張 浩，李折暉

(新疆八一鋼鐵股份有限公司煉鋼廠)

前言

轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)中，為嚴(yán)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(shù)。八鋼120t轉(zhuǎn)爐主要采用擋渣車投入擋渣棒進(jìn)行擋渣，生產(chǎn)過程中轉(zhuǎn)爐出鋼下渣首先會導(dǎo)致鋼包回磷，增加鋼水內(nèi)夾雜物，影響轉(zhuǎn)爐出鋼口和鋼包耐材壽命也有，也間接增加了精煉工序?qū)︿撍撗?、合金化脫氧劑及合金的消耗，降低鋼坯質(zhì)量[1～4]。為此，八鋼煉鋼在引進(jìn)滑板擋渣裝置，與PLC紅外下渣檢測裝置結(jié)合，實(shí)行滑板擋渣，在2#和3#120t轉(zhuǎn)爐進(jìn)行了應(yīng)用。

1 八鋼120t轉(zhuǎn)爐采用擋渣棒擋渣狀況

八鋼120t轉(zhuǎn)爐設(shè)計的出鋼口傾斜角度均為6度，目的是為了轉(zhuǎn)爐出鋼時能夠?qū)撍畠A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(dǎo)向桿、錐形擋渣塞和平衡桿三個原件構(gòu)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(fā)現(xiàn)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(nèi)大部分鋼廠均采用這種擋渣方式。擋渣塞結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 擋渣塞結(jié)構(gòu)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(dǎo)致煉鋼過程中渣量較大，很容易粘附在轉(zhuǎn)爐爐口和出鋼口上，出鋼口雖設(shè)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(wěn)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(xiàn)象嚴(yán)重，降低鋼種煉成率；(4)由于鋼包內(nèi)的鋼渣量大，脫氧劑及頂渣改質(zhì)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(jié)蓋現(xiàn)象；(5)結(jié)束出鋼搖起轉(zhuǎn)爐時，鋼渣會下落至鋼車上，增加高溫液體對鋼車電機(jī)和鋼車電纜損壞的風(fēng)險。

2 滑板擋渣技術(shù)簡述

轉(zhuǎn)爐滑板法擋渣出鋼技術(shù)的原理是借鑒了鋼包滑動水口的控流系統(tǒng)的控流原理，通過與轉(zhuǎn)爐具體情況的優(yōu)化設(shè)計并安裝在轉(zhuǎn)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(guān)閉來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐控流擋渣出鋼。由于閘閥關(guān)閉速度非?？?，出鋼孔的關(guān)閉時間小于1秒(約為0.5秒)，可將鋼渣幾乎全部堵在爐內(nèi)，可以有效控制后期下渣。實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)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(jīng)濟(jì)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(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動判渣和擋渣，是目前轉(zhuǎn)爐出鋼擋渣效果最佳的一種擋渣技術(shù)?；鍣C(jī)構(gòu)及轉(zhuǎn)運(yùn)裝置見圖2。

圖2 滑板機(jī)構(gòu)及轉(zhuǎn)運(yùn)裝置

紅外下渣檢測系統(tǒng)：轉(zhuǎn)爐紅外下渣檢測系統(tǒng)是根據(jù)鋼水與鋼渣自身物理性質(zhì)不同，產(chǎn)生的熱輻射波長不同，通過高清攝像頭對鋼流進(jìn)行實(shí)時檢測，再由圖像采集工具和圖像信號分析工具進(jìn)行識別處理，即可實(shí)現(xiàn)對出鋼鋼流中的鋼渣與鋼水進(jìn)行分辨和對鋼渣占比的計算，當(dāng)鋼流下渣量超出系統(tǒng)預(yù)設(shè)值時，系統(tǒng)會通過蜂鳴器進(jìn)行報警，同時與滑板擋渣機(jī)構(gòu)相結(jié)合，及時發(fā)送關(guān)閉滑板的動作電位信號，在極短時間內(nèi)(<1s)結(jié)束出鋼動作，實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)爐出鋼的精準(zhǔn)控制。

