轉爐滑板擋渣出鋼工藝的實踐應用

蔡常青

（福建三鋼閩光股份有責任公司煉鋼廠，福建三明 365000）

摘  要：本文介紹了福建三鋼閩光股份有責任公司煉鋼廠在2座l00t和1座120t轉爐上采用滑板擋渣出鋼工藝代替原有的擋渣塞擋渣出鋼工藝的情況。實踐表明，采用滑板擋渣出鋼時，滑板自動關閉率成功率達100%，自動下渣檢測成功率達98%以上。以HRB400ET鋼種為例，與原有采用擋渣塞出鋼相比，渣層厚度減少了2.65mm，回磷量降低了0.9×10^-3%；合金收得率提高了1.6%，硅錳合金消耗量噸鋼降低了0.27kg。轉爐實現了少渣出鋼為冶煉高品質鋼種提供了技術保障，品種得于拓展。

關鍵詞：轉爐滑板擋渣；渣層厚度；回磷量；品種拓展

Practical Application of Converter Slide Blocking Slag Tapping Technology

Cai Changqing

( Steelmaking plant, Fujian steel Minguang Co., Ltd, Fujian Sanming 365000 )

Abstract: this paper introduces the situation of replacing original blocking slag tapping technology with slide blocking slag tapping technology on two 100t and one 120t converters in Steel Plant of Fujian Sangang Minguang Co., Ltd. Practice has shown that, when adopt the slide blocking slag tapping technology, the success rate for automatic closing rate of slide is 100%, the success rate for automatic slag detection is above 98%. Taking HRB400ET steel as example, compared with original blocking slag tapping, the slag thickness has been decreased by 2.65mm, phosphorus recovery amount has been decreased by 0.9×10-3%; recovery rate of alloy has been improved by 1.6%, siliconmanganese alloy consumption per ton of steel has decreased by 0.27kg. Converter has realized less slag tapping, which provides technical support for melting high quality steel. The varieties have been expanded.

Keywords: slide gate Slag-stopping ; Slag thickness; Rephosphorization; Steel expansion

在轉爐出鋼時有效的擋渣操作，不僅改善鋼水質量，減少鋼水回磷、回硫，降低了鋼中夾雜物，提高合金的收得率，而且為連鑄創造良好的條件。福建三鋼閩光股份有責任公司煉鋼廠轉爐滑板擋渣出鋼工藝自2006年1月1日成功地在1^#100t轉爐應用的基礎上，根據品種開發的需要，2016年先后在2^#100t及1^#l20t轉爐上推廣應用。

1.1 設備組成

轉爐滑板擋渣系統主要由出鋼口滑板擋渣機構、耐火材料、液壓驅動系統、自動下渣檢測裝置、管網系統和離線更換維護裝置等組成。

1.1.1 滑板擋渣機構

出鋼口滑板擋渣機構的裝置如圖1。

為了滑板機構安裝、拆卸快捷方便，轉爐滑板機構及消耗件選用整體更換，將更換滑板的過程在離線進行，以縮短滑板機構更換時間。

1.1.2 耐火材料

滑板用的耐火材料由出鋼口磚、內水口磚、內滑板磚、外滑板磚和外水口磚五部份組成，同時磚與磚間采用凹凸連接方式。

1.1.3 自動下渣檢測裝置

自動下渣檢測裝置由攝像儀、工控機等組成，如2圖所示。

1.1.4 線外及更換維護裝置

主要包括機構調試架、液壓缸、液壓站、3t旋臂起重機、機構運輸存放架、帶電動葫蘆機構更換架、5t叉車等設備。

1.2 工作原理

1.2.1 滑板機構工作原理

當下渣檢測裝置檢測到出鋼下渣時，系統自動發出關閉滑板擋渣機構的指令信號，液壓油缸帶動推拉桿運動使內滑板和外滑板相對運動，使兩塊滑板磚流鋼孔的位置發生變化，重合全開，錯位半開和分開關閉來實現轉爐控流擋渣出鋼，原理如圖3所示。

