150 t轉(zhuǎn)爐滑板擋渣工藝技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

竇 楠 付勁光 郭永謙 壽葉紅

(安陽鋼鐵股份有限公司)

0 前言

減少轉(zhuǎn)爐出鋼下渣不僅可以提高出鋼口、鋼包耐材壽命，降低精煉工序鋼水脫氧、合金化的脫氧劑與合金的消耗，而且可以有效減少鋼水回磷現(xiàn)象，降低氧化物夾雜含量，提高鋼水清潔度，從而促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的提升［1］。轉(zhuǎn)爐出鋼下渣分三個(gè)階段：轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)至平均38°～50°出前期渣;前期渣之后開始出鋼時(shí)，鋼水的漩渦效應(yīng)從鋼水表面帶下的卷渣為過程渣;出鋼后期至出鋼結(jié)束階段的下渣為后期渣。在下渣量中前期渣約占30%，過程渣約占30%，后期渣約占40%。目前國內(nèi)外廣泛采用的擋渣方法有：擋渣帽法、擋渣球法、擋渣塞法、擋渣鏢法、氣動(dòng)擋渣法、滑動(dòng)水口法。安鋼150 t轉(zhuǎn)爐于2005年投用以來采用的是懸掛式擋渣棒技術(shù)，雖然該技術(shù)在煉鋼生產(chǎn)中經(jīng)過不斷地優(yōu)化改進(jìn)，取得了一定的擋渣效果，但由于擋渣棒擋渣受鋼渣粘度、出鋼口侵蝕等因素影響，擋渣效果不太理想，無法滿足高附加值品種鋼開發(fā)與提高產(chǎn)品質(zhì)量的需求，因此對新型擋渣技術(shù)——轉(zhuǎn)爐滑板擋渣工藝技術(shù)進(jìn)行了研究與應(yīng)用，取得了顯著效果。

1 存在問題

安鋼150 t轉(zhuǎn)爐采用的懸掛式擋渣棒技術(shù)，是利用擋渣棒的比重介于鋼水和熔渣之間的特點(diǎn)使擋渣棒漂浮于出鋼口的鋼水與熔渣之間，當(dāng)出鋼接近結(jié)束時(shí)，擋渣棒立即堵住出鋼口，阻止熔渣流入鋼包［2］。該技術(shù)在煉鋼生產(chǎn)過程中，經(jīng)過持續(xù)的優(yōu)化改進(jìn)，擋渣成功率達(dá)到了90%左右，取得了一定的擋渣效果，但在使用過程中仍存在一定的問題：

1)擋渣棒投放時(shí)不好定位，影響擋渣效果;

2)在出鋼后期受出鋼口侵蝕情況的影響，擋渣效果不理想;

3)受鋼渣粘度的影響，當(dāng)鋼渣粘度較大時(shí)，擋渣棒使用效果不理想;

4)為避免或減少前期下渣量，出鋼時(shí)將轉(zhuǎn)爐快速搖到水平位置，容易造成大爐口下渣而燒毀電纜和鋼包車電機(jī);

5)擋渣棒擋渣工藝在使用過程中，下渣量一般在100 mm左右。因此，為進(jìn)一步提高擋渣效果，安鋼研究并推廣應(yīng)用了轉(zhuǎn)爐滑板擋渣工藝技術(shù)。

2 滑板擋渣技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

2.1 滑板擋渣工藝原理

轉(zhuǎn)爐滑板擋渣工藝原理是將類似鋼包滑動(dòng)水口的控流系統(tǒng)轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)并安裝在轉(zhuǎn)爐出鋼口位置，通過液壓控制的方式使滑動(dòng)滑板和固定滑板之間的流鋼孔錯(cuò)位實(shí)現(xiàn)擋渣出鋼。使用方法為：在轉(zhuǎn)爐出鋼前先關(guān)閉滑板，將轉(zhuǎn)爐慢速搖至水平位置，當(dāng)鋼水沒過出鋼口位置時(shí)再打開滑板出鋼，此時(shí)出鋼口內(nèi)全部是鋼液，杜絕了前期下渣;在出鋼末期檢測到下渣時(shí)快速關(guān)閉滑板，最大限度的減少了后期下渣。該技術(shù)不受出鋼口壽命和鋼渣粘度的影響，可以有效控制前期下渣、后期下渣，擋渣成功率達(dá)到100%，擋渣效果較好。

