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[摘 要]针对转炉炉底上涨的原因进行了分析，并提出了改进措施。从优化设备参数、操作等方面入手，使炉底上涨得到了有效控制。
[关键词]转炉 炉底上涨 预防措施
中图分类号：TD327.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）08-008-01
1 前言
莱钢炼钢厂炼钢一车间现有2座45t 氧气顶吹转炉，由于装入量大和转炉炉底上涨严重引起炉容比过小，给生产操作带来诸多不利和钢铁料消耗、耐材消耗等成本高的问题，而且对产品质量造成不利影响，甚至對安全生产构成威胁。针对此现象，根据生产实际，查找及分析其产生的原因及机理，提出了相应的建议措施。
2 炉底上涨的原因
2. 1 停滞区的存在
合理的氧枪设计不但要求氧气射流能满足冶炼时的供氧强度，铁水、废钢、渣料等的化学反应均匀，同时要求冲击深度即不冲馈炉底，又能使停滞区缩小到最小范围，让熔池内的金属液尽可能参与循环流动。
2. 1. 1 冲击力不够
转炉吹炼时，氧气射流穿入金属液，形成一凹坑，其中心部位所达到的最大深度称之为冲击深度（H）。冲击深度对熔池搅拌、炼钢化学反应以及对炉底的侵蚀或上涨有着及其密切的影响。冲击深度大，停滞区减小或消失，炉底侵蚀严重，不易上涨，反之，炉底易上涨。
2. 1. 2 喷头夹角不合理
在使用多孔氧枪时，喷头上各孔之间的夹角或间隔距离对射流有严重影响。夹角减小会造成流股间相互牵引力的增加，流股靠拢的趋势愈明显，停滞区减小，炉底上涨缓慢，反之，容易上涨。
2. 2 炉膛内型不合理
转炉炉役前期，炉衬内型比较合理，熔池内金属液循环良好，炼钢过程中各种化学反应顺利进行，一般是不会出现炉底上涨现象的。当转炉炉役进入中、后期，炉衬侵蚀严重时，为防止出现漏炉，采取溅渣和补炉的方式解决，造成熔池液面开始上升，氧枪喷头与炉底距离变大，原有的操作方式已不能带动熔池底部金属液参与循环，影响炉底。
2. 2. 1 溅渣护炉影响
溅渣护炉主要是利用高压力的N2 经过氧枪喷射到出过钢后所留的炉渣上，通过气流的强大动力把炉渣飞溅到炉膛形成坚硬的溅渣层，从而减慢炉衬侵蚀，保护炉衬。当出现溅渣枪位高、N2 压力小、炉渣物化性差、留渣量过大或过小等情况时，导致炉底上涨。
2. 2. 2 补炉的影响
频繁采取贴砖或补炉料补炉维护炉衬，转炉炉膛内型发生不规则变化，同时由于补炉料粘补占用炉膛内体积，使熔池液面上升，氧枪喷头与炉底距离变大，氧射流不能带动熔池底部金属液参与循环，侵蚀不到炉底。
2. 3 炉渣性质不合理
转炉吹炼过程中或末期，由于种种原因造成的化渣不好或炉渣粘稠，出钢过后直接溅渣，造成炉渣无法飞溅到炉壁上，溅渣结束留在炉底无法倒出残渣，下一炉装入铁水和废钢后，其温度进一步降低，吹炼时停滞区内金属液又无法带动残渣上浮，这样残渣与金属液同时粘滞炉底。
总之，多方面原因造成钢渣滞留炉底，致使炉底上涨，限制供氧强度提高、金属液循环无法改善，造成炉底上涨。
3 防止炉底上涨的措施
3. 1 减小或避免停滞区
3. 1. 1 增大冲击力
针对每次补炉后熔池半径会有所减少，金属液面相应升高的情况，若使熔池中金属液得到充分搅拌，就必须加大冲击深度，使熔池底部金属液参与循环，减少粘滞炉底，可采用增大马赫数的方法解决。
3. 1. 2 改变流股形态
使用三孔或四孔拉瓦尔型氧枪，由于各孔之间夹角不合理，在熔池底部中心部位有一停滞区，停滞区内金属液几乎不参与循环，为减少停滞区，可采用减小喷孔的夹角来实现。
3. 2 保持合理炉型
维护炉衬不仅是防止炉衬工作层免受侵蚀，还应是补炉后炉膛保持合理内型。保持炉衬合理应从合理安排补炉时机、补炉料数量，补炉砖的堆砌方式等方面着手。但最合理的炉型维护应通过溅渣护炉与喷补相结合来实现。保证溅渣效果是炉衬合理得到维护前提，这就要求改善炉渣结构，使炉渣物性、成分符合溅渣护炉要求，并结合喷补合理维护炉衬，减少补炉次数，使熔池容积不发生变化，尽量让熔池中的金属液更好地参与循环，缩小停滞区，减少钢渣粘滞炉底可能性。
3. 3 保证炉渣流动性