1.2.2 自動下渣檢測原理

轉爐紅外下渣檢測系統根據鋼渣與鋼水在特定光波波段的差異，使用攝像儀拍攝出鋼圖像，并將圖像送到工控機，在圖像采集卡處理后，由軟件對采集的圖像信號進行識別處理，自動分辨出鋼流中的鋼水和鋼渣，圖４所示。

2 滑板擋渣出鋼工藝流程

轉爐出鋼時的下渣包括三階段，前期渣、出鋼過程漩渦效應渣、后期渣。根據出鋼過程的不同階段，工藝要求做到出鋼前期避免下渣，出鋼后期快速、可靠、準確擋渣，實現擋渣出鋼。

2.1 避免出鋼前期下渣

通過在出鋼前關閉滑板避免前期下渣。出鋼搖爐到35°時，滑板自動關閉，一旦搖到70°“開始出鋼”的位置時，滑板自動打開，避免了出鋼前期下渣。

2.2 快速、可靠、準確擋渣

采用密閉功能安全可靠的滑板擋渣系統，確保有效地擋渣。系統可以通過調整下渣檢測系統的靈敏度，來滿足不同鋼種質量的擋渣要求。

2.3 出鋼自動控制

為了排除操作人員主觀干擾及反應時間滯后的影響，要求按照轉爐滑板擋渣出鋼工藝編制計算機控制程序，達到出鋼自動化要求。

在吹煉過程中，滑板處于打開狀態，準備出鋼前滑板關閉，轉爐傾角達到出鋼位置時，滑板打開出鋼，出完鋼，根據下渣檢測發出的下渣信號，滑板關閉，最后爐子復位過程中，滑板打開，自動清理出鋼口內余渣，具體出鋼操作自動化參數如表1。

表1 出鋼工藝自動化參數

2.4 擋渣工藝

系統可以通過調整下渣檢測系統的靈敏度，并實時識別注流中含渣百分比，當檢測到注流下渣時，系統有4個檔位可供選擇，可根據冶煉鋼種不同選擇不同檔位（見表2），且持續時間達到200ms時，系統輸出報警信號，同時由計算機系統給出滑板關閉動作信號，由液壓系統驅動關閉滑板停止出鋼，從而減少渣流入鋼包。

表2 某廠轉爐自動下渣檢測系統渣率檔位使用規定

3 應用情況

只有滿足對設備與出口形狀的維護、操軟件的優化、操作技能符合要求后轉爐滑板擋渣出鋼工藝方能發揮最大效果。

3.1 設備與耐材的維護要到位

由于轉爐滑板擋渣設備處于高溫工作環境，溫度變化梯度大（150-1500℃），若維護不到位擋渣系統無法正常使用。

3.1.1 對設備安裝、運行精度要求高，滑板機構更換難度大，須定期清機構上的冷鋼與渣、氧化鐵皮等污染物。

3.1.2 在轉爐出鋼過程環境惡劣，粉塵多， 自動下渣檢測信號采集困難，對攝像儀的冷卻、相機鏡頭的清洗和通訊管網的屏蔽防護要到位。

3.1.3 滑板機構快速開啟對液壓系統的要求高，系統工作環境溫度高、壓力高、管路易振動、管路易發生油、氣的泄漏等事故，必須加強管理。

3.1.4 鋼水、爐渣氧化性強，對耐材的侵蝕大，必須定期更換耐材，要求上下滑板使用壽命能達12爐以上。

3.2 轉爐本體出鋼口的維護

出鋼口不平整、有凸臺、或是內腔一側有高出，渦流形狀位置發生變化，產生卷渣。特別是在出鋼口壽命的后期，出鋼口口徑大，出鋼過程如果搖爐操作不當，轉爐傾動角度沒有及時調整，鋼水液面變淺，出鋼孔周圍會形成旋渦，使鋼水旋轉，鋼水層淺就會帶動渣流，形成卷渣，造成鋼渣混出。因此要注意查看出鋼口、滑板的腐蝕程度，及時有效進行維護或更換。

3.3 軟件的優化

雖然強調前期應避免下渣，但對于一些爐次因出鋼口形狀異常等原因前期就下渣了，系統檢測到關閉了滑板，但鋼沒出完，再打開滑板二次出鋼時可能造成下渣量過多，如圖5所示。對這類前期持續少量下渣系統要特殊處理，如屏蔽或延遲關閉等措施。

