摘要：文章介紹了八鋼第二煉鋼廠120t轉爐在多年的生產實踐過程中，結合其自身的爐襯砲築、冶煉鋼種、操作技能等特點，逐步深入探索爐底厚度的控制，採用濺渣護爐、渣補、鋪生鐵等手段將爐底厚度控制在800~1000mm，節約耐材成本和提高轉爐作業率的同時，爐齡可安全達到10000爐的水平。
1、引言
八鋼公司第二煉鋼廠投產於2007年，先後建有三座120t頂底復吹轉爐，爐襯釆用目前國內主流的綜合砌築方式。三座轉爐所生產的鋼種中成品碳含量小於0.08%的鋼種比例超過60%，成品磷含量小於0.015%的鋼種比例超過65%，轉爐冶煉終點要求嚴格，爐襯耐火磚熔損最高時可達0.09mm/爐，爐襯侵蝕極為嚴重。與此同時，三座轉爐熔池接縫砌築採用「返平砌築」方式而未採取「環形砌築方式」，進入爐役中後期，爐襯熔池接縫處厚度維持在150~200mm，時刻威脅轉爐的正常生產。
2、八鋼第二煉鋼廠轉爐砌築情況
八鋼第二煉鋼廠根據爐身的不同部位釆取不同材質的耐火磚。爐帽MT2A，爐底MT16A，爐身MT18A，熔池MT18A，出鋼口MT14A。爐底工作層厚800mm，熔池工作層厚750mm，爐身在轉爐加料側120。的範圍內用厚700mm的鎂碳磚(MT-18A)砌築，其餘厚650mm，爐帽厚650mm，爐身各段耐火磚的參數見表1。在爐底與熔池連接段的砌築上釆用「返平砌築」方式，返平磚合計6層，每層厚度60mm，最底層長截面長度僅為320mm，返平層具體砌築如圖1所示。
表1八鋼120t轉爐鎂碳磚理化指標
3、爐底厚度對爐襯維護的重要性
3.1爐底侵蝕後加劇返平層的惡化
由於三座轉爐均採取「返平砌築」，一旦爐底鎂碳磚厚度侵蝕>60mm，第6層返平磚開始侵蝕。如爐底鎂碳磚厚度侵蝕≥120mm，將帶來第5層返平磚的侵蝕。由圖1可以明顯的看出，如此往復，返平部位的鎂碳磚長度將接連受侵蝕縮短，導致爐襯整個返平區域受損嚴重，隨著爐齡的持續增大，爐內鋼水距離永久層的斜線距離(∠45°距離)將急劇縮短，導致熔池部位穿鋼的可能性直線升高。
3.2爐底侵蝕後爐型急劇變化
受爐底侵蝕的影響，整個爐襯內部的濺渣層會隨之變化，整個爐型將呈現出「梨型」，如圖2所示，簡單說就是下大上小。此種爐型會在冶煉過程中影響氧氣股流的攪拌效果，尤其是終點需要提高供氧強度以保證鋼水在終點來臨前充分攪勻，不利於現場的實際操作。
3.3濺渣效果惡化
如轉爐爐底侵蝕加劇後，在同等渣量的情況下，濺渣過程中爐內爐渣會在冷卻的作用下沉積在爐底，致使濺到熔池和爐身部位的渣量減少，濺渣層厚度隨之變薄，一旦爐底的爐渣熔化後會加劇爐襯的進一步惡化。
4、爐底侵蝕的原因
第二煉鋼廠對2010年至2015年間三座轉爐15個爐役進行了數據分析，剔除低碳鋼種冶煉的不可抗拒因素外，總結出了爐底侵蝕的主要影響因素。
4.1出鋼過程中爐內留鋼的影響
八鋼三座120t轉爐在出鋼過程中均採取擋渣棒擋渣，遇到低磷、低碳品種鋼或擋渣棒擋渣失敗時，煉鋼工會採取「留鋼水」操作。鋼水密度約為鋼渣密度的2倍，濺渣過程中鋼水沉積在鋼渣下部，即便採取「調渣」或延長濺渣時間的方式將爐渣濺幹，氮氣攪拌過程中爐內殘餘的鋼水仍會對爐底造成侵蝕。同時，濺渣後鋼渣較稀，不利於爐底上漲。
4.2終點拉碳槍位的影響
轉爐終點為了均勻爐內鋼水溫度、成分及留碳，會採取適當的降低操作槍位。如拉碳槍位控制較高，爐內鋼水不但得不到充分攪拌，同時會造成爐渣中TFeO無法有效還原進入鋼水，致使爐渣較稀，不利於濺渣護爐。如終點槍位控制較低，氧氣股流會對爐底直接造成侵蝕。
