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摘要：承德建龙特殊钢有限公司炼钢厂自2009年年底开始利用钒钛磁铁矿进行冶炼，并通过转炉流程进行铁水提钒。随着铁水提钒技术水平与生产管理经验的逐步提钒，炉龄从最初使用寿命只有7000炉次左右，通过炉型的优化，开发氧氮混吹提钒工艺，通过钒渣改质、溅渣护炉操作，狠抓过程操作，加强炉衬维护，提钒转炉炉龄再创新高达16485炉。
关键词：提钒 炉龄 溅渣护炉 长寿命 氧氮混吹
0引言
提钒转炉是在低碱度、低温、高氧化性[1]的环境下使用，与普通炼钢渣炉的高温、高碱度、高氧化性环境存在很大差别。鉴于此，目前国内外提钒转炉的寿命普遍很低。其中，俄罗斯的下塔公司提钒转炉寿命约为4000炉次左右，国内攀钢提钒转炉炉龄一直在为7000炉次左右。据媒体报道，攀钢下属的西昌分公司提钒转炉寿命达到了10064炉次。河北承钢的提钒转炉寿命最近达到了11109炉次的大关。总之，目前国内提钒转炉的使用寿命已达到国际领先水平，但仍然远远低于炼钢转炉的提钒转炉寿命，不能实现提钒转炉与炼钢转炉寿命同步，不仅影响生产效率，还显著影响生产成本和经济效益。
1提钒转炉炉龄的发展
承德建龙有1座公称70吨的提钒转炉，自2009年6月投入使用，其生产路线是：铁水—扒渣—测温取样—转炉提钒—测温取样—出半钢—出钒渣，经过5年的发展，2012炉龄突破10000炉大关，2016年6月25日，提钒转炉服役16485炉后停炉检修。
2 提钒转炉炉龄的发展
2.1耐火材料损毁机理的研究
耐火材料受熔渣侵蚀的具体原因与过程是很复杂的。一般而言，可简略地分为四个阶段[2]，机械冲刷、高温熔损、化学侵蚀和收缩脱落。炉衬每个部位受四方面影响程度各有不同，提钒终点温度偏低，（1360-1400℃），高温熔损程度较低。大面炉衬受兑铁时铁水冲刷影响较大，在炉役中期较早的出现凹坑。炉底主要受高速氧射流冲击影响，氧气射流出口速度高达2马赫，炉役前期就出现炉底下降现象。炉身耳轴处是整个炉衬最薄弱部位，挂不上炉渣，维护不到位。由于炉气温度较低，炉帽部位侵蚀较轻[3]。炉身渣线收到炉渣侵蚀主要由于吹炼前期加入冷料控制温度，其主要成分Fe2O3高达90%以上，转炉耐材为镁碳砖，当镁碳砖与氧气或熔渣中FeO等氧化性组元接触后，通过式2-1或式2-2发生氧化脱碳反应，并形成脱碳层。
C（s）+{O2}={CO} （2-1）
C（s）+（FeO）={CO}+Fe （2-2）
2.2 炉型变化
根据炉衬各部位受损情况，既要加强耐材本身质量，又不断完善炉型。
2.2.1加固薄弱环节。炉底砌筑形式采用立砖环形砌筑的方式，加强抗冲击能力。
2.2.2加厚炉身和渣线。渣线砖长度，由 600mm砖改为650mm。
2.2.3各部位均采用错缝砌筑，各层合门砖控制在45°角。
2.2.4延长渣线砖层数，将1-18层渣线延长至1-24层。
经过上述措施的实施，炉龄终于突破10000炉大关。
3 提钒工艺优化对炉龄的影响
耐材质量、砌筑质量的提高以及炉型的优化均为炉龄提高奠定了基础，优化提钒工艺进一步提高炉龄。
3.1 开发氧氮混吹提钒工艺，降低高温半钢对耐材侵蚀。
铁水成分较差，Si+Ti较高，在实际吹生产中，为控制铁水高温高硅的情况采用多加冷料的方式，由于冷料加入量大势必会造成炉渣氧化性过强，并且升温速度快到站半钢温度较高，高温半钢、炉渣氧化性强加剧了对耐材的侵蚀。
