轉(zhuǎn)爐出鋼滑板擋渣+擋渣標(biāo)技術(shù)的實踐與應(yīng)用

供稿|張艷龍，叢鐵地，彭飛，魏建華，姜學(xué)鋒/

內(nèi)容導(dǎo)讀

最大限度控制轉(zhuǎn)爐出鋼過程的下渣量是轉(zhuǎn)爐煉鋼的一個世界性難題。本文研究了轉(zhuǎn)爐出鋼過程采用滑板擋渣+擋渣標(biāo)的組合技術(shù)，既充分發(fā)揮滑板擋渣故障率低、擋渣效果好的優(yōu)勢，又利用擋渣標(biāo)破壞鋼水的渦流效應(yīng)，減少爐內(nèi)剩鋼，兩項技術(shù)充分融合、優(yōu)勢互補、揚長避短，經(jīng)生產(chǎn)實踐驗證組合技術(shù)可行，達(dá)到了減少下渣量、提高鋼水質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本的目的。

轉(zhuǎn)爐煉鋼是氧化法煉鋼，冶煉后期在鋼水降碳的同時會存在大量富余氧，而且由于脫磷的需要使得爐渣氧化性比較強，進(jìn)入下道工序會造成脫氧成本的增加及脫氧產(chǎn)物影響鋼水的潔凈度。隨著汽車板的生產(chǎn)、品種鋼的開發(fā)、市場質(zhì)量的需求不斷提高都對鋼水質(zhì)量提出了更高的要求。最大限度控制轉(zhuǎn)爐下渣量是一個轉(zhuǎn)爐煉鋼世界性難題，圍繞擋渣技術(shù)國內(nèi)先后普遍采用過擋渣球、擋渣標(biāo)(或擋渣錐)、滑板擋渣等擋渣技術(shù)。近幾年，隨著滑板擋渣技術(shù)的成熟和穩(wěn)定，各鋼廠開始陸續(xù)采用滑板擋渣技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐出鋼過程的擋渣操作，雖耐材成本有一定的增加，但擋渣效率非常高，故障率很低，擋渣效果良好，逐步被各鋼廠接受。但是采用滑板擋渣技術(shù)后出鋼時由于地磁引力的作用在出鋼后期鋼水面會出現(xiàn)渦流效應(yīng)，同時為了保證擋渣效果，在鋼渣分配比20%～30%進(jìn)行擋渣操作，會有少量的鋼水滯留在爐內(nèi)，造成一定程度的鋼鐵料損失。

滑板擋渣設(shè)施的擋渣原理

滑板擋渣設(shè)施的擋渣基本原理

滑板擋渣過程示意圖見圖1，用于擋渣的滑板安裝在轉(zhuǎn)爐出鋼口的外部，擋渣效果取決于設(shè)備的穩(wěn)定性。經(jīng)過三年多的實踐驗證表明，滑板擋渣設(shè)備穩(wěn)定，擋渣效果良好。出鋼后期通過紅外下渣檢測系統(tǒng)檢測到鋼渣混合比20%～30%，發(fā)出滑板關(guān)閉信號；由液壓系統(tǒng)驅(qū)動滑板在1 s內(nèi)將滑板關(guān)閉；在轉(zhuǎn)爐本體轉(zhuǎn)動力矩提升過程中，傾動抱閘未打開，轉(zhuǎn)爐無法轉(zhuǎn)動的2～3 s時間內(nèi)，將剩余鋼渣擋在爐內(nèi)?；鍝踉夹g(shù)的優(yōu)點是擋渣效果好，渣厚控制水平≤40 mm，設(shè)備基本無故障，擋渣的穩(wěn)定性好，渣厚控制水平不波動，生產(chǎn)秩序穩(wěn)定?；鍝踉夹g(shù)的缺點：由于地磁引力作用鋼水面在出鋼后期會出現(xiàn)中間低邊緣高的渦流現(xiàn)象，在出鋼后期爐內(nèi)鋼水較少時部分爐渣會混入鋼水中進(jìn)入鋼包中；紅外檢測系統(tǒng)檢測到下渣信息后，向擋渣系統(tǒng)發(fā)出信號，滑板擋渣設(shè)施關(guān)閉滑板，會有少量鋼水滯留在爐內(nèi)，造成不必要的鋼鐵料損失；擋渣耐材費用相對擋渣標(biāo)(或擋渣錐)偏高。

