转炉溅渣护炉工艺技术：原理、工艺控制及优缺点

在转炉炼钢过程中，炉衬长期受到高温钢液、炉渣、氧化性气氛以及机械冲刷的共同作用，炉衬侵蚀速度直接影响转炉炉龄、生产效率、耐火材料消耗以及钢厂综合生产成本。因此，如何延长转炉炉衬寿命一直是钢铁企业关注的重要技术问题。

转炉溅渣护炉（Slag Splashing）是现代转炉炼钢中应用较为广泛的炉衬维护技术之一。该技术通过对终点炉渣成分进行合理调整，并利用氮气等气体进行高速搅拌，使高温炉渣飞溅并附着在转炉炉衬工作表面，形成具有一定厚度和强度的保护渣层，从而减少后续冶炼过程中炉渣和钢液对炉衬的侵蚀。

经过长期工业应用，溅渣护炉技术已经成为提高BOF（Basic Oxygen Furnace）转炉炉龄、降低耐火材料消耗和改善生产经济性的重要手段。

作为专业冶金设备制造商，三瑞电炉（Sanrui Electric Furnace）长期关注电弧炉、转炉及炉外精炼等钢铁冶金设备的技术发展。对于钢厂而言，合理设计炉体、底吹系统、气体控制系统和炉衬维护工艺，是实现稳定生产和延长设备服役周期的重要基础。

1. 什么是转炉溅渣护炉？

转炉溅渣护炉是指在转炉出钢后，保留一定量的终点炉渣，并根据炉渣成分、温度和冶炼条件进行适当调整，然后通过底吹或顶吹气体对炉渣进行强烈搅拌。

在气体作用下，炉渣被吹起并飞溅到转炉炉衬表面。随着炉渣冷却、凝固和烧结，逐渐形成一层附着在炉衬工作面的保护层。

• 高温钢液对炉衬的直接冲刷；
• 氧化性炉渣对耐火材料的化学侵蚀；
• 炉渣对炉衬的机械冲刷；
• 高温氧化和耐火材料脱碳；
• 炉衬表面局部过度侵蚀。

“利用炉渣形成保护层，以降低炉衬侵蚀速度并延长转炉炉龄。”

2. 转炉溅渣护炉的基本原理

转炉溅渣护炉的核心在于终渣控制 + 气体搅拌 + 炉渣附着 + 保护层形成。

转炉完成吹炼并出钢后，炉内会保留一定量的高温终渣。通过调整炉渣中的MgO、FeO、CaO等主要成分，使炉渣具有适宜的黏度、熔点和附着性能。

随后利用氮气等气体进行搅拌，使炉渣产生高速运动并飞溅至炉衬工作面。

当炉渣接触炉衬后逐渐冷却、凝固并与原有炉衬形成结合层，最终形成具有一定厚度和稳定性的溅渣保护层。

在后续冶炼过程中，该保护层能够作为炉衬与高温钢液、炉渣之间的缓冲层，从而降低炉衬的侵蚀速度。

溅渣护炉的关键机理包括：

1. 降低炉衬与高温炉渣的直接接触
2. 减少氧化性炉渣对耐火材料的化学侵蚀
3. 减轻钢液和炉渣产生的机械冲刷
4. 降低耐火材料高温氧化和脱碳
5. 改善炉衬工作面的稳定性
6. 延长转炉炉衬服役寿命

