的能量高，把熔池渣层击穿并形成凹坑，氮气流股遇到炉底后以一定角度形成反射气流，反射气流与渣坑表面的磨擦作用会带起一部分渣滴，使其飞到炉壁上。通过这样的连续吹氮气，炉渣温度不断下降，渣滴不断黏附在炉衬上，直到溅渣操作结束。

由于炉渣的分熔现象（也叫选择性熔化或异相分流），是指附着于炉衬表面的溅渣层，其矿物组成不均匀，当温度升高时，溅渣层中低熔点物首先熔化，与高熔点相相分离，并缓慢地从溅渣层流淌下来；而残留于炉衬表面的溅渣层为高熔点矿物，反而提高了溅渣层的耐高温性能。在溅渣层的形成过程中，经过多次“溅渣-熔化-溅渣”的循环和反复使溅渣层表面一些低熔点氧化物发生“分融”现象。使溅渣层MgO结晶和C2S(2CaO·SiO2)等高熔点矿物逐渐富集，从而提高了溅渣层的抗高温性能，炉衬得到保护。

溅渣层保护炉衬的机理

（1）对镁碳砖表面脱碳层的固化作用

吹炼过程中镁碳砖表面层碳被氧化，使MgO颗粒失去结合能力，在熔渣和钢液的冲刷下大颗粒MgO松动→脱落→流失，炉衬被蚀损。溅渣后，熔渣渗入并充填衬砖表面脱碳层的孔隙内，或与周围的MgO颗粒反应，或以镶嵌固溶的方式形成致密的烧结层。由于烧结层的作用，衬砖表面大颗粒的镁砂不再会松动→脱落→流失，从而防止了炉衬砖的进一步被蚀损。

（2）减轻了熔渣对衬砖表面的直接冲刷蚀损

溅渣后在炉衬砖表面形成了以MgO结晶，或C2S和C3S为主体的致密烧结层，这些矿物的熔点明显地高于转炉终点渣，即使在吹炼后期高炉温度下不易软熔，也不易剥落。因而有效地抵抗高温熔渣的冲刷，大大减轻了对镁碳砖炉衬表面的侵蚀。

（3）抑制了镁碳砖表面的氧化，防止炉村砖体再受到严重的蚀损

溅渣后在炉衬砖表面所形成的烧结层和结合层，质地均比炉衬砖脱碳层致密，且熔点高，这就有效地抑制了高温氧化渣，氧化性炉气向砖体内的渗透与扩散，防止镁碳砖体内部碳被进一步氧化，从而起到保护炉衬的作用。

（4）新溅渣层有效地保护了炉衬-溅渣层的结合界面

新溅渣层在每炉的吹炼过程中都会不同程度的被熔损，但在下一炉溅渣时又会重新修补起来，如此往复循环地运行，所形成的溅渣层对炉衬起到了保护作用。

溅渣护炉工艺

（1）熔渣成分的调整

转炉采用溅渣护炉技术后，吹炼过程更要注意调整熔渣成分，要做到“初期渣早化，过程渣化透，终点渣做黏”；出钢后熔渣能“溅得起，粘得住，耐侵蚀”。为此应控制合理的

w(MgO)，使终点渣适合于溅渣护炉的要求。

终点渣的成分决定了熔渣的耐火度和黏度。影响终点渣耐火度的主要组成是MgO、TFe 和碱度w(CaO)/w(SiO2)；其中w(TFe)波动较大，一般在10％～30％范围内。为了溅渣层有足够的耐火度，主要应调整熔渣的w(MgO)。表4-30为终点渣w(MgO)推荐值。

表1 终点渣w(MgO)推荐值

终渣w(TFe)/％8～11 15～22 23～30

终渣w(MgO)/％7～8 9～10 11～13

根据理论分析与国外溅渣护炉实践来看，在正常情况下，转炉终点渣w(MgO)应控制在表1所示的范围内，以使溅渣层有足够的耐火度。

溅渣护炉对终点渣w(TFe)并无特殊要求，只要把溅渣前熔渣中w(MgO)调整到合适的范围，w(TFe)的高低都可以取得溅渣护炉的效果。如果终点渣w(TFe)较低，渣中C2F量少，RO 相的熔化温度就高。在保证足够耐火度情况下，渣中w(MgO)可以降低些。终点渣w(TFe)低的转炉溅渣护炉的成本低，也容易获得高炉龄。

