词条 | 溅渣护炉 |
释义 | 溅渣护炉技术是利用MgO含量达到饱和或过饱和的炼钢终点渣,通过高压N2的吹溅,冷却、凝固在炉衬表面上形成一层高熔点的熔渣层,并与炉衬很好地粘结附着。溅渣形成的溅渣层耐蚀性较好,同时可抑制炉衬砖表面的氧化脱碳,又能减轻高温渣对炉衬砖的侵蚀冲刷,从而保护炉衬砖,降低耐火材料损耗速度,减少喷补材料消耗,同时减轻工人劳动强度,提高炉衬使用寿命,提高转炉作业率,降低生产成本。 一、溅渣护炉技术的发展和特点1.发展概况炉龄是转炉炼钢一项综合性技术经济指标。提高炉龄不仅可以降低耐火材料消耗,提高作业率、降低生产成本,而且有利于均衡组织生产,促进生产的良性循环。所以,大幅度提高转炉炉龄是炼钢工作者多年追求的目标。 转炉炉衬工作在高温、高氧化性条件下,通常以0.2~0.8mm/炉的速度被侵蚀。为保证转炉正常生产和提高炉衬寿命,我国冶金工作者做了许多工作,如采用焦油白云石砖、轻烧油浸白云石砖,贴补、喷补、摇炉挂渣等措施,使炉龄逐步提高到1000炉以上;进入80年代,转炉普遍采用镁碳砖,综合砌炉,使用活性石灰造渣,改进操作,采用挂渣、喷补相结合的护炉方法,使转炉炉龄又有明显提高。 溅渣护炉是近年来开发的一项提高炉龄的新技术。该技术最先是在美国共和钢公司的大湖分厂,由普莱克斯气体有限公司开发的,在大湖分厂和格棱那也特市分厂实施后,并没有得到推广。l991年,美国LTV公司的印地安那哈鲍厂(1ndianaHabor)用溅渣作为全面护炉的一部分。1994年9月该厂232t顶吹转炉的炉衬寿命达到15658炉,喷补料消耗降到0.38kg/t 钢,喷补料成本节省66%,转炉作业率由l984年的78%提高到l994年的97%。之后,美国有15家以上钢厂采用该技术,美国内陆钢公司炉龄已超过20000炉。加拿大、英国、日本等也已相继投入试验和应用。 我国从l994年开始转炉溅渣护炉试验,采用和发展的速度很快。鞍钢、首钢、宝钢、武钢、太钢等一些转炉厂采用溅渣护护技术,炉龄大幅度提高,取得了明显效果。其中,宝钢、武钢、首钢炉龄已逾万炉。2003年武钢二炼钢创造了30368炉的转炉炉龄记录。 溅渣护炉是转炉护炉技术的重大进步,这项能够大幅度提高转炉炉龄、降低耐火材料消耗的技术,在我国展示了广阔的推广应用前景。 2.技术特点溅渣护炉的技术特点有: (1)操作简便 根据炉渣粘稠程度调整成分后,利用氧枪和自动控制系统,改供氧气为供氮气,即可降枪进行溅渣操作; (2)成本低 充分利用了转炉高碱度终渣和制氧厂副产品氮气,加少量调渣剂(如菱镁球、终渣改性料、轻烧白云石等)就可实现溅渣,还可以降低吨钢石灰消耗; (3)时间短 一般只需3~4min即可完成溅渣护炉操作,不影响正常生产; (4)溅渣均匀覆盖在整个炉膛内壁上,基本上不改变炉膛形状; (5)工人劳动强度低,无环境污染; (6)炉膛温度较稳定,炉衬砖无急冷急热的变化; (7)由于炉龄提高,节省修砌炉时间,对提高钢产量和平衡、协调生产组织有利; (8)由于转炉作业率和单炉产量提高,为转炉实现“二吹二”或“一吹一”生产模式创造了条件。 