260 t 轉爐提高擋渣成功率實踐

孫岳琦，李超，馬鋒，王富亮，馬寧，趙自鑫，冉茂鐸

（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧 營口 115007）

轉爐造渣制度是重要的轉爐冶煉制度之一。轉爐生產中，需要通過造渣實現一系列冶金功能，包括：鋼水脫磷與脫硫、吸收反應產生的氧化夾雜物、熔池保溫等[1-3]。 鞍鋼在轉爐熔渣控制相關技術方面開展了大量研究，如復吹優化改善造渣，改進冶煉中化渣工藝，對鋼水罐中熔渣改質等[4-12]。但研究表明，轉爐終點熔渣具有氧化性高和雜質元素含量高的特點，一旦進入鋼水罐便會造成鋼水“回磷”，增加脫氧合金化材料的消耗，降低耐材壽命等不良后果[13]。 為防止轉爐下渣，國內鋼企一般應用下渣檢測設備和滑板，取得較好的擋渣效果[14-20]。

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司煉鋼部（以下簡稱“鲅魚圈煉鋼部”）2008 年建廠，近幾年，轉爐陸續安裝滑板擋渣裝置，部分重點鋼種采用擋渣錐加滑板擋渣的“雙擋渣”模式，其他鋼種依然采用擋渣錐的擋渣方式。 生產統計發現，使用擋渣錐的擋渣成功率較低，為95.3%，擋渣失敗影響了生產成本和產品質量。 為此，分析影響擋渣成功率的因素，并采取相應優化措施后，取得較好的實踐效果，對其他鋼鐵企業轉爐生產中提高擋渣成功率有一定的參考意義。

1 擋渣工藝介紹

鲅魚圈煉鋼部擁有3 座260 t 頂底復合吹煉轉爐，擋渣工藝相關參數如表1 所示。

表1 擋渣工藝相關參數Table 1 Related Parameters of Slag Blocking Process

出鋼開始前安裝好擋渣錐元件，夾緊于擋渣車頭部。出鋼開始后擋渣車移動到爐口附近，在轉爐出鋼中末期投入擋渣錐。出鋼結束后，使用工具將擋渣錐從出鋼口捅掉，結束擋渣操作。

2 影響擋渣成功率的原因分析

造成擋渣失敗的原因較多，對擋渣失敗爐次進行統計分析，認為主要原因如下：

（1）擋渣錐投入位置不準確

實際生產中，存在新出鋼或爐體角度偏差后擋渣錐投入失敗的情況。 主要原因是投入擋渣錐的前后、左右、上下位置不準確，造成擋渣錐無法準確落入出鋼口內。

（2）擋渣錐作業準備不充分

擋渣錐投入后，由于裝配不合理會導致擋渣錐熔化，或者由于擋渣錐冷熱溫差大導致其炸裂。

（3）擋渣錐投入時機不合理

如果擋渣錐投入過早，擋渣錐在鋼水中時間長，容易熔化； 如果投入過晚會出鋼混渣。

（4）轉爐爐口、爐型的形狀不規則

由于轉爐爐口積渣過多或過大，造成擋渣車前大臂無法順利進入轉爐爐內，無法投放擋渣錐；轉爐出鋼口內口附近不平，擋渣錐投入后未垂直坐在出鋼口內部。

（5）終點氧含量控制不合理

高氧化性鋼渣對擋渣錐具有較強的侵蝕性，終點氧值過高時，會造成擋渣錐投入不久后熔化，未能起到阻擋下渣的作用； 低氧化性鋼渣粘度較大，流動性差，擋渣錐容易被粘的鋼渣裹住，無法進入出鋼口內。

（6）終點渣量控制不合理

終點渣量過大時，擋渣錐不容易穿過厚渣層進入出鋼口，影響了擋渣效果。

擋渣失敗原因占比情況見表2 所示。

表2 擋渣失敗原因占比情況Table 2 Percentages of Causes Leading to Failure of Slag Blocking%

3 采取的優化措施

3.1 模擬出鋼過程確定擋渣錐投入位置

針對擋渣錐投入位置不準確問題，采取如下措施：對新出鋼口、連續兩次投入失敗爐次進行校驗操作，模擬出鋼過程，擋渣錐安裝完成后，撂爐到-90°，點動撂爐至-92°～-93°，切斷傾動系統供電，保持轉爐角度不變，模擬操作出鋼時的擋渣錐投入過程。順利投入擋渣錐即為校驗成功，同時記錄以下幾個位置：相對出鋼口的上下、左右及前后位置三個方向的具體點，并在地面、平臺墻面進行標記，以便實際生產中快速投入。

