滑板擋渣技術在宣鋼150 t轉爐上的應用與研究

徐 鵬

（河北鋼鐵集團宣化鋼鐵公司，河北 宣化075100）

隨著河北鋼鐵集團宣化鋼鐵公司（以下簡稱宣鋼）適應國內鋼鐵市場形式，調整品種結構，“普轉優”工作推進，品種鋼比例明顯提升，目前品種比例在52%左右，低磷鋼冶煉增加，現有擋渣系統已經不能完全勝任技術要求，為了滿足品種冶煉，減少出鋼過程回磷量，因此決定在150 t爐區2座轉爐現有擋渣系統基礎上加裝滑板擋渣系統，最大限度減少兩座轉爐出鋼過程回磷現象，為品種鋼冶煉提供有力保障。加裝的滑板擋渣系統通過監測鋼渣紅外差別，完成鋼渣自動識別并自動擋渣，實現減少出鋼過程回磷的目的。

轉爐在出鋼過程中的渣量大小直接影響鋼水的潔凈度[1]。先進的擋渣工藝可以有效的減少轉爐爐渣進入鋼包，降低鋼水氧化性，提高脫氧效果，提高合金收得率以及減少回磷和降低氧化物夾雜，鋼水質量提高[2]。滑板擋渣技術應用后，下渣量小，渣層厚度小于30 mm，明顯提高脫氧劑的脫氧效果；滑板擋渣避免了高氧化性爐渣進入鋼包，有效的減少了鋼水回磷量。轉爐基本實現無渣出鋼，解決了精煉過程的回磷現象；還可以提高出鋼口使用壽命，降低轉爐耐材消耗。為宣鋼生產高附加值產品和降本增效奠定堅實的基礎。

1 滑板擋渣工作原理及其裝置

1.1 滑板擋渣工作原理

滑板擋渣出鋼口示意圖如圖1所示。

滑板擋渣是通過紅外線檢測爐渣，然后控制兩塊滑板錯位關閉，達到轉爐出鋼過程中對爐渣的控制，是現有轉爐出鋼擋渣方式中最成功的擋渣工藝。

圖1 轉爐滑板機構出鋼口示意圖

轉爐出鋼口下渣分為三個階段，出鋼前期，由于鋼水密度大于爐渣密度，爐渣在鋼水液面上，爐渣先流出出鋼口；出鋼中期，隨著鋼水的渦流作用，發生卷渣；出鋼后期，在起爐的過程中，鋼水出盡，部分爐渣從出鋼口流出。出鋼前期渣，轉爐傾動至約40°～55°爐渣流出，如圖2所示；出鋼過程渣，出鋼過程中，鋼水發生渦流，鋼水出現卷渣現象；出鋼后期渣，出鋼后期至出鋼結束階段，如圖3所示。

圖2 轉爐前期渣傾動角度

宣鋼使用的滑板擋渣工藝設備承包方為唐山時創，該工藝來源于鋼水包的滑動水口控制鋼流技術，將滑板設計完成后安裝于出鋼口上方，然后通過活動滑板關閉出鋼口達到控制爐渣流入鋼包。由于滑板可以在短時間內迅速關閉，因此可以有效的轉爐出鋼過程的爐渣，而且通過連接高清紅外攝像頭，利用紅外線檢測下渣（見圖4），實現系統自動判定爐渣流出并快速關閉滑板進行擋渣，是目前擋渣方式中擋渣效果最好的工藝技術。

圖4 轉爐紅外下渣監測原理圖

1.2 滑板擋渣工藝裝置

轉爐出鋼滑板擋渣機構是將根據鋼包滑動水口系統改進優化后安裝到轉爐出鋼口，通過PLC控制操作系統以液壓控制的方式開啟或關閉滑板，以達到擋渣的目的，如圖5、圖6所示。

圖5 滑板關閉狀態

圖6 滑板開啟狀態

通過本項技術的應用，可達到如下目標：

1）擋渣成功率不小于99%，轉爐爐下鋼包渣層厚度不大于30 mm（不含合成渣）。

2）機構運行穩定可靠，在滿足安全和工藝要求的前提下，機構本身原因事故率不大于1%。

3）機構的關閉速度行程在180 mm不大于1 s。

4）滑板的更換時間不大于12 min/次（不含內水口磚）。

5）滑板的使用壽命在正常情況下平均不小于10次；鑲鋯滑板的使用壽命在正常情況下平均不小于15次（不控流）。

6）滑板機構的使用壽命不小于1 000爐（中途更換部分易損件）。

7）水冷油缸使用壽命不小于2 000爐。

2 滑板擋渣技術應用效果

2.1 擋渣成功率高，鋼包回磷少

目前應用較廣泛的幾種擋渣方式例如擋渣球、擋渣棒等擋渣效果受轉爐爐渣的流動性、轉爐爐型以及出鋼口周圍形狀影響比較大，不能再放鋼結束時及時的堵住出鋼口，也不能有效的阻擋前期渣流入鋼包，因此擋渣效果差，回磷量大。在滑板擋渣技術的應用中，轉爐出鋼時滑板機構檢測使用正常，擋渣成功率可以達到100%。滑板可以有效地控制轉爐出鋼過程中各個階段的爐渣，渣層厚度控制在30 mm以下。