吹炼过程中，调整炉渣结构，避免返干发生，保证炉渣物性与成分既有利于吹炼操作，又不侵蚀炉衬，并符合溅渣护炉要求，如果溅渣用炉渣碱度过高，氧化镁含量达到或超过饱和值，倒炉出钢后炉膛温度降低，有氧化镁结晶析出，高熔点矿物C2S、C3S也同时析出，集中留在炉底，与炉底的镁炭砖方镁石晶体结合引起上涨。
3. 4 标准化操作
3. 4. 1 枪位控制
冲击深度不但与氧枪喷头参数有关系，与氧枪喷头距离熔渣液面的高低也有关系，冲击深度计算公式为：
H = R（Ar）a·Dh = De +B·h
式中：H ———冲击深度； R、B ———系数；
Ar ———阿基米德准数；
Dh ———氧枪高度为h 时氧射流的直径；
De ———喷头出口直径；
h ———喷头距液面高度。
由上式可看出：在喷头参数一定时，喷头距液面高度越低，氧气射流对熔池的冲击动能越大，熔池搅拌加强，对炉底冲击越大，炉底侵蚀严重。
正常吹炼时，调整枪位距液面1150～1350mm，拉碳时为900～950mm；溅渣时，调整为溅渣前一分钟枪位距炉底2000mm，以后逐渐降低到700mm。
3. 4. 2 合适的留渣量
留渣量的多少不仅影响到溅渣效果的好坏，也直接影响到炉底的上涨与否。留渣过少，喷吹的氮气使炉渣温度降低过快，炉渣还没溅起就结块留在炉底；渣量过大，在一定的时间内喷吹的N2 不能使炉渣温度降下来，炉渣不能稠化粘结到炉壁上。
3. 4. 3 经常测量炉底、枪位
随着补炉用衬砖不断地受到侵蚀，熔池半径又开始变大，为了清楚炉衬侵蚀程度和炉底上涨情况，应经常测量炉底及枪位，根据炉衬侵蚀和炉底上涨情况，动态调整氧枪枪位或调节供氧压力大小。供氧压力大小的调节做到既不会发生大的喷溅，侵蚀炉底，发生漏炉，也不会让炉底上涨。
4 结论
通过对引起炉底上涨的原因分析，制订了以上几项措施，有效地减少了炉底上涨现象，降低了钢铁料的消耗，进一步节约了生产成本，提高了生产效率和产品质量。
参考文献：
[ 1 ] 王雅贞李承祚. 等编著. 转炉炼钢问答. 北京：冶金工业出版社，2004. 96～98.
[ 2 ] 郑沛然主编. 炼钢学. 北京：冶金工业出版社，1994. 27～35.
作者简介：
林敏（1984—），男，2007年7月毕业于安徽工业大学冶金工程专业。助理工程师，主要从事转炉炼钢工作。
[关键词]转炉 炉底上涨 预防措施
中图分类号：TD327.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）08-008-01
1 前言
莱钢炼钢厂炼钢一车间现有2座45t 氧气顶吹转炉，由于装入量大和转炉炉底上涨严重引起炉容比过小，给生产操作带来诸多不利和钢铁料消耗、耐材消耗等成本高的问题，而且对产品质量造成不利影响，甚至對安全生产构成威胁。针对此现象，根据生产实际，查找及分析其产生的原因及机理，提出了相应的建议措施。
2 炉底上涨的原因
2. 1 停滞区的存在
合理的氧枪设计不但要求氧气射流能满足冶炼时的供氧强度，铁水、废钢、渣料等的化学反应均匀，同时要求冲击深度即不冲馈炉底，又能使停滞区缩小到最小范围，让熔池内的金属液尽可能参与循环流动。
2. 1. 1 冲击力不够
转炉吹炼时，氧气射流穿入金属液，形成一凹坑，其中心部位所达到的最大深度称之为冲击深度（H）。冲击深度对熔池搅拌、炼钢化学反应以及对炉底的侵蚀或上涨有着及其密切的影响。冲击深度大，停滞区减小或消失，炉底侵蚀严重，不易上涨，反之，炉底易上涨。
2. 1. 2 喷头夹角不合理
在使用多孔氧枪时，喷头上各孔之间的夹角或间隔距离对射流有严重影响。夹角减小会造成流股间相互牵引力的增加，流股靠拢的趋势愈明显，停滞区减小，炉底上涨缓慢，反之，容易上涨。
2. 2 炉膛内型不合理
转炉炉役前期，炉衬内型比较合理，熔池内金属液循环良好，炼钢过程中各种化学反应顺利进行，一般是不会出现炉底上涨现象的。当转炉炉役进入中、后期，炉衬侵蚀严重时，为防止出现漏炉，采取溅渣和补炉的方式解决，造成熔池液面开始上升，氧枪喷头与炉底距离变大，原有的操作方式已不能带动熔池底部金属液参与循环，影响炉底。
2. 2. 1 溅渣护炉影响
溅渣护炉主要是利用高压力的N2 经过氧枪喷射到出过钢后所留的炉渣上，通过气流的强大动力把炉渣飞溅到炉膛形成坚硬的溅渣层，从而减慢炉衬侵蚀，保护炉衬。当出现溅渣枪位高、N2 压力小、炉渣物化性差、留渣量过大或过小等情况时，导致炉底上涨。