二、溅渣护炉工艺和实践1.基本原理和操作方法溅渣补炉的基本原理是在转炉出钢后,调整终渣成分,并通过喷枪向渣中吹氮气,使炉渣溅起并附着在炉衬上,形成对炉衬的保护层,减轻炼钢过程对炉衬的机械冲刷和化学侵蚀,从而达到保护炉衬、提高炉龄的目的。 图11—1为某厂50t转炉溅渣与未溅渣时残留炉衬对比图,两者炉龄分别为4409和1196次。按该钢厂的三段溅渣法(前期不溅,中期间隔溅,后期炉溅),溅渣时炉衬最大平均侵蚀速度为0.095mm/炉,相当于不溅渣时侵蚀速度的1/3。有些厂侵蚀速度还要小,几乎趋向“零”侵蚀。溅渣后消除了渣线、耳轴部位的严重侵蚀现象,各部位侵蚀均匀,炉衬残留厚度基本接近。 (a) (b) 图11—1溅渣(a)与未溅渣(b)时残留炉衬比较 溅渣护炉操作步骤如下: (1)将钢出尽后留下全部或部分炉渣; (2)观察炉渣稀稠、温度高低,决定是否加入调渣剂,并观察炉衬侵蚀情况; (3)摇动炉子使炉渣涂挂到前后侧大面上; (4)下枪到预定高度,开始吹氮、溅渣,使炉衬全面挂上渣后,将枪停留在某一位置上,对特殊需要溅渣的地方进行溅渣; (5)溅渣到所需时间后,停止吹氮,移开喷枪; (6)检查炉衬溅渣情况,是否尚需局部喷补,如已达到要求,即可将渣出到渣罐中,溅渣操作结束。 如何有效地利用高速氮气射流将炉渣均匀地喷溅在炉衬表面,是溅渣护炉的技术关键,其效果取决于: ——熔池内留渣量和渣层厚度; ——熔渣的物化性质,包括成分、熔点、过热度、表面张力和粘度; ——溅渣气体的动力学参数,包括喷吹压力和流量,枪位及喷枪孔数和夹角等。 2.基本工艺参数1)熔池内的合适渣量 按照国内几家钢厂溅渣实践和效果表明,渣量在100kg/t较为合适。 2)炉渣性质 (1)渣成分 目前,转炉大都使用镁碳砖作为炉衬,减少炉衬侵蚀的重要措施是提高渣中MgO含量。当渣中MgO达到饱和时,炉衬中MgO溶解量就会减少,从而提高了炉衬寿命。渣中MgO含量与炉渣碱度有关,有的厂在终渣碱度(CaO/SiO2%)为3左右、MgO含量在8%左右就可以保证MgO达到炮和。国内外转炉溅渣的MgO含量一般控制在8%~l4%。 渣中FeO含量高低对炉衬侵蚀和溅渣效果有很大影响。渣中FeO的矿物组成大多为各类低熔点铁酸盐,熔点远低于出钢温度,而且FeO含量越高,铁酸盐就越多,渣流动性就越好,对炉衬侵蚀作用加大且不容易附着在炉衬上。如果渣中FeO含量过低,又会造成转炉造渣和去除P、S困难。因此操作中必须严格控制渣中FeO含量。 (2)炉渣粘度 若炉渣粘度大,则渣稠不易溅起,溅渣量迅速下降,为了保持溅渣量,需要消耗更多的射流冲击能。此外,稠渣则在炉衬上的附着力差;粘度小,渣稀,溅渣覆盖较易,但覆盖层较薄。摇炉有挂渣流落现象,需加渣料调整,以保证炉渣粘度适当。 (3)调渣剂 溅渣层抗侵蚀能力是影响护炉效果的重要因素。抗侵蚀能力差,需要每炉溅渣,不仅增加氮气用量而且也延长冶炼周期。为此,有必要提高渣的熔化温度,以利于提高护护效果。