圖1 滑板擋渣過程示意圖

下渣檢測系統(tǒng)鋼中渣比例設(shè)定對剩鋼及渣厚的影響

由表1可見：鋼中渣比例設(shè)定低于20%時，渣厚控制水平小于30 mm，轉(zhuǎn)爐出鋼后會出現(xiàn)明顯剩鋼現(xiàn)象，普通冶煉不推薦采用，但冶煉特殊品種可采用；鋼中渣比例設(shè)定為30%時，渣厚控制水平30～40 mm之間，通過濺渣觀察到有少量鋼花存在，證明有少量剩鋼，倒渣時，因渣偏粘看不到，不好標(biāo)定，推薦采用，這時的渣厚水平對質(zhì)量和成本相對性價比較高；鋼中渣比例設(shè)定為40%時，渣厚控制水平40～70 mm，出完鋼爐內(nèi)無鋼水，但由于鋼包渣層偏厚，影響精煉工序的鋼水處理，不推薦采用。

表1 鋼中渣比例對剩鋼及渣厚的影響

擋渣標(biāo)(或擋渣錐)的擋渣基本原理

擋渣標(biāo)(或擋渣錐)的擋渣示意圖見圖2。擋渣標(biāo)(或擋渣錐)擋渣原理：轉(zhuǎn)爐出鋼后期由擋渣車夾持擋渣標(biāo)(或擋渣錐)進(jìn)入爐內(nèi)，下傾后投放擋渣標(biāo)(或擋渣錐)；投放結(jié)束后，升大臂，然后將擋渣車向爐后開出，擋渣標(biāo)(或擋渣錐)投放在轉(zhuǎn)爐的內(nèi)部鋼渣界面上。擋渣效果取決于投放設(shè)備的穩(wěn)定性、擋渣標(biāo)(或擋渣錐)的質(zhì)量和密度的選擇、轉(zhuǎn)爐出鋼口的里口形狀，且轉(zhuǎn)爐出鋼口的里口形狀在出鋼口更換周期的前、中、后期不一樣，對擋渣效果影響也比較大。擋渣標(biāo)(或擋渣錐)擋渣技術(shù)的優(yōu)點是擋渣成本相對較低。擋渣標(biāo)(或擋渣錐)擋渣技術(shù)的缺點：擋渣有效率在80%～90%左右，穩(wěn)定性差；渣厚控制水平40～200 mm，波動較大；易出現(xiàn)擋渣標(biāo)(或擋渣錐)熔化或標(biāo)、桿分離、投標(biāo)時機不恰當(dāng)?shù)葐栴}；一旦擋渣出問題，轉(zhuǎn)爐傾動系統(tǒng)由于防止跑爐，2～3 s內(nèi)轉(zhuǎn)爐傾動系統(tǒng)力矩提升過程中抱閘不能打開，會造成此期間轉(zhuǎn)爐下渣量較大，導(dǎo)致鋼包帶渣量較大，對后序生產(chǎn)影響較大，嚴(yán)重時，可能導(dǎo)致鑄機斷澆。