轉爐下渣量大時造成鋼水回磷的最直接的原因，下渣量大，鋼水回磷嚴重。轉爐爐渣中含有較高的P2O5，爐渣進入鋼包后與鋼水發生反應，爐渣中的FeO含量降低，渣中的P2O5會被強脫氧元素Al、Si等還原，從而造成在鋼水在下一道工序處理過程中回磷。滑板擋渣使用后的回磷情況如圖7所示。由圖7可知，使用滑板擋渣技術后，冶煉各鋼種的回磷量平均在0.002%以內，使鋼水的回磷現象得到有效的解決，提高了鋼水的潔凈度。

圖7 傳統擋渣與滑板擋渣回磷對比圖

2.2 降低生產成本

宣鋼二鋼軋廠150 t爐區在使用滑板擋渣后，轉爐出鋼過程下渣量明顯減少，鋼水氧化性有效降低，對下道精煉的脫氧、造渣提供了良好的條件；以45號圓鋼為例，鋼水w(O)降低了41×10-6；鋼包w(Als)提高了100×10-6；可降低合金消耗2.5元/t；精煉白灰、電耗分別降低了0.8 kg/t、4.7 kWh/t，可降低成本2.68元/t。使用滑板擋渣后可降低成本5.18元/t。滑板擋渣與傳統擋渣實際工藝參數對比詳見表1。

表1 滑板擋渣與傳統擋渣對比

2.3 降低材料消耗，穩定出鋼時間

轉爐使用滑板擋渣后，降低出鋼口的下渣情況，有效的避免了鋼包車電纜以及吹氬管的燒損情況，因此降低了設備更換以及維修的頻次，降低了維修工的勞動強度。同時，由于鋼包內的渣量減少，減輕了高氧化性的爐渣對鋼包內襯磚的侵蝕，修包次數減少，鋼包壽命有效的延長。

轉爐出鋼采用滑板擋渣，可減少爐渣對出鋼口的沖刷，延長出鋼口壽命，在出鋼口使用后期，穩定轉爐出鋼時間，避免出鋼時間過短。圖8為出鋼口使用次數與出鋼時間，從圖8可以看出，使用滑板擋渣技術后的出鋼時間可以穩定地控制在4～6 min。

圖8 出鋼口使用次數與出鋼時間

3 投入運行情況

150 t爐區兩座轉爐的滑板擋渣項目分別于2017年5月8日和2017年9月12日投入運行。目前2號轉爐共計冶煉3 968爐，1號轉爐共計冶煉744爐。

3.1 運行以來指標情況（見表2）

表2 品種結構分布

3.2 滑板使用情況及更換時間

第一個月使用情況見表3，后續使用情況見表4。

表3 第一個月使用情況

表4 后續使用情況

從表3和表4分析：隨著試運行時間的推移，通過崗位操作工的磨合以及熟練程度的提高，滑板的壽命逐步提高，目前滑板的壽命平均基本能達到14.06次，更換滑板的時間逐步下降，現更換時間都能夠控制在12 min以內。設備方面，離線液壓站截至目前運行良好，未出現漏油或其他異常情況。水冷油缸及附屬部件目前運行良好。

4 結論

宣鋼公司二鋼軋廠在150 t轉爐成功應用了滑板擋渣技術，出鋼擋渣率可以達到100%，取得了良好的效果：

1）擋渣成功率由原來的98%提高到100%。

2）出鋼回磷量由平均為0.003 1%降到0.001 5%。

3）HRB400低合金系列，Mn收得率提高0.6%，硅收得率提高0.4%。

4）含鋁圓鋼進站Al達標率由60%提高到72%以上。

5）滑板擋渣后，帶來鋼包包口潔凈，鋼包車前后基本無渣，鋼包車線路未發生過燒損現象。爐下爐坑及鋼包車積渣明顯減少，減輕高溫爐渣對軌道及鋼包車的損害，且清理積渣的勞動強度降低。