2.2 滑板擋渣工藝裝置

滑板擋渣工藝裝置由出鋼口、內(nèi)滑板、外滑板、內(nèi)水口、外水口、滑板機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)組成?；鍣C(jī)構(gòu)由基準(zhǔn)板、連接板、開關(guān)?？颉⒐潭？?、滑動(dòng)模框以及彈簧組件等組成。內(nèi)滑板鎖緊在固定?？騼?nèi)不動(dòng)，通過推拉桿與液壓系統(tǒng)連接，液壓油缸帶動(dòng)推拉桿運(yùn)動(dòng)使內(nèi)滑板與外滑板相對運(yùn)動(dòng)，控制流鋼孔的開啟和關(guān)閉?；瑒?dòng)水口各部件示意圖如圖1所示。

圖1 “滑動(dòng)水口”各部件示意圖

2.3 對轉(zhuǎn)爐進(jìn)行適應(yīng)性改造

為確保滑板擋渣工藝技術(shù)在150 t轉(zhuǎn)爐上的成功應(yīng)用，對轉(zhuǎn)爐進(jìn)行了適應(yīng)性改造，便于滑板擋渣裝置的順利安裝、使用與防護(hù)。

1)轉(zhuǎn)爐出鋼口部位優(yōu)化改造。為滿足滑板擋渣機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)爐上的安裝與防護(hù)要求，將轉(zhuǎn)爐出鋼口法蘭墊高70 mm，將基準(zhǔn)板部件安裝于出鋼口外側(cè)，通過風(fēng)動(dòng)工具用蜾栓把連接板部件與基準(zhǔn)板部件相固定;同時(shí)對出鋼口側(cè)裙板進(jìn)行改造，將滑板擋渣機(jī)構(gòu)整體隱藏在裙板內(nèi)部，避免在使用過程中滑板機(jī)構(gòu)粘鋼、粘渣，隔絕高溫輻射，提高其使用壽命。

2)旋轉(zhuǎn)接頭和水氣套優(yōu)化改造。為滿足工藝需求，對旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)行了優(yōu)化改造，新增了兩路液壓通道和一路氣體冷卻通道;水氣套由于改造難度較大，決定利用原有通道進(jìn)行功能置換，即由轉(zhuǎn)爐底吹系統(tǒng)讓出兩路通道，冷卻水讓出一路通道，以滿足安裝要求。

3)轉(zhuǎn)爐底吹系統(tǒng)改造。由于轉(zhuǎn)爐底吹系統(tǒng)為水氣套系統(tǒng)讓出兩條通道，因此對轉(zhuǎn)爐爐體底吹系統(tǒng)管道進(jìn)行相應(yīng)改造，將外環(huán)四塊透氣磚由原來的四路改為兩路控制系統(tǒng)。

4)液壓缸冷卻水改造。由托圈引出一路冷卻水，用于擋渣機(jī)構(gòu)液壓缸冷卻。

3 滑板擋渣工藝技術(shù)應(yīng)用效果

3.1 擋渣成功率大幅提高

安鋼150 t轉(zhuǎn)爐改造前使用的懸掛式擋渣棒擋渣技術(shù)，雖然經(jīng)過工藝優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了專用投放設(shè)備準(zhǔn)確定位，擋渣成功率達(dá)到90%，但仍不能滿足生產(chǎn)需求。通過改造使用了滑板擋渣技術(shù)后，滑板擋渣裝置的反應(yīng)時(shí)間平均為0.35 s，在實(shí)際生產(chǎn)中，擋渣成功率就達(dá)到100%。滑板擋渣與擋渣棒法成功率比較見表1。

