滑板擋渣在八鋼120t轉爐的應用

張 浩，李折暉

(新疆八一鋼鐵股份有限公司煉鋼廠)

前言

轉爐煉鋼生產中，為嚴格控制鋼水成分，減少夾雜物對鋼材的影響，積極采用擋渣技術。八鋼120t轉爐主要采用擋渣車投入擋渣棒進行擋渣，生產過程中轉爐出鋼下渣首先會導致鋼包回磷，增加鋼水內夾雜物，影響轉爐出鋼口和鋼包耐材壽命也有，也間接增加了精煉工序對鋼水脫氧、合金化脫氧劑及合金的消耗，降低鋼坯質量[1～4]。為此，八鋼煉鋼在引進滑板擋渣裝置，與PLC紅外下渣檢測裝置結合，實行滑板擋渣，在2#和3#120t轉爐進行了應用。

1 八鋼120t轉爐采用擋渣棒擋渣狀況

八鋼120t轉爐設計的出鋼口傾斜角度均為6度，目的是為了轉爐出鋼時能夠將鋼水傾倒干凈。擋渣方式采用的是擋渣車將擋渣棒投入至出鋼口，擋渣棒由導向桿、錐形擋渣塞和平衡桿三個原件構成，擋渣塞密度介于鋼水與鋼渣之間，且擋渣塞體上開有凹槽，起到抑制中后期渦流卷渣作用，擋渣棒一般在出鋼3/5時由擋渣車投入，待擋渣塞本體堵住出鋼口后，發現有鋼渣流出后，立即抬爐，完成出鋼操作。此擋渣方式與擋渣球、氣動擋渣等方式相比擋渣效果較好，成功率較高。目前國內大部分鋼廠均采用這種擋渣方式。擋渣塞結構見圖1。

圖1 擋渣塞結構圖

擋渣棒擋渣存在問題：(1)由于使用鐵水中硫、磷含量較高，導致煉鋼過程中渣量較大，很容易粘附在轉爐爐口和出鋼口上，出鋼口雖設有擋渣帽和擋渣塞投放裝置，擋渣過程中仍有部分鋼渣漏出;(2)擋渣效果不穩定，部分鋼渣會流入鋼包中，漂浮在鋼液面上，鋼渣層厚度較大;(3)在冶煉低磷鋼種時，鋼包回磷現象嚴重，降低鋼種煉成率；(4)由于鋼包內的鋼渣量大，脫氧劑及頂渣改質劑投入量也需增加；還會造成鋼水夾雜物增多，易引起頂渣結蓋現象；(5)結束出鋼搖起轉爐時，鋼渣會下落至鋼車上，增加高溫液體對鋼車電機和鋼車電纜損壞的風險。

2 滑板擋渣技術簡述

轉爐滑板法擋渣出鋼技術的原理是借鑒了鋼包滑動水口的控流系統的控流原理，通過與轉爐具體情況的優化設計并安裝在轉爐出鋼口位置，它利用兩塊滑板磚孔的重合全開、錯位半開和分開關閉來實現轉爐控流擋渣出鋼。由于閘閥關閉速度非常快，出鋼孔的關閉時間小于1秒(約為0.5秒)，可將鋼渣幾乎全部堵在爐內，可以有效控制后期下渣。實現轉爐少渣甚至無渣出鋼,降低脫氧合金的消耗，提高合金收得率,降低冶煉成本，提高經濟效益。它與目前采用的鐵皮擋渣帽擋前渣，擋渣球、擋渣鏢擋后渣方法比，擋渣成功率高，擋渣效果好，而且可以通過紅外下渣檢測和PLC控制技術相結合，實現自動判渣和擋渣，是目前轉爐出鋼擋渣效果最佳的一種擋渣技術。滑板機構及轉運裝置見圖2。

圖2 滑板機構及轉運裝置

紅外下渣檢測系統：轉爐紅外下渣檢測系統是根據鋼水與鋼渣自身物理性質不同，產生的熱輻射波長不同，通過高清攝像頭對鋼流進行實時檢測，再由圖像采集工具和圖像信號分析工具進行識別處理，即可實現對出鋼鋼流中的鋼渣與鋼水進行分辨和對鋼渣占比的計算，當鋼流下渣量超出系統預設值時，系統會通過蜂鳴器進行報警，同時與滑板擋渣機構相結合，及時發送關閉滑板的動作電位信號，在極短時間內(<1s)結束出鋼動作，實現對轉爐出鋼的精準控制。

3 安裝滑板擋渣現場適應性改造

(1)采用轉爐滑板法擋渣技術，均在現有設備上改造，往往受到現有條件的限制，比如出鋼口角度，出鋼口法蘭與水冷托圈距離較小，限制了擋渣閘閥機構的安裝空間。為保證安全生產，根據經驗，要求滑動水口擋渣設備最大回轉半徑與水冷煙罩升至最高位時的最小距離≥200mm，與出鋼時鋼包距離≥600mm。

