一、濺渣護爐技術的發展和特點
1．發展概況
爐齡是轉爐煉鋼一項綜合性技術經濟指標。提高爐齡不僅可以降低耐火材料消耗，提高作業率、降低生產成本，而且有利於均衡組織生產，促進生產的良性循環。所以，大幅度提高轉爐爐齡是煉鋼工作者多年追求的目標。轉爐爐襯工作在高溫、高氧化性條件下，通常以0．2～0．8mm/爐的速度被侵蝕。為保證轉爐正常生產和提高爐襯壽命，我國冶金工作者做了許多工作，如採用焦油白雲石磚、輕燒油
濺渣護爐是近年來開發的一項提高爐齡的新技術。該技術最先是在美國共和鋼公司的大湖分廠，由普萊克斯氣體有限公司開發的，在大湖分廠和格棱那也特市分廠實施後，並沒有得到推廣。l991年，美國LTV公司的印地安那哈鮑廠(1ndianaHabor)用濺渣作為全面護爐的一部分。1994年9月該廠232t頂吹轉爐的爐襯壽命達到15658爐，噴補料消耗降到0．38kg/t 鋼，噴補料成本節省66%，轉爐作業率由l984年的78%提高到l994年的97%。之後，美國有15家以上鋼廠採用該技術，美國內陸鋼公司爐齡已超過20000爐。加拿大、英國、日本等也已相繼投入試驗和套用。
我國從l994年開始轉爐濺渣護爐試驗，採用和發展的速度很快。鞍鋼、首鋼、寶鋼、武鋼、太鋼等一些轉爐廠採用濺渣護護技術，爐齡大幅度提高，取得了明顯效果。其中，寶鋼、武鋼、首鋼爐齡已逾萬爐。2003年武鋼二煉鋼創造了30368爐的轉爐爐齡記錄。
濺渣護爐是轉爐護爐技術的重大進步，這項能夠大幅度提高轉爐爐齡、降低耐火材料消耗的技術，在我國展示了廣闊的推廣套用前景。
2．技術特點
濺渣護爐的技術特點有：(1)操作簡便 根據爐渣粘稠程度調整成分後，利用氧槍和自動控制系統，改供氧氣為供氮氣，即可降槍進行濺渣操作；
(2)成本低 充分利用了轉爐高鹼度終渣和制氧廠副產品氮氣，加少量調渣劑(如菱鎂球、終渣改性料、輕燒白雲石等)就可實現濺渣，還可以降低噸鋼石灰消耗；
(3)時間短 一般只需3～4min即可完成濺渣護爐操作，不影響正常生產；
(4)濺渣均勻覆蓋在整個爐膛內壁上，基本上不改變爐膛形狀；
(5)工人勞動強度低，無環境污染；
(6)爐膛溫度較穩定，爐襯磚無急冷急熱的變化；
(7)由於爐齡提高，節省修砌爐時間，對提高鋼產量和平衡、協調生產組織有利；
(8)由於轉爐作業率和單爐產量提高，為轉爐實現“二吹二”或“一吹一”生產模式創造了條件。
二、濺渣護爐工藝和實踐
1．基本原理和操作方法
濺渣補爐的基本原理是在轉爐出鋼後，調整終渣成分，並通過噴槍向渣中吹氮氣，使爐渣濺起並附著在爐襯上，形成對爐襯的保護層，減輕煉鋼過程對爐襯的機械沖刷和化學侵蝕，從而達到保護爐襯、提高爐齡的目的。圖11—1為某廠50t轉爐濺渣與未濺渣時殘留爐襯對比圖，兩者爐齡分別為4409和1196次。按該鋼廠的三段濺渣法(前期不濺，中期間隔濺，後期爐濺)，濺渣時爐襯最大平均侵蝕速度為0．095mm/爐，相當於不濺渣時侵蝕速度的1/3。有些廠侵蝕速度還要小，幾乎趨向“零”侵蝕。濺渣後消除了渣線、耳軸部位的嚴重侵蝕現象，各部位侵蝕均勻，爐襯殘留厚度基本接近。