2. 2. 2 补炉的影响
频繁采取贴砖或补炉料补炉维护炉衬，转炉炉膛内型发生不规则变化，同时由于补炉料粘补占用炉膛内体积，使熔池液面上升，氧枪喷头与炉底距离变大，氧射流不能带动熔池底部金属液参与循环，侵蚀不到炉底。
2. 3 炉渣性质不合理
转炉吹炼过程中或末期，由于种种原因造成的化渣不好或炉渣粘稠，出钢过后直接溅渣，造成炉渣无法飞溅到炉壁上，溅渣结束留在炉底无法倒出残渣，下一炉装入铁水和废钢后，其温度进一步降低，吹炼时停滞区内金属液又无法带动残渣上浮，这样残渣与金属液同时粘滞炉底。
总之，多方面原因造成钢渣滞留炉底，致使炉底上涨，限制供氧强度提高、金属液循环无法改善，造成炉底上涨。
3 防止炉底上涨的措施
3. 1 减小或避免停滞区
3. 1. 1 增大冲击力
针对每次补炉后熔池半径会有所减少，金属液面相应升高的情况，若使熔池中金属液得到充分搅拌，就必须加大冲击深度，使熔池底部金属液参与循环，减少粘滞炉底，可采用增大马赫数的方法解决。
3. 1. 2 改变流股形态
使用三孔或四孔拉瓦尔型氧枪，由于各孔之间夹角不合理，在熔池底部中心部位有一停滞区，停滞区内金属液几乎不参与循环，为减少停滞区，可采用减小喷孔的夹角来实现。
3. 2 保持合理炉型
维护炉衬不仅是防止炉衬工作层免受侵蚀，还应是补炉后炉膛保持合理内型。保持炉衬合理应从合理安排补炉时机、补炉料数量，补炉砖的堆砌方式等方面着手。但最合理的炉型维护应通过溅渣护炉与喷补相结合来实现。保证溅渣效果是炉衬合理得到维护前提，这就要求改善炉渣结构，使炉渣物性、成分符合溅渣护炉要求，并结合喷补合理维护炉衬，减少补炉次数，使熔池容积不发生变化，尽量让熔池中的金属液更好地参与循环，缩小停滞区，减少钢渣粘滞炉底可能性。
3. 3 保证炉渣流动性
吹炼过程中，调整炉渣结构，避免返干发生，保证炉渣物性与成分既有利于吹炼操作，又不侵蚀炉衬，并符合溅渣护炉要求，如果溅渣用炉渣碱度过高，氧化镁含量达到或超过饱和值，倒炉出钢后炉膛温度降低，有氧化镁结晶析出，高熔点矿物C2S、C3S也同时析出，集中留在炉底，与炉底的镁炭砖方镁石晶体结合引起上涨。
3. 4 标准化操作
3. 4. 1 枪位控制
冲击深度不但与氧枪喷头参数有关系，与氧枪喷头距离熔渣液面的高低也有关系，冲击深度计算公式为：
H = R（Ar）a·Dh = De +B·h
式中：H ———冲击深度； R、B ———系数；
Ar ———阿基米德准数；
Dh ———氧枪高度为h 时氧射流的直径；
De ———喷头出口直径；
h ———喷头距液面高度。
由上式可看出：在喷头参数一定时，喷头距液面高度越低，氧气射流对熔池的冲击动能越大，熔池搅拌加强，对炉底冲击越大，炉底侵蚀严重。
正常吹炼时，调整枪位距液面1150～1350mm，拉碳时为900～950mm；溅渣时，调整为溅渣前一分钟枪位距炉底2000mm，以后逐渐降低到700mm。
3. 4. 2 合适的留渣量
留渣量的多少不仅影响到溅渣效果的好坏，也直接影响到炉底的上涨与否。留渣过少，喷吹的氮气使炉渣温度降低过快，炉渣还没溅起就结块留在炉底；渣量过大，在一定的时间内喷吹的N2 不能使炉渣温度降下来，炉渣不能稠化粘结到炉壁上。
3. 4. 3 经常测量炉底、枪位
随着补炉用衬砖不断地受到侵蚀，熔池半径又开始变大，为了清楚炉衬侵蚀程度和炉底上涨情况，应经常测量炉底及枪位，根据炉衬侵蚀和炉底上涨情况，动态调整氧枪枪位或调节供氧压力大小。供氧压力大小的调节做到既不会发生大的喷溅，侵蚀炉底，发生漏炉，也不会让炉底上涨。
4 结论
通过对引起炉底上涨的原因分析，制订了以上几项措施，有效地减少了炉底上涨现象，降低了钢铁料的消耗，进一步节约了生产成本，提高了生产效率和产品质量。
参考文献：
[ 1 ] 王雅贞李承祚. 等编著. 转炉炼钢问答. 北京：冶金工业出版社，2004. 96～98.
[ 2 ] 郑沛然主编. 炼钢学. 北京：冶金工业出版社，1994. 27～35.
作者简介：
林敏（1984—），男，2007年7月毕业于安徽工业大学冶金工程专业。助理工程师，主要从事转炉炼钢工作。