(2)為保護機構不被爐口噴渣粘住損壞，建議爐帽安裝滑渣保護罩板，將機構封閉在保護板內，不受鋼渣困擾。

(3)由于出鋼口新增加了液壓缸，因而對氣、水、液壓重新設計。五路管子分別是水冷油缸用進出油管2路，進出水冷水管2路(如使用爐口冷卻水，可不用從耳軸進水管)，機構彈簧冷卻氣管1路放空。五路管子中，油管為Φ34×5(mm)1Cr18Ni9Ti不銹鋼無縫鋼管，其他三路管子均為Φ34×3.5(mm)1Cr18Ni9Ti不銹鋼無縫鋼管。進出油管在爐壁上必須外包水冷管，即進出油缸油管是包在油缸冷卻水中，爐壁上水冷管為Φ106mm無縫鋼管。

(4)耳軸非傳動側旋轉接頭改造，對耳軸內管路亦進行了改造。對滑板擋渣機構的液壓源在線液壓站進行液壓配管：即由液壓站配管至耳軸旋轉接頭，再配至滑板擋渣機構的液壓缸。

(5)重新設計尾部旋轉接頭，其中兩路為高壓油路，在現有旋轉接頭尾部增加一段新的旋轉接頭，兩路為高壓油路，另外一路為機構風冷用，沿耳軸穿出，穿出后，沿托圈鋪設，由于穿出后的管路處于高溫環境中，因此要外包水管，外包水管的冷卻水由爐口冷卻水引下，后回爐口回水。

4 滑板擋渣應用效果

4.1 擋渣成功率提高

多年來八鋼120t轉爐采用擋渣棒投入式擋渣，現場經過多次改造，擋渣成功率為88%，但在冶煉低磷類品種鋼時，后期下渣對轉爐影響較大，不能滿足生產需求。采用滑板擋渣裝置后，擋渣成功率為99%，實現了少渣或無渣出鋼。表1為改造前后擋渣成功率對比。

表1 擋渣棒投入式擋渣與滑板擋渣成功率比較

應用滑板擋渣后，鋼車前后擋渣板更加潔凈，減少清理鋼車時間，因下渣導致鋼車線線纜燒毀現象不再發生，減少設備維護所需時間和成本，同時鋼包包口更加潔凈，降低工人勞動強度。

4.2 鋼水回磷量降低

轉爐鋼渣進入到鋼包中會發生磷的還原，使磷元素再次進入到鋼水中，回磷量多少取決于下渣量的多少，經過對使用滑板擋渣裝置前后回磷量進行對比，發現應用滑板擋渣后，鋼包回磷量大大減少，具體數值如表2所示。

表2 兩種擋渣方式鋼包回磷情況

4.3 鋼包渣層厚度降低

由于八鋼使用的原料中硫磷含量較高，導致煉鋼過程中渣量較大，很容易粘附在轉爐爐口和出鋼口上，擋渣過程中仍有部分鋼渣漏出，導致鋼包渣層較厚(厚度約為70mm)，易發生鋼包頂渣結蓋，脫氧劑及頂渣改質劑投入量也需增加；還會造成鋼水內部夾雜物增多，給下一道工序增加不必要的麻煩。應用滑板擋渣裝置后，在下渣瞬間及時關閉滑板，減少下渣鋼包渣層厚度平均為30mm，較擋渣棒法有明顯改善。

4.4 合金收得率有所提高

在應用滑板擋渣后，由于鋼包中渣量減少，進入鋼包的強氧化性鋼渣降低，減少了鋁鐵、錳鐵、硅鐵等脫氧性合金的加入量，并增加了鋼水成份Al、Si、Mn元素含量的命中率，降低合金加入量從而降低轉爐鋼鐵料消耗。以低碳鋼為鋼包鋁含量為例，如表3所示，鋼包鋁回收有明顯提高。

表3 兩種擋渣方式低碳鋼鋼包鋁回收情況

4.5 轉爐出鋼口壽命提高

轉爐的高氧化爐渣對出鋼口侵蝕是出鋼口發生侵蝕、裂紋、毛刺等不利條件的主要因素，換出鋼口需要協調大量時間，嚴重影響生產節奏，制約產能。安裝滑板擋渣裝置后，出鋼口擴徑，鋼流增大，出鋼時間較之前平均降低了1 min，同時出鋼口壽命從平均300爐增加至平均380爐，降低了更換出鋼口的頻次，減少耐材消耗及更換的時間影響。

4.6 滑板需要定期更換

目前120 t轉爐滑板的使用壽命較低，平均每15～20爐需更換滑板，以保證滑板的正常工作，每次更換時間為8～12 min，對生產節奏有一定影響。所以在未來需要對滑板的耐火材料進行改造升級，提高滑板使用壽命。

5 結束語

八鋼第二煉鋼廠120t轉爐根據實際情況對轉爐出鋼口原有設備進行改造升級，將PLC紅外下渣檢測系統和滑板擋渣機構結合，實現出鋼過程的自動擋渣。應用滑板擋渣擋渣成功率達99.6%，擋渣效果好，減少前期下渣和后期下渣，鋼包渣層厚度降低至30mm，減少鋼包回磷量，提高了合金元素收得率，脫氧合金消耗降低，減少生產成本，同時提高鋼水潔凈度，為下一道工序提供良好條件。

120t轉爐滑板使用壽命較低，平均15～20爐需要進行更換，每次更換需要耗時8～12min，對生產節奏有一定影響。所以在未來需要對滑板的耐火材料進行改造升級，提高滑板使用壽命。