为此,需加入调渣剂,使炉渣改质,以满足提高熔化温度的需要。 调渣剂不仅具有提高溅渣熔点的作用,还有使炉渣更容易溅起而改善溅渣的动力学条件。此外,在渣中能产生弥散固相质点,从而提高了渣与炉衬的结合能力。 3)氮气压力和流量 高压氮气是溅渣的动力,其压力、流量直接影响溅渣效果。按照各厂溅渣经验,氮气压力一般与氧气压力接近时,可取得较好效果。由于转炉公称容量不同,所以溅渣的氮气压力、流量存在差异。 4)顶吹喷枪工艺参数 (1)枪位枪位 对溅渣高度有明显影响,最佳枪位应根据自身条件在实践中确定。枪位过高或过低都使溅渣量减少。较低枪位有利于转炉下部溅渣;反之对上部溅渣有利。 (2)喷枪夹角 l2°喷孔夹角喷枪溅渣效果优于l4.5°夹角喷枪。喷孔夹角为12°喷枪射流与熔池接触面积小,形成冲击力大,同时产生的反向射流与水平面的夹角也大,这都有利于增加溅渣的有效覆盖面积。 5)复吹转炉底气对溅渣的影响 溅渣护炉存在的问题之一是炉底上涨、底吹喷孔堵塞。这一问题在国内外均未得到很好解决。武钢、鞍钢在采用适当的操作工艺参数后较好地解决了炉底上涨问题。使溅渣下复吹比达到50%以上,说明采用该技术可以实现高复吹比。 6)溅渣时间 溅渣时间通常是根据炉子吨位、供气量、炉内渣量、炉渣状况及生产节奏等因素综合考虑,目前我国各钢厂一般吹氮时间为3~5min。 吹氮的目的是提供溅渣的动力,此外它还有冷却炉渣的作用。一般在吹氮的前2min时间内主要是冷却炉渣,因为在这段时间内炉渣还比较稀,即使溅到炉壁上也附挂不好。当吹氮到2min以上时,炉渣才开始大量溅起,可喷溅到炉帽处,倒炉观察时炉衬挂渣情况良好。实践中发现,溅渣时间越长,炉衬挂渣越多,但时间过长会造成炉底、熔池炉壁沾挂渣过多,造成炉底上涨,同时。溅渣时间过长会影响生产节奏。因此,溅渣时间要根据自身具体条件加以确定。 3.溅渣护炉和冶炼工艺的相互影响1)溅渣护炉对冶炼工艺的影响 (1)对冶炼操作的影响 实践得知,由于溅渣炉底会有上涨现象,因此枪位控制要比未溅渣炉役相应提高,以避免造成喷溅、炉渣返干和增加氧气消耗量。 (2)对钢中氮含量和质量的影响 吹氮溅渣后,主要是防止阀门漏气造成吹炼终点氮含量高。通过对未装溅渣护炉设备和装溅渣护炉设备炉次的终点钢样分析,[N]分别为21.0×10和21.5×10,两者氮含量水平相当。 通过对采用溅渣工艺前后轧后废品分析比较表明,用氮气溅渣对钢质量没有影响。对冶炼过程脱硫、脱磷情况抽样统计,没有发现对脱硫、磷有明显影响。 2)冶炼对溅渣的影响 (1)冶炼终点温度对溅渣覆盖层的影响 冶炼终点温度对溅渣覆盖层有较大的影响。温度高对溅渣不利。据统计,采用溅渣护炉技术后出钢温度每降低l ℃,转炉炉龄可提高l20炉。 (2)炉渣氧化性的影响 终渣氧化性对溅渣覆盖层也有较大的影响。把终渣FeO控制在低限,对保护炉衬有利。 (3)炉渣粘度 渣稀侵蚀严重,渣偏稠不侵蚀而且容易挂上炉壁。 (4)炉渣成分 为提高溅渣护炉效果,应在适当的范围内,尽量提高MgO含量及终渣碱度。 