滑板擋渣技術(shù)在宣鋼150 t轉(zhuǎn)爐上的應(yīng)用與研究

徐 鵬

（河北鋼鐵集團宣化鋼鐵公司，河北 宣化075100）

隨著河北鋼鐵集團宣化鋼鐵公司（以下簡稱宣鋼）適應(yīng)國內(nèi)鋼鐵市場形式，調(diào)整品種結(jié)構(gòu)，“普轉(zhuǎn)優(yōu)”工作推進，品種鋼比例明顯提升，目前品種比例在52%左右，低磷鋼冶煉增加，現(xiàn)有擋渣系統(tǒng)已經(jīng)不能完全勝任技術(shù)要求，為了滿足品種冶煉，減少出鋼過程回磷量，因此決定在150 t爐區(qū)2座轉(zhuǎn)爐現(xiàn)有擋渣系統(tǒng)基礎(chǔ)上加裝滑板擋渣系統(tǒng)，最大限度減少兩座轉(zhuǎn)爐出鋼過程回磷現(xiàn)象，為品種鋼冶煉提供有力保障。加裝的滑板擋渣系統(tǒng)通過監(jiān)測鋼渣紅外差別，完成鋼渣自動識別并自動擋渣，實現(xiàn)減少出鋼過程回磷的目的。

轉(zhuǎn)爐在出鋼過程中的渣量大小直接影響鋼水的潔凈度[1]。先進的擋渣工藝可以有效的減少轉(zhuǎn)爐爐渣進入鋼包，降低鋼水氧化性，提高脫氧效果，提高合金收得率以及減少回磷和降低氧化物夾雜，鋼水質(zhì)量提高[2]。滑板擋渣技術(shù)應(yīng)用后，下渣量小，渣層厚度小于30 mm，明顯提高脫氧劑的脫氧效果；滑板擋渣避免了高氧化性爐渣進入鋼包，有效的減少了鋼水回磷量。轉(zhuǎn)爐基本實現(xiàn)無渣出鋼，解決了精煉過程的回磷現(xiàn)象；還可以提高出鋼口使用壽命，降低轉(zhuǎn)爐耐材消耗。為宣鋼生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品和降本增效奠定堅實的基礎(chǔ)。

1 滑板擋渣工作原理及其裝置

1.1 滑板擋渣工作原理

滑板擋渣出鋼口示意圖如圖1所示。

滑板擋渣是通過紅外線檢測爐渣，然后控制兩塊滑板錯位關(guān)閉，達到轉(zhuǎn)爐出鋼過程中對爐渣的控制，是現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐出鋼擋渣方式中最成功的擋渣工藝。

圖1 轉(zhuǎn)爐滑板機構(gòu)出鋼口示意圖

轉(zhuǎn)爐出鋼口下渣分為三個階段，出鋼前期，由于鋼水密度大于爐渣密度，爐渣在鋼水液面上，爐渣先流出出鋼口；出鋼中期，隨著鋼水的渦流作用，發(fā)生卷渣；出鋼后期，在起爐的過程中，鋼水出盡，部分爐渣從出鋼口流出。出鋼前期渣，轉(zhuǎn)爐傾動至約40°～55°爐渣流出，如圖2所示；出鋼過程渣，出鋼過程中，鋼水發(fā)生渦流，鋼水出現(xiàn)卷渣現(xiàn)象；出鋼后期渣，出鋼后期至出鋼結(jié)束階段，如圖3所示。

圖2 轉(zhuǎn)爐前期渣傾動角度

宣鋼使用的滑板擋渣工藝設(shè)備承包方為唐山時創(chuàng)，該工藝來源于鋼水包的滑動水口控制鋼流技術(shù)，將滑板設(shè)計完成后安裝于出鋼口上方，然后通過活動滑板關(guān)閉出鋼口達到控制爐渣流入鋼包。由于滑板可以在短時間內(nèi)迅速關(guān)閉，因此可以有效的轉(zhuǎn)爐出鋼過程的爐渣，而且通過連接高清紅外攝像頭，利用紅外線檢測下渣（見圖4），實現(xiàn)系統(tǒng)自動判定爐渣流出并快速關(guān)閉滑板進行擋渣，是目前擋渣方式中擋渣效果最好的工藝技術(shù)。

圖4 轉(zhuǎn)爐紅外下渣監(jiān)測原理圖

1.2 滑板擋渣工藝裝置

轉(zhuǎn)爐出鋼滑板擋渣機構(gòu)是將根據(jù)鋼包滑動水口系統(tǒng)改進優(yōu)化后安裝到轉(zhuǎn)爐出鋼口，通過PLC控制操作系統(tǒng)以液壓控制的方式開啟或關(guān)閉滑板，以達到擋渣的目的，如圖5、圖6所示。

圖5 滑板關(guān)閉狀態(tài)

圖6 滑板開啟狀態(tài)

