[发明专利]一种延长AOD炉炉役的炉体倾动控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及AOD炉精炼铁合金生产工艺过程及装置，特别涉及一种延长AOD炉炉役的炉体倾动控制方法。

背景技术

据统计，我国吨钢耐火材料消耗是20—25公斤，日本是7.5公斤左右，美国是7—15公斤，与发达国家相比，我国的耐火材料消耗明显偏高，其主要原因是我国的冶炼设备内衬寿命偏低。如果能够提高炉衬寿命，可大大降低企业生产成本，提高企业生产率，有利于提高企业的综合经济效益和整体的国际竞争力。同时也应看到，冶炼设备寿命的提高，不仅直接导致耐火材料消耗量的降低，而且可以节省大量的镁、钙等稀有金属这些战略资源，也可以大量降低粘土需求量，从而保护植被和耕地，进而避免因为采矿和采土破坏资源环境。

AOD精炼技术的冶金原理是向炉内吹入O₂和惰性气体(Ar、N₂)的混合气体，用Ar或N₂稀释由脱碳反应产生的CO气体的分压，从而促进脱碳反应的进行,并抑制钢水中铬的氧化。AOD炉由于精炼温度高，冶炼周期长，气体搅拌剧烈，钢渣冲刷严重，炉衬温度周期性变化幅度大等，炉衬工作条件十分恶劣，因而其炉役远远低于转炉和电炉。

炉役是耐火材料质量、冶炼条件及筑炉维护的综合反映，耐火材料质量是炉龄的基础。目前，提高AOD炉炉役的根本途径仍然是改善炉衬耐火材料的耐火度、高温强度、气孔率、杂质含量、砖型尺寸、内部结构、防水化性能、抗热震性、抗钢流冲刷能力及抵抗渣侵蚀能力等性能。然而，同样的耐火材料，因炉衬砌筑、烘烤及冶炼工艺的差异,也会对AOD炉衬寿命产生很大影响，因而该方面的研究成为目前的重点。

针对炉温高对炉役的影响。研究表明，当熔池温度在1700℃以上时温度每提高50℃，炉衬耐火材料的侵蚀速度就提高1倍。而AOD冶炼铬铁合金时，脱碳期熔池温度高达1800℃左右，且炉衬耐火材料在高温下的工作时间也较长。因此AOD的脱碳期熔池温度和精炼时间对炉衬寿命的影响较大。为缩短冶炼时间，避免炉衬耐火材料在高温下长时间侵蚀，间接提高炉役，文献（石知机等，炉气分析终点控制技术在马钢转炉的应用，《钢铁》.2007,42(4).-24-26；）研究了利用炉气分析判断终点，进而避免补吹，达到缩短冶炼时间的目的。

针对炉温变化大对炉役的影响。由于AOD生产的间歇式、供气元件都是气冷的、冶炼过程中炉衬温度不均匀（风眼区炉衬温度较高）和精炼期间向熔池内加入大量的造渣料及辅料等，这些都使AOD的炉温变化较大，导致炉衬耐火材料剥落而影响炉衬寿命。发明专利（刘南平等，钢包碱性炉衬的烘烤方法，专利申请号：200910312595）通过制定合理的炉衬烘烤制度，使炉衬砖能够缓缓升至高温，并保证衬砖被烤透，在出现长时间等待钢水的情况下，也对炉衬进行烘烤，以避免炉衬耐火材料在接触钢水时急热，或长时间等钢水时温降过大而造成剥落。 

针对气体及钢流严重冲刷炉衬对炉役的影响。在AOD的整个冶炼过程中，都会向熔池吹入大量气体，从风口吹入的气体只有少量渗入铁水中。大部分气体都带着氧化物反冲回来并沿后侧墙向上运动，在炉内造成局部高温和涡流，形成了部分高蚀损区域。文献（张朝霞等，太钢AOD炉衬长寿技术，《耐火材料》，2006年40（5），P376~378）研究表明，在吹气时期，如果能把炉子稍稍向后倾转，迫使向上运动的气体流离开炉体后部侧墙，可以将这种侵蚀减小到最低限度。

文献（张朝霞等，影响AOD炉耐火材料寿命的因素及其分析，《太钢科技》，2004年第2期，P1~7）指出，最佳的炉体倾转角度，由炉内的装炉量、耐火材料侵蚀特征和气流速度分别确定。美国有些冶金厂在炉子上安装角度指示器和测量仪，确保在每一炉的冶炼过程中，炉子能倾转到相同的角度，这样就可以针对炉子的侵蚀特征来分区砌筑。向后倾动角度有2°的改变，就会使炉衬耐火材料的侵蚀特征发生根本性的变化，通常炉体的最佳背向倾斜角度是5～7°，最大范围为0～15°。然而，由于每炉装炉量的不同、冶炼品种不同以及冶炼工艺的差异，使事先确定的倾动角度并不能完全真实的反映炉衬实际烧蚀情况。

随着技术的不断发展，熔池的供氧强度、搅拌强度还在不断提高。这对熔池耐火材料造成了较强的冲刷，特别是AOD的后墙要承受很大的气流及钢流冲刷，这会降低AOD炉龄。文献（张飞虎等，转炉溅渣护炉技术的开发与应用，《钢铁技术》. 2007(4).-9-10,30）研究了溅渣护炉技术，通过从冶炼工艺、炉渣调节、工艺参数的调整，使得溅渣护炉技术对炉衬、炉型的维护起到了很好的效果，炉龄得到大幅提高，经济效益明显。