大型转炉滑板挡渣出钢技术的应用实践

会议通知：

第六届全国炼钢-精炼-连铸理论与实践讲座于2016年10月16-20于河北·秦皇岛召开，由：本钢-马春生教授、钢研总院-刘浏教授、东大-战东平教授、北科大-张家泉教授主讲，理论与实践结合，授课交流3天！欢迎参与！详询：李亚东18210161369（微信）

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（河北钢铁集团邯郸钢铁公司，河北省，邯郸市，056015）

摘 要：通过系统分析挡渣球、挡渣塞、气动挡渣和滑板挡渣等挡渣技术的原理和效果，邯钢260 吨转炉应用滑板挡渣出钢技术，可在 0.5 秒内自动完成滑动水口的全开或全闭，实现出钢过程中前期渣、中期渣和后期渣最有效的阻挡；与其他挡渣方法相比，挡渣成功率达到 100%，转炉出钢下渣量控制在 50mm 以下，回磷稳定控制在 0.002%以下，为品种钢开发、提高产品质量、降低生产成本起到了积极作用。

关键词：滑板挡渣；回磷；下渣

1 前言

        近年来，随着邯钢的快速发展，主体生产装备逐步实现了大型化、现代化，产品结构由原来的普通板材升级为汽车板、家电板、管线钢等高级别品种钢，钢水质量有了质的提高。

        减少转炉出钢时的下渣是提高钢水质量的一个重要方面。出钢挡渣就是通过某种方法将炉渣尽可能留在炉内，以减少转炉高氧化性终渣在出钢过程中流入钢包 [1] 。为提高转炉挡渣效果，邯钢在 260 吨转炉应用了滑板挡渣技术，采用滑板挡渣技术后，下渣、回磷得到有效控制，降低了钢水氧化性，减少了合金消耗，提高了转炉成分命中率。

2 挡渣技术

        为减少转炉出钢过程中的下渣，提高挡渣效果，转炉常用的挡渣方法主要有：挡渣塞、挡渣球、气动挡渣等挡渣方式：

2.1 挡渣塞

        1987 年 Michael D.Labate 总结了西德挡渣棒在美国使用的经验，发明了具有挡渣和抑制涡流双重功能的挡渣塞 [2] ，见图 1。挡渣塞是一种带杆的、可以导向的耐火材料制品，呈陀螺形，其密度与挡渣球相近，在 4.5～4.7g/cm3，能浮于钢渣界面，伴随着出钢过程，逐渐堵住出钢口，实现抑制钢水涡流和挡渣的作用 [3] 。

        武钢 1996 年开发设计了类似的陀螺形挡渣塞 [4] ，见图 2。其上部为组合式空心结构，下部为带导向杆的陀螺形；挡渣塞要求准确的投入方位和加入时机，在实际运行中，受钢渣粘度、投入方位、加入时机等因素的影响，挡渣效果不稳定。

2.2 挡渣球

        挡渣球挡渣方法是，利用挡渣球密度介于渣钢之间(一般为 4.2～4.5g/cm3)，在出钢结束时堵住出钢口,以阻断转炉渣进入钢包内 [5] 。该方法，操作简单，运行成本低；但使用该方法挡渣时，在出钢过程中，挡渣球大多被粘稠的炉渣粘裹，同时，随着转炉出钢过程中的倾动，随渣层的漂移难以到达出钢口部位，导致挡渣成功率较低。

2.3 气动挡渣

        奥地利、瑞典等国家研究成功了气动挡渣法 [6] ，见图 3。该法主要设备包括封闭出钢口用的挡渣塞和用来喷吹气体、起动气缸以及对主体设备进行冷却保护等所用的供气设备。挡渣时，挡渣塞头对出钢口进行机械封闭，塞头端部喷射高压气体来防止炉渣流出。即使塞头与出钢口之间有缝隙，高速气流也能实现挡渣的效果。