为解决这一问题，从炼钢实际出发，采用氧气和氮气的混合气体代替纯氧对含钒铁水进行符合吹炼，既降低对熔池所供气体介质中的氧气浓度，又保证了熔池搅拌效果，同时确保了吹炼过程熔池热力学条件。
3.2 优化生产节奏，减少高温泡炉时间
转炉吹炼完成后无法直接放钢，需要等钢包约2min，为减少高温半钢水在炉内提留时间，铁水兑完后不吹炼，采用底吹搅拌的方式降温约2min后在进行吹炼，吹炼后直接放钢。
3.3 钒渣改质及溅渣护炉
提钒转炉进行溅渣护炉操作，关键是渣的渣态调整。提钒转炉溅渣普遍存在挂渣层结合不牢而容易被冲刷脱落的问题。为能够有效解决挂渣效果，提高炉衬抗冲刷能力，在出钢前加入镁质补炉料10-25kg/t铁水，出钢后用氮气进行溅渣，效果明显改善。
3.4 过程操作与维护
3.4.1认真执行枪位操作和供氧制度，必要时对炉底进行垫补，防止进一步下降。
3.4.2炉身的大面、小面采用垫补方式维护，在补炉料中添加碎镁碳砖和沥青搅拌均匀，并且补炉后对烧结部位进行小流量供氧，提高烧结效果。
3.4.3对于耳轴等无法垫补的部分采用喷补的方式进行维护，提钒转炉炉衬温度偏低，使用低温喷补料效果较好，烧结时间≥15min。
4 結论
4.1适合提钒转炉的炉型是环形加厚炉底，加厚工作层的长度，增加渣线砖层数，提高抗侵蚀能力。
4.2氧氮混吹提钒工艺的应用，降低高温半钢、强氧化性炉渣对耐材的侵蚀。
4.3合理匹配生产节奏，减少半钢液在炉内停留时间是降低侵蚀的有效手段。
4.4钒渣改质、溅渣护炉技术是提高炉龄的关键性手段。
4.5合理的操作制度以及维护手段是提高炉龄的又一保证。
参考文献：
1、甄小鹏.转炉提钒过程中碳、钒氧化的热力学和宏观动力学研究【D】重庆大学 2012
2、张文杰. 李 楠.碳复合耐火材料【M】北京；科学技术出版社1990.5
3、汤代志.提钒转炉炉衬损毁初探.【J】攀钢技术，1997，【增刊】
第一作者：1989年出生，男，助理工程师，专科学历，从事转炉提钒、铁水预处理相关工艺研究
关键词：提钒 炉龄 溅渣护炉 长寿命 氧氮混吹
0引言
提钒转炉是在低碱度、低温、高氧化性[1]的环境下使用，与普通炼钢渣炉的高温、高碱度、高氧化性环境存在很大差别。鉴于此，目前国内外提钒转炉的寿命普遍很低。其中，俄罗斯的下塔公司提钒转炉寿命约为4000炉次左右，国内攀钢提钒转炉炉龄一直在为7000炉次左右。据媒体报道，攀钢下属的西昌分公司提钒转炉寿命达到了10064炉次。河北承钢的提钒转炉寿命最近达到了11109炉次的大关。总之，目前国内提钒转炉的使用寿命已达到国际领先水平，但仍然远远低于炼钢转炉的提钒转炉寿命，不能实现提钒转炉与炼钢转炉寿命同步，不仅影响生产效率，还显著影响生产成本和经济效益。
1提钒转炉炉龄的发展
承德建龙有1座公称70吨的提钒转炉，自2009年6月投入使用，其生产路线是：铁水—扒渣—测温取样—转炉提钒—测温取样—出半钢—出钒渣，经过5年的发展，2012炉龄突破10000炉大关，2016年6月25日，提钒转炉服役16485炉后停炉检修。
2 提钒转炉炉龄的发展
2.1耐火材料损毁机理的研究