圖2 擋渣標(biāo)(或擋渣錐)擋渣示意圖

滑板擋渣+擋渣標(biāo)(擋渣錐)組合式擋渣的實踐與應(yīng)用

結(jié)合滑板擋渣+擋渣標(biāo)(擋渣錐)兩種擋渣方式的優(yōu)缺點，將兩種擋渣技術(shù)組合在一起使用，既保證了原來擋渣標(biāo)(或擋渣錐)的優(yōu)點，對于擋渣效果好的爐次，經(jīng)滑板擋渣二次擋渣后，渣厚水平再次降低；而擋渣效果欠缺的爐次，則可依靠滑板擋渣系統(tǒng)擋渣，對最終的擋渣效果不會產(chǎn)生影響。兩種擋渣技術(shù)的組合雖造成了擋渣標(biāo)(或擋渣錐)成本的增加，但由于擋渣標(biāo)(或擋渣錐)的擋渣成功率在80%～90%，總體性價比還是合適的。組合式擋渣技術(shù)的使用起到了兩種擋渣技術(shù)上優(yōu)勢互補和揚長避短，既減少了轉(zhuǎn)爐出鋼后期爐渣的下渣量又達(dá)到了降低生產(chǎn)成本的目的，可以提高鋼水質(zhì)量，有利于品種鋼的生產(chǎn)，有較高的推廣價值。

渣厚的影響

從表2中看出，采用滑板擋渣+擋渣標(biāo)(或擋渣錐)組合方式較單采用滑板擋渣方式渣厚減少7 mm。經(jīng)過兩種擋渣技術(shù)的組合使用，對轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)出鋼過程沒有影響，擋渣效果優(yōu)于單種擋渣技術(shù)，轉(zhuǎn)爐下渣量進(jìn)一步減少，利于品種鋼的生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量的提升。

表2 不同擋渣方式渣厚對比

原因分析

圖3為滑板擋渣爐次后期出鋼鋼流的紅外線圖，從圖中看出，鋼流飽滿，但相應(yīng)鋼流較大。圖4為擋渣標(biāo)(或擋渣錐)投入到爐內(nèi)后鋼流紅外線圖，從圖中看出，由于擋渣標(biāo)(或擋渣錐)在出鋼過程后期已經(jīng)投入到出鋼口里口部位(見圖2)，破壞鋼水由于引力作用產(chǎn)生的渦流效應(yīng)，鋼水面較原來平穩(wěn)，避免了提前下渣現(xiàn)象，擋渣標(biāo)(或擋渣錐)在出鋼口里口部位占用部分出鋼的通道，使得鋼水流變小，出鋼結(jié)束滑板擋渣使用時，同樣的響應(yīng)時間里，下渣量會減少，同時，由于鋼水流變小滑板關(guān)閉時，鋼水對滑板迎鋼面的沖擊損傷減少，可以提高滑板的使用壽命，降低滑板耐材成本，達(dá)到了轉(zhuǎn)爐出鋼過程采用滑板擋渣+擋渣標(biāo)(或擋渣錐)組合技術(shù)的目的，優(yōu)勢互補，揚長避短，既減少了出鋼過程下渣量，又降低了生產(chǎn)成本，同時可提高鋼水質(zhì)量。

圖3 滑板擋渣鋼流紅外線圖

圖4 擋渣標(biāo)(或擋渣錐)投入爐內(nèi)后鋼流紅外線圖

效益分析

耐材成本

耐材成本基本不增加。雖然增加了擋渣標(biāo)的耐材成本費用，但由于滑板擋渣擋渣時鋼流和渣流變小，滑板的侵蝕下降，可以提高滑板的使用壽命，降低滑板的耐材費用，二者成本基本互相低消?；鍝踉氖褂们闆r見圖5，從滑板的侵蝕情況看，還可以增加滑板的使用次數(shù)。

圖5 滑板擋渣中滑板的侵蝕情況

鋼鐵料成本

由于減少了渦流效應(yīng)，轉(zhuǎn)爐出鋼后爐內(nèi)基本無鋼水，經(jīng)標(biāo)定鋼鐵料收得率提高0.5 kg/t左右，噸鋼效益1.0元以上。

結(jié)束語

滑板擋渣+擋渣標(biāo)(或擋渣錐)組合擋渣方式生產(chǎn)可行，相比滑板擋渣方式渣厚減少7 mm，有利于高級別品種鋼的冶煉，減少鋼水的夾雜物；破壞了渦流效應(yīng)，使得轉(zhuǎn)爐出鋼后爐內(nèi)基本無鋼水，噸鋼效益在1.0元以上。