3 安裝滑板擋渣現(xiàn)場適應(yīng)性改造

(1)采用轉(zhuǎn)爐滑板法擋渣技術(shù)，均在現(xiàn)有設(shè)備上改造，往往受到現(xiàn)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(jī)構(gòu)的安裝空間。為保證安全生產(chǎn)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，要求滑動水口擋渣設(shè)備最大回轉(zhuǎn)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(hù)機(jī)構(gòu)不被爐口噴渣粘住損壞，建議爐帽安裝滑渣保護(hù)罩板，將機(jī)構(gòu)封閉在保護(hù)板內(nèi)，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(shè)計。五路管子分別是水冷油缸用進(jìn)出油管2路，進(jìn)出水冷水管2路(如使用爐口冷卻水，可不用從耳軸進(jìn)水管)，機(jī)構(gòu)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(jìn)出油管在爐壁上必須外包水冷管，即進(jìn)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(cè)旋轉(zhuǎn)接頭改造，對耳軸內(nèi)管路亦進(jìn)行了改造。對滑板擋渣機(jī)構(gòu)的液壓源在線液壓站進(jìn)行液壓配管：即由液壓站配管至耳軸旋轉(zhuǎn)接頭，再配至滑板擋渣機(jī)構(gòu)的液壓缸。

(5)重新設(shè)計尾部旋轉(zhuǎn)接頭，其中兩路為高壓油路，在現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)接頭尾部增加一段新的旋轉(zhuǎn)接頭，兩路為高壓油路，另外一路為機(jī)構(gòu)風(fēng)冷用，沿耳軸穿出，穿出后，沿托圈鋪設(shè)，由于穿出后的管路處于高溫環(huán)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(yīng)用效果

4.1 擋渣成功率提高

多年來八鋼120t轉(zhuǎn)爐采用擋渣棒投入式擋渣，現(xiàn)場經(jīng)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(zhuǎn)爐影響較大，不能滿足生產(chǎn)需求。采用滑板擋渣裝置后，擋渣成功率為99%，實(shí)現(xiàn)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(yīng)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(dǎo)致鋼車線線纜燒毀現(xiàn)象不再發(fā)生，減少設(shè)備維護(hù)所需時間和成本，同時鋼包包口更加潔凈，降低工人勞動強(qiáng)度。

4.2 鋼水回磷量降低

轉(zhuǎn)爐鋼渣進(jìn)入到鋼包中會發(fā)生磷的還原，使磷元素再次進(jìn)入到鋼水中，回磷量多少取決于下渣量的多少，經(jīng)過對使用滑板擋渣裝置前后回磷量進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用滑板擋渣后，鋼包回磷量大大減少，具體數(shù)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(dǎo)致煉鋼過程中渣量較大，很容易粘附在轉(zhuǎn)爐爐口和出鋼口上，擋渣過程中仍有部分鋼渣漏出，導(dǎo)致鋼包渣層較厚(厚度約為70mm)，易發(fā)生鋼包頂渣結(jié)蓋，脫氧劑及頂渣改質(zhì)劑投入量也需增加；還會造成鋼水內(nèi)部夾雜物增多，給下一道工序增加不必要的麻煩。應(yīng)用滑板擋渣裝置后，在下渣瞬間及時關(guān)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(yīng)用滑板擋渣后，由于鋼包中渣量減少，進(jìn)入鋼包的強(qiáng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)爐出鋼口壽命提高

轉(zhuǎn)爐的高氧化爐渣對出鋼口侵蝕是出鋼口發(fā)生侵蝕、裂紋、毛刺等不利條件的主要因素，換出鋼口需要協(xié)調(diào)大量時間，嚴(yán)重影響生產(chǎn)節(jié)奏，制約產(chǎn)能。安裝滑板擋渣裝置后，出鋼口擴(kuò)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(zhuǎn)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(chǎn)節(jié)奏有一定影響。所以在未來需要對滑板的耐火材料進(jìn)行改造升級，提高滑板使用壽命。

5 結(jié)束語

八鋼第二煉鋼廠120t轉(zhuǎn)爐根據(jù)實(shí)際情況對轉(zhuǎn)爐出鋼口原有設(shè)備進(jìn)行改造升級，將PLC紅外下渣檢測系統(tǒng)和滑板擋渣機(jī)構(gòu)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)出鋼過程的自動擋渣。應(yīng)用滑板擋渣擋渣成功率達(dá)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(chǎn)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(zhuǎn)爐滑板使用壽命較低，平均15～20爐需要進(jìn)行更換，每次更換需要耗時8～12min，對生產(chǎn)節(jié)奏有一定影響。所以在未來需要對滑板的耐火材料進(jìn)行改造升級，提高滑板使用壽命。