耐火材料受熔渣侵蚀的具体原因与过程是很复杂的。一般而言，可简略地分为四个阶段[2]，机械冲刷、高温熔损、化学侵蚀和收缩脱落。炉衬每个部位受四方面影响程度各有不同，提钒终点温度偏低，（1360-1400℃），高温熔损程度较低。大面炉衬受兑铁时铁水冲刷影响较大，在炉役中期较早的出现凹坑。炉底主要受高速氧射流冲击影响，氧气射流出口速度高达2马赫，炉役前期就出现炉底下降现象。炉身耳轴处是整个炉衬最薄弱部位，挂不上炉渣，维护不到位。由于炉气温度较低，炉帽部位侵蚀较轻[3]。炉身渣线收到炉渣侵蚀主要由于吹炼前期加入冷料控制温度，其主要成分Fe2O3高达90%以上，转炉耐材为镁碳砖，当镁碳砖与氧气或熔渣中FeO等氧化性组元接触后，通过式2-1或式2-2发生氧化脱碳反应，并形成脱碳层。
C（s）+{O2}={CO} （2-1）
C（s）+（FeO）={CO}+Fe （2-2）
2.2 炉型变化
根据炉衬各部位受损情况，既要加强耐材本身质量，又不断完善炉型。
2.2.1加固薄弱环节。炉底砌筑形式采用立砖环形砌筑的方式，加强抗冲击能力。
2.2.2加厚炉身和渣线。渣线砖长度，由 600mm砖改为650mm。
2.2.3各部位均采用错缝砌筑，各层合门砖控制在45°角。
2.2.4延长渣线砖层数，将1-18层渣线延长至1-24层。
经过上述措施的实施，炉龄终于突破10000炉大关。
3 提钒工艺优化对炉龄的影响
耐材质量、砌筑质量的提高以及炉型的优化均为炉龄提高奠定了基础，优化提钒工艺进一步提高炉龄。
3.1 开发氧氮混吹提钒工艺，降低高温半钢对耐材侵蚀。
铁水成分较差，Si+Ti较高，在实际吹生产中，为控制铁水高温高硅的情况采用多加冷料的方式，由于冷料加入量大势必会造成炉渣氧化性过强，并且升温速度快到站半钢温度较高，高温半钢、炉渣氧化性强加剧了对耐材的侵蚀。
为解决这一问题，从炼钢实际出发，采用氧气和氮气的混合气体代替纯氧对含钒铁水进行符合吹炼，既降低对熔池所供气体介质中的氧气浓度，又保证了熔池搅拌效果，同时确保了吹炼过程熔池热力学条件。
3.2 优化生产节奏，减少高温泡炉时间
转炉吹炼完成后无法直接放钢，需要等钢包约2min，为减少高温半钢水在炉内提留时间，铁水兑完后不吹炼，采用底吹搅拌的方式降温约2min后在进行吹炼，吹炼后直接放钢。
3.3 钒渣改质及溅渣护炉
提钒转炉进行溅渣护炉操作，关键是渣的渣态调整。提钒转炉溅渣普遍存在挂渣层结合不牢而容易被冲刷脱落的问题。为能够有效解决挂渣效果，提高炉衬抗冲刷能力，在出钢前加入镁质补炉料10-25kg/t铁水，出钢后用氮气进行溅渣，效果明显改善。
3.4 过程操作与维护
3.4.1认真执行枪位操作和供氧制度，必要时对炉底进行垫补，防止进一步下降。
3.4.2炉身的大面、小面采用垫补方式维护，在补炉料中添加碎镁碳砖和沥青搅拌均匀，并且补炉后对烧结部位进行小流量供氧，提高烧结效果。
3.4.3对于耳轴等无法垫补的部分采用喷补的方式进行维护，提钒转炉炉衬温度偏低，使用低温喷补料效果较好，烧结时间≥15min。
4 結论
4.1适合提钒转炉的炉型是环形加厚炉底，加厚工作层的长度，增加渣线砖层数，提高抗侵蚀能力。
4.2氧氮混吹提钒工艺的应用，降低高温半钢、强氧化性炉渣对耐材的侵蚀。
4.3合理匹配生产节奏，减少半钢液在炉内停留时间是降低侵蚀的有效手段。
4.4钒渣改质、溅渣护炉技术是提高炉龄的关键性手段。
4.5合理的操作制度以及维护手段是提高炉龄的又一保证。
参考文献：
1、甄小鹏.转炉提钒过程中碳、钒氧化的热力学和宏观动力学研究【D】重庆大学 2012
2、张文杰. 李 楠.碳复合耐火材料【M】北京；科学技术出版社1990.5
3、汤代志.提钒转炉炉衬损毁初探.【J】攀钢技术，1997，【增刊】
第一作者：1989年出生，男，助理工程师，专科学历，从事转炉提钒、铁水预处理相关工艺研究