此外對因過氧化的鋼水，因溫度高，亮度總體比較高，要編寫軟件提取亮度特征，并將特征與過程下渣相結合進行分析，確定兩者關系后，軟件進行改進，根據亮度特征來修正下渣量，防止鋼水過氧化偏亮時，對系統檢測的干憂。

3.4 對操作技能要求

雖然有紅外下渣檢測系統，但因現場振動、高溫、粉塵、嗓聲、信號干憂、鋼水過氧化造成鋼水過亮等因素，有時系統會誤檢誤判，必須人工干預，在操作權上人工干預優于自動操作。根據以往經驗做出鋼搖爐角度曲線，操作工可根據搖爐角度曲線進行出鋼。另外正常的加料一般在-92°完成，但有的爐次加料角度達-97°，而且特別有的爐次在隨后1-2min內再次加料，可能導致下渣過程被遮蓋，造成系統誤判引起大量下渣。

確保下渣檢測與滑板系統可靠運行，但還要時時關注出鋼實際注流情況，在下渣檢測系統失靈時及時手動關閉滑板。

3.5 效果

3.5.1 擋渣成功率提高

當使用擋渣塞時，擋渣成功率為90.6%，擋渣成功率達到98%，擋渣自動關閉成功率達到100%。

3.5.2 下渣量得到控制，鋼包渣層厚度降低

對比滑板擋渣與擋渣塞擋渣的渣層厚度，以2016年11月至12月出鋼過程下渣量，不同擋渣模式下，普鋼HRB400ET、優質鋼ML08Al、特殊鋼20CrMnTiH鋼的鋼包頂渣渣層平均厚度的數據如表3。

表3 各代表鋼種鋼包頂渣渣層厚度

3.5.3 鋼水回磷量減少，回磷量穩定

轉爐自使用滑板擋渣技術后，回磷量得到有效控制，為煉鋼系統生產低P鋼種創造了條件。

以2016年12月1日至12月31日1^＃120t轉爐HRB400ET鋼種直上爐次回磷量數據，對比情況如表4。

表4 不同擋渣方式下HRB400ET鋼種回磷量

同鋼種回磷量對比，HRB400ET鋼種滑板擋渣回磷量比擋渣塞擋渣回磷量下降了0.9×10^-3%，不同擋渣方式回磷情況分布圖如圖6。

從圖6可以看出，滑板擋渣回磷量主要集中在≤0.008%范圍內占98.1%，回磷量波動小，更穩定。

3.5.4合金收得率提高，合金消耗下降

滑板擋渣與擋渣塞擋渣對比，出鋼過程下渣量更少，鋼水氧化性減弱，合金收得率升高，HRB400ET鋼種出鋼過程合金收得率對比情況如表5。

表5 同擋渣方式下HRB400ET鋼種合金收得率

合金收得率提高1.6%，噸鋼硅錳合金下降0.27kg。

4 結論

（1）福建三鋼閩光股份有限責任公司煉鋼廠2座l00t和1座120t轉爐上采用滑板擋渣工藝，滑板自動關閉率成功率達100%，自動下渣檢測成功率達98%以上。

（2）使用滑板擋渣后，以HRB400ET鋼種為例，滑板擋渣鋼包頂渣渣層厚度比擋渣塞擋渣的渣層厚度薄2.65mm。

（3）以HRB400E鋼種的回磷量對比，滑板擋渣比擋渣塞擋渣的回磷量下降0.9×10-3%。

（4）以鋼種HRB400ET為例，滑板擋渣與擋渣塞擋渣對比，合金收得率提高1.6%，硅錳合金消耗量噸鋼降低了0.27kg。

（5）自2006年轉爐出鋼滑板擋渣工藝應用以來，品種鋼質量得到進一步提升，種類得到了拓展，生產了內控P≤0.020%的低磷鋼種28個，包括了特殊鋼20CrMnTiH6、優鋼SWRH82B、中板系列的Q460C、22SiMn2TiB等高等級鋼種。

參考文獻

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