4.3終渣成分的影響
轉爐爐渣的鹼度和渣中MgO、TFeO含量直接影響到濺渣護爐的效果。通過大量的數據分析，三座轉爐在冶煉不同鋼種時轉爐爐渣的性質和爐底耐火磚的熔損截然不同，如表2所示。冶煉低碳、低磷鋼時，爐底侵蝕加劇明顯。冶煉高碳、高磷系列鋼種時，爐底不降反長。究其原因，爐渣性質尤為關鍵。
表2冶煉不同鋼種終渣對爐襯侵蝕的影響
5、爐底維護措施
5.1精確控制終點拉碳槍位
為了兼顧轉爐終點爐內鋼水攪拌的均勻性和終渣狀態，第二煉鋼廠釆用先進的賀利氏雷射測厚儀對爐襯厚度進行每班次測量，通過測厚儀模型準確計算出爐內「液位」，同時制定了冶煉過程中和終點控制的槍位參照表供煉鋼工執行。
5.2採取爐渣「生鐵改質」工藝
轉爐鹼性爐渣的粘附性會隨著溫度的降低急劇增加。如果能夠在濺渣前對爐渣進行合理降溫，可大大提高轉爐的濺渣效果。在實際冶煉過程中，遇到冶煉低碳、低磷鋼種時，「生鐵改質」工藝可達到極佳的效果。
在生產過程中，通過不斷的試驗，八鋼探究出一種新型的補爐工藝，即為「生鐵改制」工藝。所謂的「生鐵改制」工藝就是在出鋼結束後，通過廢鋼鬥加入1.5~2t的生鐵塊(八鋼生鐵塊規格及元素含量見表3)，通過搖動轉爐迅速將生鐵折到前大面的薄弱處，在爐內靜置2~4min，生鐵熔化過程中一方面吸收了鋼渣的熱量，增加爐渣的黏度。改善濺渣渣系，配合生鐵的降溫效果可大幅度提升濺渣效果。在實際生產過程中，「鋪生鐵」工藝具有耗時短、節奏靈活、效果顯著的特點。與此同時，爐前熔融後的生鐵在濺渣過程中會再次溫
降凝固成為生鐵塊夾雜在濺渣層下，加入廢鋼及兌加鐵水過程中能夠有效的抵禦廢鋼與鐵水的物理衝擊，是的爐底厚度得到急速的穩定。
表3生鐵塊規格及元素含量
5.3採取「渣補」工藝
所謂的「渣補」工藝是指在轉爐生產間隙或檢修的情況下，將濺渣後的爐渣均勻的鋪在爐襯的薄弱點，後靜置2~4h，使爐渣牢固的粘附在爐襯薄弱處。釆取「澄補」工藝時，轉爐爐渣FeO含量控制在15%~20%，終渣MgO控制在9%~12%，濺渣時間控制在2~3min，濺渣後視爐內渣量的多少將爐渣均勻的鋪在爐內，將爐體垂直後靜置一段時間可正常冶煉。實施過程中需要注意鋪渣時間，時間過長會導致渣層出現斷裂，時間過短爐渣難以有效附著，影響鋪渣效果。2017年，八鋼第二煉鋼廠通過「渣補」工藝將補爐料消耗降低至0.79kg/t，創造了爐役後期單爐座20天未補爐的記錄，轉爐作業率提高至85%以上。
5.4加強擋渣操作
擋渣效果的優劣對爐底控制有著顯著的影響。為了提高擋渣效果，首先第二煉鋼廠重新對擋渣棒的尺寸及球體的密度進行了調整(如圖3所示)。第二，每次更換出鋼口後對擋渣角度進行校驗，提高擋渣成功率。再者，改變擋渣棒的製作方式，將原有的整體組裝好的擋渣棒拉運至現場使用改變為在現場進行組裝，以此來降低整體擋渣棒在運輸裝卸過程中的鬆動或耐材脫落風險。
通過上述措施，結合現場的實際生產經驗，爐底厚度穩定控制在800~1000mm時，轉爐的濺渣效果得到明顯改觀，爐襯壽命得到顯著提高。2017年至2018年度，八鋼三座120t轉爐實現全爐役底吹效果的同時保證了爐襯安全退役，3#轉爐爐襯壽命達到10000爐以上，拆爐過程中爐襯殘磚的最薄厚度仍達到245mm。
6、結束語
(1)八鋼120t轉爐生產實踐表明，爐底厚度對整個爐役的爐襯安全有著至關重要的影響。
(2)在爐襯厚度維持在800~1000mm時，轉爐的濺渣效果得到明顯改善。
(3)爐底厚度維持在一定區間，爐襯安全可得到保障，轉爐作業率將大幅提高，耐材消耗將有效降低。