突破50000次轉爐爐齡的經濟性與相關探討

張炳元

（新金山鋼鐵有限公司）

關于轉爐爐齡的課題，冶金工作者一直致力于高爐齡和經濟性的研究，轉爐爐齡是一項系統工程，涉及到轉爐冶煉工藝、冶煉鋼種、工藝路線、相關設備的壽命及安全性及企業的綜合管理水平。多年來冶金工作者一直把轉爐的經濟爐齡定義為10000次左右，使得即便是有的企業爐齡突破10000次，但由于補爐成本的增加，對生產連續性的影響，轉爐設備壽命的不適應性等，造成轉爐爐齡的突破受到了一定的影響，以至于使我國的轉爐爐齡徘徊在10000—20000次之間，本文旨在研究高爐齡的工藝條件、生產條件、設備條件、系統管理、高爐齡的經濟性問題進行研究。

1 高轉爐爐齡的工藝研究

1.1 裝入制度

裝入制度是確定轉爐的最佳合理裝入量，保證轉爐完成冶煉任務的基礎制度。隨著冶金技術的進步，裝入制度也隨之發生變化，但本質的要求是必須有科學合理的熔池深度與爐容比，經長時間探索，轉爐的合理的熔池深度應控制在1100mm，爐容比應控制在0.9以上。在吹煉過程中能最大限度的保證早化渣、化透渣、延長去除S、P時間，提高轉爐渣活度，縮短吹煉時間，保護爐襯。

1.2 造渣制度

造渣制度是轉爐冶煉工藝的核心制度之一，他不但要保證轉爐冶煉任務的完成，而且還要保證冶煉的經濟性，對設備的保護，保證爐襯的需要，轉爐溫度制度的需要，濺渣護爐的需要，生產連續性的需要。圖1、圖2、圖3分別為轉爐高爐齡下渣R、轉爐渣（MgO）與（TFe）含量正態分布圖。

1.3 溫度制度

溫度制度的核心是要保證所煉鋼種在裝入制度、造渣制度的科學合理的前提下如何配加冷料，保證所煉鋼種溫度、成分的終點在控制的精確性。

（1）冶煉鋼種所需的終點溫度的命中率

下面我介紹十分實用的計算法控制終點的理論和實際操作

　　這里要引入一個概念——冷料比，Converter cold material ratio簡化為Cs。

n

  ∑冷料_ｉ

  i=1

Cs=---------------- %

轉爐裝入量                    

標準條件下

舉例說明：當裝入量為80t時，冷料加入量=80ⅹ28%=22.4t。

1）加入輕燒白云石1.8t

2）R=2.5加入石灰=2.14ⅹ0.8%ⅹ2.5ⅹ80000/85%-輕燒白云石加入量ⅹ50%=3128kg。

3）加入燒結600 kg

4）計算加入輕燒白云石1.8-石灰加入量3.2-3ⅹ燒結加入量0.6-（1680-1650）/10=16.2t

5）結論：當在上述條件下理論廢鋼的最大裝入量為16.2t。

6） Cs=廢鋼加入量/裝入量+1.2ⅹ（實際鐵水Si-0.8）/0.1+0.6ⅹ（實際鐵水溫度-1250）/10+1ⅹ（實際出鋼溫度-1650）/10+10（實際出鋼【C】-0.12）/0.01

在實際應用中，由于煉鋼生產的連續性，可以把每一爐鋼直接看做一個相對穩定的Cs，當某種因素有變化時，即△變量，只要適當將變量修整即可得到命中終點的含有合理MgO和R的廢鋼加入量，這就實現了我們最初提出的物質不滅定律和能量守恒定律。

這里還要考慮非正常情況下的應用，如：補爐空爐等待，一般補爐用料每噸考慮溫降15°，空爐時間每小時溫降15°，終點【C】從0.12—0.06%考慮30℃，0.06—0.04%考慮30℃，0.04—0.025%考慮30℃。

（2）冶煉鋼種所需的終點【S、P】

我們以HRB400為例終點【S、P】一般控制在0.030%以下，在實際操作中，我摒棄了轉爐控制終渣R=2.8—4.2的傳統做法，試驗將渣R控制在2.2—2.6，達到了試驗的目的。