3.2 優化擋渣錐投入作業準備

在擋渣錐的耐火材料與金屬管的裸露結合部位使用耐火泥進行涂抹，避免鋼液由縫隙侵入耐材中間，造成擋渣錐熔化；為避免擋渣錐內部由于不干燥、溫度低造成炸裂問題，擋渣錐在投入前30 min 之內完成烘烤，烘烤溫度控制在50～150 ℃，保證烘烤時間≥20 min。烘烤后在轉爐旁保溫，保持擋渣錐內具有一定溫度。 擋渣錐烘烤制度見圖1所示。

圖1 擋渣錐烘烤制度Fig. 1 Baking System for Slag Blocking Awl

3.3 優化擋渣錐投入時機

擋渣錐投入的角度和位置與校驗作業結果一致，出鋼量（進入鋼包鋼水重量/總鋼水重量）控制在70%～80%。 為避免鋼包內火大影響判斷，投入擋渣錐與脫氧合金化、頂渣改質作業不同時進行。擋渣錐投入時機如圖2 所示。 為防止混渣，投入擋渣錐后，馬上進行撂爐操作，撂爐檔位為1 檔，連續撂爐2°～4°（對應圖2 紅框處），直到爐口將要淌渣時停止。

圖2 擋渣錐投入時機Fig. 2 Opportunities for Putting into Slag Blocking Awl

3.4 優化轉爐爐口與爐型

保證轉爐爐口外側無大塊積渣，爐口爐襯磚內側積渣厚度要求≤1.5 m；保證轉爐出鋼口所在的爐襯表面平整，無坑、溝，若發現相應缺陷及時進行噴補解決。

3.5 合理控制轉爐終點氧含量

合理控制終點氧含量，實踐表明，氧值為0.03%～0.10%能較好避免擋渣錐熔化及鋼渣粘住擋渣錐的問題。

3.6 減少冶煉終點渣量

當冶煉終點渣量>6 kg/t 時，轉爐終點后搖爐倒出一部分鋼渣，要求轉爐放渣角度≥88°，以爐口不淌出液態渣為原則，保證爐內剩余鋼渣量達到下限值后抬爐出鋼。

4 取得的效果

采取上述優化措施后，統計37 爐次數據，優化前后渣厚控制和擋渣成功率對比見圖3。 由圖3 可以看出，優化后鋼包內平均渣厚由101 mm降低到89 mm，擋渣成功率由95.3%提高到97.5%，對實現鋼水潔凈化、控制鋼水回磷、降低脫氧合金化成本、提高鋼包耐材壽命等起到有利的作用。

圖3 優化前后渣厚控制和擋渣成功率對比Fig. 3 Comparison of Slag Thickness Control and Success Rate of Slag Blocking before and after Optimization

5 結論

分析認為，影響轉爐冶煉擋渣錐擋渣效果的主要原因有擋渣錐投入位置不準確，擋渣錐作業準備不充分，擋渣錐投入時機不合理，轉爐爐口、爐型的形狀不規則，終點氧含量及渣量控制不合理。 對工藝優化后，提高了擋渣成功率，得到結論如下。

（1）生產前，應及時清理爐口積渣，出鋼口附近爐襯出現問題立即修補； 冶煉終點氧值控制范圍為0.03%～0.10%； 冶煉終點渣量>6 kg/t 時進行出鋼前放渣作業，轉爐放渣角度≥88°。

（2）擋渣前，改進裝配、對擋渣錐烘烤保溫，避免了擋渣錐熔化、炸裂的問題；準確校驗擋渣錐投入操作，在轉爐-92°～-93°，出鋼量比例為70%～80%時投入擋渣錐，實現了擋渣錐的準確投入。

（3）采取上述措施后，鋼包內渣厚由101 mm降低到89 mm，擋渣成功率由95.3%提高到97.5%，對實現鋼水潔凈化、控制鋼水回磷、降低脫氧合金化成本、 提高鋼包耐材壽命等起到有利的作用。