调整熔渣成分有两种方式：一种是转炉开吹时将调渣剂随同造渣材料一起加入炉内，控制终点渣成分，尤其是w(MgO)达到目标要求，出钢后不必再加调渣剂；倘若终点熔渣成分达不到溅渣护炉要求，则采用另一种方式，出钢后加入调渣剂，调整w(MgO)含量达到溅渣护炉要求的范围。

常用的调渣剂有轻烧白云石、生白云石、轻烧菱镁球、冶金镁砂、菱镁矿渣和高氧化镁石灰等。调渣剂的作用主要是提高渣中MgO含量，选择调渣剂时，首先考虑MgO的含量多少。综合考虑提出MgO质量分数的概念，用以比较调渣剂中MgO含量的高低。MgO质量分数的定义如下：

MgO质量分数（％）=w(MgO)/{1－w(CaO)＋B×w(SiO2)} （4-26）

式中，w(MgO)、w(CaO)、w(SiO2)分别为调渣剂的MgO，CaO，SiO2实际含量；B为炉渣碱度，可取B=3.5。

根据MgO含量选择调渣剂，应以冶金镁砂、轻烧菱镁球、轻烧白云石和含镁石灰为宜（MgO 质量分数不小于50％）。显然，从成本考虑时，调渣剂应选择价格便宜的；从以上这些材料对比来看，生白云石成本最低；轻烧白云石和菱镁矿渣粒价格比较适中；高氧化镁石灰、冶金镁砂、轻烧菱镁球的价格偏高。

（2）合适的留渣量

合适的留渣数量就是指在确保炉衬内表面形成足够厚度溅渣层，还能在溅渣后对装料侧和出钢侧进行摇炉挂渣即可。形成溅渣层的渣量可根据炉衬内表面积，溅渣层厚度和炉渣密

度计算得出。溅渣护炉所需实际渣量可按溅渣理论渣量的1.1～1.3倍进行估算。炉渣密度可取3.5t/m3，公称吨位在200t以上的大型转炉，溅渣层厚度可取25～30mm；公称吨位在1OOt以下的小型转炉，溅渣层的厚度可取15～20mm。留渣量计算公式为：

C

B

A

K

Q⋅

⋅

⋅

=

s

（4-27）

式中

s

Q——留渣量，t/炉；

K——渣层厚度，m；

A——炉衬的内表面积，m2；

B——炉渣密度，t/m3；

C——系数，一般取1.1～1.3。

不同公称吨位转炉的溅渣层重量如表2所示。

表2 不同吨位转炉溅渣层重量

溅渣层重量/t 转炉吨位/t

溅渣层厚度/mm

10 15 20 25 30

40 1.8 2.7 3.6

80 4.41 5.98

140 8.08 10.78 13.48

250 13.11 16.39 19.7

300 17.12 21.4 25.7

根据国内溅渣的生产实践，合理的留渣量也可根据转炉的具体容量按式（4-28）计算：

n

W

Q301

.0

s

=（n=0.583～0.650）（4-28）

式中

s

Q——转炉留渣量，t/炉；

W——转炉公称吨位，t。

（3）溅渣工艺

①直接溅渣工艺

即以炼钢过程中调整炉渣为主，出钢后基本不再调渣，直接进行溅渣操作。直接溅渣工艺适用大型转炉，要求铁水等原材料条件比较稳定，吹炼平稳，终点控制准确，出钢温度较低。其操作程序是：

a.吹炼开始在加入第一批造渣材料的同时，加入大部分所需的调渣剂；控制初期渣w(MgO)在8％左右，可以降低炉渣熔点，并促进初期渣早化。

b.在炉渣“返干期”之后，根据化渣情况，再分批加入剩余的调渣剂，以确保终点渣

w(MgO)达到目标值。

c.出钢时，通过炉口观察炉内熔渣情况，确定是否需要补加少量的调渣剂；在终点碳、