通過本項技術(shù)的應(yīng)用，可達到如下目標：

1）擋渣成功率不小于99%，轉(zhuǎn)爐爐下鋼包渣層厚度不大于30 mm（不含合成渣）。

2）機構(gòu)運行穩(wěn)定可靠，在滿足安全和工藝要求的前提下，機構(gòu)本身原因事故率不大于1%。

3）機構(gòu)的關(guān)閉速度行程在180 mm不大于1 s。

4）滑板的更換時間不大于12 min/次（不含內(nèi)水口磚）。

5）滑板的使用壽命在正常情況下平均不小于10次；鑲鋯滑板的使用壽命在正常情況下平均不小于15次（不控流）。

6）滑板機構(gòu)的使用壽命不小于1 000爐（中途更換部分易損件）。

7）水冷油缸使用壽命不小于2 000爐。

2 滑板擋渣技術(shù)應(yīng)用效果

2.1 擋渣成功率高，鋼包回磷少

目前應(yīng)用較廣泛的幾種擋渣方式例如擋渣球、擋渣棒等擋渣效果受轉(zhuǎn)爐爐渣的流動性、轉(zhuǎn)爐爐型以及出鋼口周圍形狀影響比較大，不能再放鋼結(jié)束時及時的堵住出鋼口，也不能有效的阻擋前期渣流入鋼包，因此擋渣效果差，回磷量大。在滑板擋渣技術(shù)的應(yīng)用中，轉(zhuǎn)爐出鋼時滑板機構(gòu)檢測使用正常，擋渣成功率可以達到100%?；蹇梢杂行У乜刂妻D(zhuǎn)爐出鋼過程中各個階段的爐渣，渣層厚度控制在30 mm以下。

轉(zhuǎn)爐下渣量大時造成鋼水回磷的最直接的原因，下渣量大，鋼水回磷嚴重。轉(zhuǎn)爐爐渣中含有較高的P2O5，爐渣進入鋼包后與鋼水發(fā)生反應(yīng)，爐渣中的FeO含量降低，渣中的P2O5會被強脫氧元素Al、Si等還原，從而造成在鋼水在下一道工序處理過程中回磷?；鍝踉褂煤蟮幕亓浊闆r如圖7所示。由圖7可知，使用滑板擋渣技術(shù)后，冶煉各鋼種的回磷量平均在0.002%以內(nèi)，使鋼水的回磷現(xiàn)象得到有效的解決，提高了鋼水的潔凈度。

圖7 傳統(tǒng)擋渣與滑板擋渣回磷對比圖

2.2 降低生產(chǎn)成本

宣鋼二鋼軋廠150 t爐區(qū)在使用滑板擋渣后，轉(zhuǎn)爐出鋼過程下渣量明顯減少，鋼水氧化性有效降低，對下道精煉的脫氧、造渣提供了良好的條件；以45號圓鋼為例，鋼水w(O)降低了41×10-6；鋼包w(Als)提高了100×10-6；可降低合金消耗2.5元/t；精煉白灰、電耗分別降低了0.8 kg/t、4.7 kWh/t，可降低成本2.68元/t。使用滑板擋渣后可降低成本5.18元/t?；鍝踉c傳統(tǒng)擋渣實際工藝參數(shù)對比詳見表1。

表1 滑板擋渣與傳統(tǒng)擋渣對比

2.3 降低材料消耗，穩(wěn)定出鋼時間

轉(zhuǎn)爐使用滑板擋渣后，降低出鋼口的下渣情況，有效的避免了鋼包車電纜以及吹氬管的燒損情況，因此降低了設(shè)備更換以及維修的頻次，降低了維修工的勞動強度。同時，由于鋼包內(nèi)的渣量減少，減輕了高氧化性的爐渣對鋼包內(nèi)襯磚的侵蝕，修包次數(shù)減少，鋼包壽命有效的延長。

轉(zhuǎn)爐出鋼采用滑板擋渣，可減少爐渣對出鋼口的沖刷，延長出鋼口壽命，在出鋼口使用后期，穩(wěn)定轉(zhuǎn)爐出鋼時間，避免出鋼時間過短。圖8為出鋼口使用次數(shù)與出鋼時間，從圖8可以看出，使用滑板擋渣技術(shù)后的出鋼時間可以穩(wěn)定地控制在4～6 min。

圖8 出鋼口使用次數(shù)與出鋼時間

3 投入運行情況

150 t爐區(qū)兩座轉(zhuǎn)爐的滑板擋渣項目分別于2017年5月8日和2017年9月12日投入運行。目前2號轉(zhuǎn)爐共計冶煉3 968爐，1號轉(zhuǎn)爐共計冶煉744爐。

3.1 運行以來指標情況（見表2）

表2 品種結(jié)構(gòu)分布

3.2 滑板使用情況及更換時間

第一個月使用情況見表3，后續(xù)使用情況見表4。

表3 第一個月使用情況

表4 后續(xù)使用情況

從表3和表4分析：隨著試運行時間的推移，通過崗位操作工的磨合以及熟練程度的提高，滑板的壽命逐步提高，目前滑板的壽命平均基本能達到14.06次，更換滑板的時間逐步下降，現(xiàn)更換時間都能夠控制在12 min以內(nèi)。設(shè)備方面，離線液壓站截至目前運行良好，未出現(xiàn)漏油或其他異常情況。水冷油缸及附屬部件目前運行良好。

4 結(jié)論

宣鋼公司二鋼軋廠在150 t轉(zhuǎn)爐成功應(yīng)用了滑板擋渣技術(shù)，出鋼擋渣率可以達到100%，取得了良好的效果：

1）擋渣成功率由原來的98%提高到100%。

2）出鋼回磷量由平均為0.003 1%降到0.001 5%。

3）HRB400低合金系列，Mn收得率提高0.6%，硅收得率提高0.4%。

4）含鋁圓鋼進站Al達標率由60%提高到72%以上。

5）滑板擋渣后，帶來鋼包包口潔凈，鋼包車前后基本無渣，鋼包車線路未發(fā)生過燒損現(xiàn)象。爐下爐坑及鋼包車積渣明顯減少，減輕高溫爐渣對軌道及鋼包車的損害，且清理積渣的勞動強度降低。