表1 滑板擋渣與擋渣棒法成功率比較

3.2 下渣量大幅下降

懸掛式擋渣棒擋渣在使用過程中，受鋼渣粘度和出鋼口形狀的影響，不能有效防止出鋼下渣，下渣量一般在100 mm左右(鋼包渣層厚度)。而滑板擋渣在轉(zhuǎn)爐出鋼前先關(guān)閉滑板，當(dāng)鋼水沒過出鋼口位置再打開滑板出鋼，杜絕了前期下渣，在出鋼末期檢測到下渣時(shí)快速關(guān)閉滑板，最大限度的減少了后期下渣，下渣量控制在30 mm以內(nèi)。目前沒有自動(dòng)下渣檢測系統(tǒng)，受人工因素影響，下渣量控制在30 mm以下的爐次只能占到47%，下渣量控制在60 mm以內(nèi)的爐次能占到86%。滑板擋渣法與擋渣棒法的下渣量分布比較如圖2所示。

圖2 滑板擋渣與擋渣棒法下渣量分布比較

3.3 有效控制回磷量

根據(jù)LF鋼水回磷的熱力學(xué)分析，轉(zhuǎn)爐的下渣量對LF精煉鋼水回磷量影響較大［3］。由于轉(zhuǎn)爐渣中的P2O5含量較高，進(jìn)入鋼包中的爐渣在LF精煉過程中，會(huì)被精煉過程使用的Al、Si等擴(kuò)散脫氧劑還原，從而造成精煉過程回磷。通常情況下，下渣量越大，回磷量越高。采用擋渣棒擋渣時(shí)，鋼水回磷量為0.004%，采用滑板擋渣后，轉(zhuǎn)爐下渣量大幅減少，鋼水回磷量均小于0.002%，有效控制了回磷量，提高了鋼水質(zhì)量。

3.4 有效控制增硅量

LF精煉環(huán)境為增硅反應(yīng)提供了良好的動(dòng)力學(xué)條件，而增硅主要來源于轉(zhuǎn)爐下渣中的SiO2。提高擋渣成功率，減少下渣量能有效控制增硅量。以SPHC為例，采用擋渣棒擋渣技術(shù)，Si含量超過0.03%的情況時(shí)有發(fā)生，采用滑板擋渣技術(shù)后渣量能夠控制在30 mm以內(nèi)，Si含量的合格率明顯提高。

3.5 提高耐材使用壽命

采用滑板擋渣工藝后，轉(zhuǎn)爐下渣量大幅度減少，不僅減少了爐渣對出口的沖刷與侵蝕，提高了轉(zhuǎn)爐出鋼口耐材使用壽命，而且減緩了對鋼包內(nèi)襯的侵蝕，并減少了鋼包粘渣，延長了鋼包的使用壽命［4］。使用滑板擋渣技術(shù)前，出鋼口平均壽命為60～70爐，使用后出鋼口平均壽命達(dá)到150爐以上，最高可達(dá)300爐。

4 結(jié)語

安鋼150 t轉(zhuǎn)爐成功應(yīng)用滑板擋渣出鋼技術(shù)后，擋渣成功率達(dá)100%，擋渣效果良好，鋼包渣層厚度由原來的100 mm減少到30 mm，明顯改善了鋼水精煉環(huán)境，提高了脫氧劑、合金的綜合使用率，有效控制了回磷、增硅現(xiàn)象，減少了夾雜物，提高了鋼水質(zhì)量，為品種鋼開發(fā)以及產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)提供了重要保障。但該技術(shù)還有需進(jìn)一步完善的地方，如應(yīng)配套完善轉(zhuǎn)爐下渣自動(dòng)檢測系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)出鋼全過程的自動(dòng)判渣和擋渣，提高擋渣操作的科學(xué)性、準(zhǔn)確性。

［1］ 孫興洪，蔣小弟.寶鋼煉鋼廠轉(zhuǎn)爐擋渣工藝技術(shù)的發(fā)展.寶鋼技術(shù)，2010(2)：58-62.

［2］ 劉玉敏，程官江，張振申.懸掛式擋渣棒擋渣技術(shù)的應(yīng)用探討.河南冶金，2008，16(5)：18-19.

［3］ 張賀艷，姜周華，梁連科，等.EAF-LF煉鋼流程中鋼水回磷的熱力學(xué)分析.鋼鐵研究學(xué)報(bào)，2003，15(1)：11-15.

［4］ 于利國，王經(jīng)健.轉(zhuǎn)爐滑動(dòng)水口擋渣效果分析.山東冶金，2011，33(6)：14-15，20.