3)提高溅渣效果的途径 目前对溅渣层与炉衬结合机理研究还很不够,对两者间是化学结合还是物理结合,或是两者都存在的看法不一,但是对进一步提高溅渣效果的途径,普遍认为: (1)采用溅渣护护技术后,炉衬材质的性能不应降低。耐火材料成分对溅渣护炉有一定影响,其中碳含量不宜过高,对现场使用的含碳l4%~20%的镁碳砖,碳含量宜控制在下限。 (2)进一步控制和降低渣中(FeO)含量。 (3)合理调整渣中(MgO)含量。 (4)提高溅渣层熔化性温度,以降低炉渣过热度。 (5)降低出钢温度,提高终点命中率减少一次倒炉到出钢的时间,合理匹配转炉操作工序。 三、 溅渣护炉带来的问题溅渣护炉带来的问题包括炉龄的稳定、炉底上涨、炉底透气砖寿命、喷枪粘结、设备维修、经济炉龄等,应通过采取不同的措施加以妥善解决。 1.炉底上涨炉渣在炉底停留的时间越长,粘结在炉底的就越多,导致炉底上涨,将影响正常操作,堵塞底气喷孔。因此,要控制好溅渣时间、渣量、氮气压力和流量,尽量减少炉底上涨。在停吹后要尽快将渣出尽。在复吹转炉上,要尽量控制好底气压力和流量,减少炉底上炉渣的停留和粘结量。在炉底上涨太多时,可向炉底吹氧,将上涨部分侵蚀掉。 2.喷枪粘结溅渣时喷枪头部有时粘结有炉渣,需要及时清理。当冷却水足够,冷却强度大时,喷枪不易结渣,即使有粘渣,移出喷枪喷水冷却,粘渣就会掉落。由于喷枪水冷强度不够,或炉温过高有热枪的情况则应更换喷枪,用预备的冷枪进行溅渣操作,冷枪上粘结的炉渣并不牢固,冷却后易脱落。如果炉内有残留钢液,则会使喷枪表面粘钢,这时,粘结的炉渣在冷却后不易脱落,故炉内要尽量不留钢液,这样对提高钢水收得率也有利。 3.设备维修问题随着炉衬寿命的延长,原来更换炉衬时维修的项目如水冷烟罩、管道的清理维修、转炉驱动装置、冷却系统、除尘系统、盛钢桶车、吊车等都有相应延长服役时间问题,现在一些钢厂采用不同炉龄段计划维修的办法,既解决了设备影响炉龄的问题,又满足了溅渣护炉的需要,是个好办法。当然,对于设备的大、中修不应包含在此范围。 4.经济炉龄问题经济炉龄与炉龄和原料价格有关。通常,每个转炉厂不同阶段都有一个经济炉龄区,即吨钢成本最低,取得最佳经济效益炉龄区。经济分析表明,炉衬砖和修砌费的成本与炉龄成反比关系,而氮气、补炉料、稠渣剂等的费用随炉龄增长而消耗量增加,对降低成本的负效应也越大。当然,随着冶炼和溅渣护炉工艺水平的提高,最经济的炉龄区要相应增高。但是,是炉龄越高经济效果越好,还是在一个适当的炉龄区经济效果最好?对此,还需要进一步加以研究。 5.经济效益的计算问题采用溅渣护炉技术,能大幅度提高炉龄和降低耐火材料消耗,减少砌炉次数,提高转炉作业率,提高钢产量,对炼钢生产有较大的正面效益。但溅渣护炉造成炉底上涨,转炉复吹效果变差,钢水终点氧含量升高,合金消耗增加,此外还产生设备上的一些问题,也带来了一定的负面影响。因此,溅渣护炉经济效益的计算还有待商榷。 |
随便看 |
百科全书收录4421916条中文百科知识,基本涵盖了大多数领域的百科知识,是一部内容开放、自由的电子版百科全书。