        该工艺，挡渣效果良好，但气源、管线设备安装复杂，在高温下工作，设备易损，不便维修且成本较高。

3 滑板挡渣工作原理

        邯钢采用了基于 PLC 自动控制和红外下渣检测的滑板挡渣技术，该方法，可有效阻挡出钢过程中的前期、中期和后期下渣，是目前转炉出钢挡渣效果最佳的一种生产工艺技术。

3.1 转炉出钢下渣过程分析

        转炉出钢带渣分三个阶段。初期，开始出钢时发生带渣；中期，由于钢水涡流作用，渣随着钢水流出；后期，当转炉向上翻转时又有部分渣倒出 [7] 。

（1）前期渣，转炉倾动至约 38～50 0 出前期渣，如图 4 所示；

（2）过程渣，前期渣之后开始出钢，可观察到钢水的涡旋效应卷渣；

（3）后期渣，出钢后期至出钢结束阶段，如图 5 所示；

        转炉出钢到钢包的下渣总量中, 前期渣量大体占 30%,漩涡效应渣约为 30%,后期渣约为40% [8] 。

3.2 滑板挡渣工作原理

        滑板挡渣技术是移植大包滑动水口原理,在传统转炉的出钢口位置安装滑动水口装置，通过滑动滑板和固定滑板之间流钢孔的错位实现挡渣出钢 [9] ；滑板挡渣工艺，见图 6。

        滑动水口挡渣闸阀装置安装在转炉出钢口的外端，滑动水口开闭采用液压驱动方式，由自动控制系统的 PLC 自动采集转炉倾动角度信号及红外下渣检测信号，并根据挡渣工艺要求，在 0.5 秒内自动完成滑动水口的全开或全闭，实现对出钢过程中的前期渣和后期渣最有效的阻挡，是目前转炉出钢挡渣效果最佳的一种生产工艺技术。

4 应用效果

        邯钢使用滑板挡渣后，下渣量和回磷量得到有效控制，挡渣效果显著，为减低钢水氧化性，降低生产成本起到了积极作用。

        4.1 挡渣成功率达到100%采用传统挡渣锥挡渣由于钢渣粘性大、挡渣锥对位不准等原因，挡渣成功率约为 72%；使用滑板挡渣后，挡渣成功率几乎达到 100%。

        4.2 下渣量控制在50mm以下

由于挡渣锥挡渣成功率低，造成下渣较多，下渣量在 80-120mm；滑板挡渣配有红外下渣检测，可完全挡住出钢终渣，下渣量可控制在 50mm 以下。

        4.3 回磷量稳定控制在0.002%以下

受下渣量大的影响，钢水回磷严重，传统挡渣工艺平均回磷量达到 0.007%；采用滑板挡渣后，挡渣成功率和下渣量得到明显改善，钢水回磷在 0.002%以下，见图 7.

4.4 使用滑板挡渣后，吨钢成本降低5.68元。

        滑板挡渣使用后，转炉下渣量大幅减少，降低了钢水氧化性，对后工序的脱氧、造渣提供了良好条件；经统计，钢水氧含量降低了 41ppm；钢包 Als 含量提高了 102 ppm；可降低合金消耗 3 元/吨；精炼白灰、电耗分别降低了 0.8Kg/t、4.7kwh/t，可降低成本 2.68 元/吨。

        滑板挡渣技术的应用合计降低生产成本 5.68 元/吨。滑板挡渣与传统挡渣实际工艺参数对比详见表 1。

5 结论

（1）采用滑板挡渣，挡渣成功率大幅提高，可减少出钢下渣，降低钢水氧化性，减少合金消耗。

（2）滑板挡渣工艺，有效减少了钢水回磷，对提高钢水成分命中率，低磷品种钢的生产有积极贡献。

参考文献

[1] 吴喜民，挡渣球和挡渣塞技术在转炉炼钢的应用[J].山西冶金，2006，（3）,55-55.

[2] 美国专利(1989).U.S.Patent 4799650.

[3] 国内使用的主要挡渣方法及其特点介绍.柳钢科技，2011，（4）,18-18.

[4] 华夏.转炉挡渣塞的研究及其结构设计[J].钢铁研究,1997,(6):6.

[5] 于华财，转炉挡渣出钢技术的探讨，本钢技术，2005，（4）,14-14.

[6] 郑新友，丛玉伟，刘平等，转炉出钢挡渣方法[J].钢铁研究，2000，（1）,61-61.

[7] C·H·KEUM 等，转炉出钢新挡渣方法的开发[J].WISCO TECHNOLOGY，1998，（4）,19-19.

[8] B1EnknerA 1Paste r, J 1Schw elberger.新型 VA I-CONOR 转炉挡渣系统[J].钢铁,，2002，37(8): 28-32.

[9] 王淑华，丛玉伟，徐尚富，杨王辉，郭锟，转炉滑板挡渣出钢技术实践[J].河南冶金，2010，（12）, 46-46.