（3）吹煉過程的平穩性；

轉爐少渣冶煉從根本上講減少了渣量，保證了吹煉過程的平穩性，但是要注意供氧制度的槍位控制，一般要求所有渣料一次性加入，采用高—低—低槍位和恒槍操作，但要比正常槍位提高200mm，必須保證終點降槍到1000—1100mm，時間90—120s；目的是保證過程渣早化、化透，保證【S、P】的去除和最大限度的減少渣量，降低終渣中的（FeO）和渣中∑TFe，從而達到降低鋼鐵料消耗的目的。

（4）去除夾雜和護爐所需的渣R和MgO含量；

2016年實際運行情況，全年轉爐渣R平均值為2.74，轉爐渣{MgO}平均值為6.97%,；承擔起了脫硫、脫磷、吸附夾雜的任務，保證了鋼水的質量；同時做到了保護爐襯的效果，使轉爐高爐齡（50000余爐）提供了支撐條件。

1.4 供氧制度

1) 低氧壓大流量,不同轉爐要求供氧壓力與供氧流量的關系

不同容量轉爐的供氧時間統計如下表：

2) 槍位制度，高 —低—低和恒槍位操作。

3）終點降槍比正常槍位低400mm-600mm。

4）終點降槍時間一般應達到90s—120s。

1.5 脫氧合金化

脫氧合金化制度，脫氧劑與合金料定量加入，原則不予調整。

1.6 補爐制度

在這里要引入一個新的操作制度，即補爐制度。轉爐爐襯的正常爐形和高效的濺渣護爐制度是保證轉爐長壽、低成本的核心要求。補爐也要摒棄和合理吸收原有的補爐技術和方法，探討和創新新的補爐方法。我們對新的補爐方法要求是，最小的投入、最短的補爐時間、保證生產的連續性和對前后爐次的最小影響。溫度、時間、成分、連續性的最小影響；堿度、MgO、TFe、FeO、渣量、濺渣護爐時間、爐形控制、補爐制度。

1）轉爐渣控制要求見下表

盡可能小的使用礦石或不使用礦石，可部分使用燒結礦和污泥球。

2）濺渣護爐，如圖4所示，要求爐口形狀人為改變為非圓形狀，以增加爐內圓表面積，并使濺渣護爐介質與爐子表面以最大的接觸面積，通過濺渣護爐使爐容比始終處最佳值；護爐要采用濺渣護爐與渣補大面的辦法來減少補爐料投入和最大限度的縮短補爐時間，一般補爐時間控制在3-5min。

3）渣補護爐，渣補材料要選用具有強吸熱、強脫氧、大比重等性質的材料，確保渣補的時間最短、最經濟；充分發揮爐渣的作用。

2.1 原料條件

1）鐵水條件

2）石灰

圖5

5 高爐齡的經濟性

我公司轉爐2012年8月25日開爐—2017年4月共連續生產50000余爐鋼，爐齡超過了50000余次，并且轉爐仍處于可正常生產狀態，每天可連續生產60多爐鋼，最多單日生產78爐鋼。轉爐耐消耗費用噸鋼＜1元/t，并且轉爐的環保設備、機械設備、轉爐煙罩水冷系統一直處于良好的狀態。

6 結語

（1）轉爐經濟爐齡的確定10000次可能不是最佳的選擇，在系統強化管理的情況下轉爐經濟爐齡有望突破50000次以上或更高。

（2）轉爐護爐材料的投入由于新技術的開發，已經不是制約轉爐高爐齡的關鍵因素。該技術大大降低了轉爐耐材消耗，提高了企業經濟效益，節約了大量社會資源。

（3）轉爐護爐時間在轉爐生產中的占比已經到了忽略不計的程度，對生產的連續性幾乎不產生影響。

（4）轉爐爐齡的提高，從根本上顛覆了原有的技術和管理上的理念，使轉爐爐齡突破50000次大關成為可能。

（5）轉爐爐齡的提高是一項系統工程，需要整個企業全方位管理水平的提升和科學技術的支持。

（6）轉爐爐齡的提高任重而道遠，隨著科學技術的進步和管理水平的提高，轉爐爐齡還會有新的更大的突破。

（7）我們期望冶金工作者全面研究高爐齡所需的條件和影響因素，擺脫原有觀念的束縛，突破技術瓶頸，使轉爐爐齡有更大的提升空間。