(a)
(b)
圖11—1濺渣(a)與未濺渣(b)時殘留爐襯比較
濺渣護爐操作步驟如下：
(1)將鋼出盡後留下全部或部分爐渣；
(2)觀察爐渣稀稠、溫度高低，決定是否加入調渣劑，並觀察爐襯侵蝕情況；
(3)搖動爐子使爐渣塗掛到前後側大面上；
(4)下槍到預定高度，開始吹氮、濺渣，使爐襯全面掛上渣後，將槍停留在某一位置上，對特殊需要濺渣的地方進行濺渣；
(5)濺渣到所需時間後，停止吹氮，移開噴槍；
(6)檢查爐襯濺渣情況，是否尚需局部噴補，如已達到要求，即可將渣出到渣罐中，濺渣操作結束。
如何有效地利用高速氮氣射流將爐渣均勻地噴濺在爐襯表面，是濺渣護爐的技術關鍵，其效果取決於：
——熔池內留渣量和渣層厚度；
——熔渣的物化性質，包括成分、熔點、過熱度、表面張力和粘度；
——濺渣氣體的動力學參數，包括噴吹壓力和流量，槍位及噴槍孔數和夾角等。
2．基本工藝參數
1）熔池內的合適渣量按照國內幾家鋼廠濺渣實踐和效果表明，渣量在100kg/t較為合適。
2）爐渣性質
(1)渣成分 目前，轉爐大都使用鎂碳磚作為爐襯，減少爐襯侵蝕的重要措施是提高渣中MgO含量。當渣中MgO達到飽和時，爐襯中MgO溶解量就會減少，從而提高了爐襯壽命。渣中MgO含量與爐渣鹼度有關，有的廠在終渣鹼度(CaO/SiO2%)為3左右、MgO含量在8%左右就可以保證MgO達到炮和。國內外轉爐濺渣的MgO含量一般控制在8%～l4%。
渣中FeO含量高低對爐襯侵蝕和濺渣效果有很大影響。渣中FeO的礦物組成大多為各類低熔點鐵酸鹽，熔點遠低於出鋼溫度，而且FeO含量越高，鐵酸鹽就越多，渣流動性就越好，對爐襯侵蝕作用加大且不容易附著在爐襯上。如果渣中FeO含量過低，又會造成轉爐造渣和去除P、S困難。因此操作中必須嚴格控制渣中FeO含量。
(2)爐渣粘度 若爐渣粘度大，則渣稠不易濺起，濺渣量迅速下降，為了保持濺渣量，需要消耗更多的射流衝擊能。此外，稠渣則在爐襯上的附著力差；粘度小，渣稀，濺渣覆蓋較易，但覆蓋層較薄。搖爐有掛渣流落現象，需加渣料調整，以保證爐渣粘度適當。
(3)調渣劑 濺渣層抗侵蝕能力是影響護爐效果的重要因素。抗侵蝕能力差，需要每爐濺渣，不僅增加氮氣用量而且也延長冶煉周期。為此，有必要提高渣的熔化溫度，以利於提高護護效果。為此，需加入調渣劑，使爐渣改質，以滿足提高熔化溫度的需要。
調渣劑不僅具有提高濺渣熔點的作用，還有使爐渣更容易濺起而改善濺渣的動力學條件。此外，在渣中能產生彌散固相質點，從而提高了渣與爐襯的結合能力。
3）氮氣壓力和流量
高壓氮氣是濺渣的動力，其壓力、流量直接影響濺渣效果。按照各廠濺渣經驗，氮氣壓力一般與氧氣壓力接近時，可取得較好效果。由於轉爐公稱容量不同，所以濺渣的氮氣壓力、流量存在差異。
4）頂吹噴槍工藝參數
(1)槍位槍位 對濺渣高度有明顯影響，最佳槍位應根據自身條件在實踐中確定。槍位過高或過低都使濺渣量減少。較低槍位有利於轉爐下部濺渣；反之對上部濺渣有利。