3. 转炉溅渣护炉的主要工艺方法

3.1 高氧化性终渣条件下的溅渣护炉

如果FeO含量过高，炉渣可能具有较强的氧化性，对炉衬产生较明显的侵蚀；如果炉渣温度过高或流动性过强，则可能难以形成稳定的保护层。

近年来，随着节能、环保和低渣炼钢技术的发展，少渣溅渣护炉和双渣工艺条件下的溅渣护炉也成为重要研究方向。

4. 转炉溅渣护炉的主要工艺因素

4.1 合理选择炉渣并控制终渣成分

• MgO含量；
• FeO含量；
• CaO含量；
• 炉渣碱度；
• 黏度；
• 熔点；
• 温度。

其中，MgO含量与炉衬耐火材料之间的相容性尤其重要。

因此，应根据钢种、铁水条件、炉衬材质以及转炉操作制度确定合理的终渣成分。

4.2 合理控制留渣量

对于采用留渣操作的转炉，需要持续监控炉底高度和炉渣循环情况，避免长期积渣对正常生产造成影响。

4.3 合理控制出钢温度

因此，出钢温度应根据后续LF、RH、VD等精炼工艺的温度要求进行综合控制，在满足后续工艺要求的同时尽可能优化溅渣护炉条件。

5. 炉衬材料对溅渣护炉效果的影响

• 高温；
• 炉渣侵蚀；
• 钢液冲刷；
• 氧化气氛；
• 热震；
• 机械冲击。

因此，通常需要采用具有良好耐火度、抗侵蚀性、抗热震性和高温强度的耐火材料。

炉衬材质、砖体结构、碳含量以及表面状态都会影响溅渣层的附着和稳定性。

因此，炉衬设计 + 耐火材料选择 + 终渣控制 + 溅渣参数需要形成完整的综合技术体系。

6. 复吹转炉溅渣护炉

在溅渣护炉过程中，底吹系统也发挥着重要作用。

合理的底吹参数能够促进炉渣运动，使炉渣更充分地飞溅并附着于炉衬表面。

• 炉底上涨；
• 底吹孔堵塞；
• 炉渣积聚；
• 有效炉容下降；
• 底吹透气性降低。

因此，在复吹转炉生产中，应综合控制溅渣时间、留渣量、氮气压力、气体流量以及底吹强度。

如果炉底积渣严重，应及时采取相应的处理措施，避免影响后续冶炼。

7. 小型转炉溅渣护炉的特点

• 铁水成分波动较大；
• Si含量变化明显；
• 冶炼周期较短；
• 出钢温度较高；
• 精炼设施相对有限；
• 底吹条件受限制；
• 炉渣温度较高。

这些因素会增加溅渣护炉工艺控制的难度。

因此，小型转炉不能简单复制大型钢厂的溅渣参数，而应根据自身炉型、铁水条件、炉衬材料和生产节奏建立适合自身工况的溅渣制度。

8. 半钢冶炼转炉溅渣护炉

但具体炉龄提升幅度会受到转炉容量、铁水条件、炉衬材质、冶炼制度和操作水平等多方面因素影响。

9. 转炉溅渣护炉的主要优点

• 延长转炉炉龄： 这是溅渣护炉最直接的作用。稳定的保护渣层可以减少炉衬直接受到高温炉渣和钢液侵蚀，从而降低耐火材料消耗并延长炉衬使用周期。
• 降低耐火材料消耗： 炉衬侵蚀速度降低后，可以减少补炉、喷补和更换耐火材料的频率。这不仅降低耐火材料成本，也可以减少维护时间。
• 降低生产维护成本： 炉龄提高后，与炉衬维护相关的设备检修周期也可以得到合理优化。例如炉体、烟罩、除尘系统、冷却系统以及炉体机械设备等，可以根据炉龄和设备状态制定更加合理的维护计划。
• 减少人工维护强度： 稳定的溅渣护炉层能够减少频繁人工补炉和喷补作业，从而降低现场操作人员的劳动强度。
• 提高生产稳定性： 炉衬状态更加稳定，有助于保持转炉有效炉容和冶炼条件的一致性，提高生产过程的稳定性。

10. 转炉溅渣护炉的缺点及局限性

尽管溅渣护炉具有明显的经济优势，但其并不是一种完全没有风险的工艺。

10.1 炉底上涨

严重时会降低有效炉容，并影响钢水出钢和冶炼操作。

10.2 底吹孔堵塞

这会进一步影响熔池搅拌和冶金反应。

10.3 对工艺控制要求较高

任何单一参数失控都可能导致保护层过薄、过厚或附着不稳定。

10.4 对设备和炉衬状态有较高要求

因此，溅渣护炉需要与设备维护和炉衬管理结合实施。

11. 如何提高转炉溅渣护炉效果？

为了获得稳定的炉龄提升效果，钢厂可以从以下几个方面进行优化：

① 优化终渣成分

重点控制MgO、FeO、CaO以及炉渣碱度，使炉渣具有良好的附着和抗侵蚀性能。

② 优化留渣量

避免留渣量过少导致保护层不足，也避免过量留渣造成炉底上涨。

③ 优化溅渣时间和气体参数

根据转炉容量、炉渣状态和底吹系统能力调整气体压力、流量和溅渣时间。

④ 优化炉衬材料

选择与终渣成分相匹配的镁碳砖等耐火材料，提高炉衬抗侵蚀能力。

⑤ 加强炉底高度监测

通过炉底测厚、炉容变化和底吹透气性等数据判断积渣趋势。

⑥ 建立数字化炉龄管理系统

将炉龄、炉衬侵蚀、炉渣成分、底吹参数和冶炼数据进行关联分析，可以进一步实现炉衬寿命预测和溅渣参数优化。

12. 三瑞电炉：关注转炉及炼钢设备的长期运行效率

作为专业的**电炉及冶金设备制造商，三瑞电炉（Sanrui Electric Furnace）**致力于为钢铁企业提供电弧炉、精炼炉及相关炼钢设备解决方案。

的综合工程。

三瑞电炉持续关注钢铁冶金设备的高效化、节能化和智能化发展，为钢铁企业提供适合不同生产条件的炼钢设备和技术解决方案，帮助客户提高设备运行稳定性、降低维护成本并提升整体生产效率。

13. 结语

转炉溅渣护炉技术是提高BOF转炉炉龄、降低耐火材料消耗的重要工艺技术。