(2)噴槍夾角 l2°噴孔夾角噴槍濺渣效果優於l4．5°夾角噴槍。噴孔夾角為12°噴槍射流與熔池接觸面積小，形成衝擊力大，同時產生的反向射流與水平面的夾角也大，這都有利於增加濺渣的有效覆蓋面積。
5）復吹轉爐底氣對濺渣的影響
濺渣護爐存在的問題之一是爐底上漲、底吹噴孔堵塞。這一問題在國內外均未得到很好解決。武鋼、鞍鋼在採用適當的操作工藝參數後較好地解決了爐底上漲問題。使濺渣下復吹比達到50%以上，說明採用該技術可以實現高復吹比。
6）濺渣時間
濺渣時間通常是根據爐子噸位、供氣量、爐內渣量、爐渣狀況及生產節奏等因素綜合考慮，目前我國各鋼廠一般吹氮時間為3～5min。
吹氮的目的是提供濺渣的動力，此外它還有冷卻爐渣的作用。一般在吹氮的前2min時間內主要是冷卻爐渣，因為在這段時間內爐渣還比較稀，即使濺到爐壁上也附掛不好。當吹氮到2min以上時，爐渣才開始大量濺起，可噴濺到爐帽處，倒爐觀察時爐襯掛渣情況良好。實踐中發現，濺渣時間越長，爐襯掛渣越多，但時間過長會造成爐底、熔池爐壁沾掛渣過多，造成爐底上漲，同時。濺渣時間過長會影響生產節奏。因此，濺渣時間要根據自身具體條件加以確定。
3．濺渣護爐和冶煉工藝的相互影響
1）濺渣護爐對冶煉工藝的影響(1)對冶煉操作的影響
實踐得知，由於濺渣爐底會有上漲現象，因此槍位控制要比未濺渣爐役相應提高，以避免造成噴濺、爐渣返乾和增加氧氣消耗量。
(2)對鋼中氮含量和質量的影響
吹氮濺渣後，主要是防止閥門漏氣造成吹煉終點氮含量高。通過對未裝濺渣護爐設備和裝濺渣護爐設備爐次的終點鋼樣分析，[N]分別為21.0×10和21.5×10，兩者氮含量水平相當。
通過對採用濺渣工藝前後軋後廢品分析比較表明，用氮氣濺渣對鋼質量沒有影響。對冶煉過程脫硫、脫磷情況抽樣統計，沒有發現對脫硫、磷有明顯影響。
2）冶煉對濺渣的影響
(1)冶煉終點溫度對濺渣覆蓋層的影響
冶煉終點溫度對濺渣覆蓋層有較大的影響。溫度高對濺渣不利。據統計，採用濺渣護爐技術後出鋼溫度每降低l ℃，轉爐爐齡可提高l20爐。
(2)爐渣氧化性的影響
終渣氧化性對濺渣覆蓋層也有較大的影響。把終渣FeO控制在低限，對保護爐襯有利。
(3)爐渣粘度
渣稀侵蝕嚴重，渣偏稠不侵蝕而且容易掛上爐壁。
(4)爐渣成分
為提高濺渣護爐效果，應在適當的範圍內，儘量提高MgO含量及終渣鹼度。
3）提高濺渣效果的途徑
目前對濺渣層與爐襯結合機理研究還很不夠，對兩者間是化學結合還是物理結合，或是兩者都存在的看法不一，但是對進一步提高濺渣效果的途徑，普遍認為：
(1)採用濺渣護護技術後，爐襯材質的性能不應降低。耐火材料成分對濺渣護爐有一定影響，其中碳含量不宜過高，對現場使用的含碳l4%～20%的鎂碳磚，碳含量宜控制在下限。
(2)進一步控制和降低渣中(FeO)含量。
(3)合理調整渣中(MgO)含量。
(4)提高濺渣層熔化性溫度，以降低爐渣過熱度。
(5)降低出鋼溫度，提高終點命中率減少一次倒爐到出鋼的時間，合理匹配轉爐操作工序。
