王甲貴¹ 董 靜²

(1.本鋼板材股份有限公司煉鋼廠， 2.本鋼板材股份有限公司技術(shù)研究院)

摘 要：控制轉(zhuǎn)爐下渣不僅是改善鋼水質(zhì)量的一個(gè)重要工藝技術(shù)，也是降低煉鋼成本的一個(gè)主要工藝措施，文章論述了轉(zhuǎn)爐下渣量對(duì)冶煉成本及鋼水質(zhì)量的危害，對(duì)比了各種擋渣方式的下渣量。以本鋼為例， 重點(diǎn)介紹了滑板擋渣 ＋ 下渣檢測(cè)的擋渣方式的原理，使用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及其解決的措施，最終達(dá)到了預(yù)期效果。?

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐；滑板；擋渣

近年來(lái)隨著全球鋼材消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變化，對(duì)高品質(zhì)、 高附加值鋼的需求量越來(lái)越大，同時(shí)我國(guó)普鋼產(chǎn)量供大于求，建設(shè)高效率、 低成本的潔凈鋼處理平臺(tái)就成為各大鋼廠工作研究的主要方向。減少轉(zhuǎn)爐出鋼下渣量是提高鋼水潔凈度、 提高轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)品的質(zhì)量、 降低煉鋼生產(chǎn)成本的有效途徑，在轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)進(jìn)行有效地?fù)踉僮?，不僅能夠改善鋼水質(zhì)量，提高合金收得率，還可為精煉工序操作提供良好的條件。通過(guò)對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，滑板擋渣能夠有效穩(wěn)定地控制下渣量。

1 煉鋼廠生產(chǎn)工藝流程

煉鋼生產(chǎn)工藝流程如圖 1 所示。

(1) 鐵水脫硫： 噴吹鎂粉 ＋ 石灰粉進(jìn)行鐵水脫硫鐵水 100％ 經(jīng)脫硫處理。

(2) 轉(zhuǎn)爐冶煉： 180t 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐， 出鋼過(guò)程中根據(jù)鋼種要求進(jìn)行脫氧合金化后期采用擋渣標(biāo)進(jìn)行擋渣。?

(3) 精煉：180tLF 精煉爐，按照鋼種要求將鋼中成分調(diào)整到目標(biāo)范圍內(nèi)。?

2 轉(zhuǎn)爐下渣量對(duì)冶煉成本及鋼水質(zhì)量的危害

2.1 降低合金收得率

出鋼合金化過(guò)程中，轉(zhuǎn)爐終渣中含量在15％ 左右的FeO 會(huì)和合金中的 Mn 進(jìn)行反應(yīng)生成MnO 同脫氧合金中的 Al 反應(yīng)生成Al₂O₃夾雜反應(yīng)方程如 (1) 和 (2)?

Mn＋(FeO)＝Fe＋(MnO)                    (1)

2Al＋3 (FeO)＝3Fe＋(Al₂O₃ )                (2)

2.2有害元素進(jìn)入鋼水

大部分鋼種對(duì)硅及磷控制要求嚴(yán)格，低硅鋼種要求含硅量不大于O低磷鋼種要求含磷量不大于O在精煉脫硫處理過(guò)程中脫硫需要還原氣氛，用鋁來(lái)造渣降低鋼包頂渣中的 FeO含量，有利于進(jìn)行脫硫，但同時(shí) Al 和頂渣中的P₂O₅  及SiO₂  反應(yīng)，生成單質(zhì) P 和 Si 進(jìn)入鋼水， 反應(yīng)方程如 (3) 和 (4)，導(dǎo)致鋼種P 和Si質(zhì)量分?jǐn)?shù)超標(biāo)。

10Al ＋ 3(P₂O₅ ) ＝ 6P ＋ 5(Al₂O₃ )           (3)

4Al＋ 3(SiO₂ ) ＝ 3Si ＋ 2(Al₂O₃ )             (4)

2.3超低碳鋼種夾雜及 “燒鋁”

超低碳鋼需要RH真空處理，在煉鋼出鋼過(guò)程中不進(jìn)行脫氧操作，而在精煉真空處理過(guò)程中利用鋼水中的氧進(jìn)行脫碳，使碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到鋼種要求。 RH 脫碳結(jié)束后，采用鋁球來(lái)脫鋼中的氧，所加入的鋁一部分是和鋼中氧結(jié)合生成脫氧產(chǎn)物 Al₂O₃ (在澆鑄前大部分已上浮)，另一部分在鋼中形成成分鋁，剩余部分是被鋼包頂渣中FeO 所消耗。經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，加入鋁球后鋁的 “回收率” (即與鋼中氧結(jié)合生成脫氧產(chǎn)物 Al₂O₃ 及在鋼中形成成分鋁所消耗的鋁之和所占加入鋁球總量的比例) 波動(dòng)較大? “回收率” 最高到60％ 最低為 30％。分析原因鋁的 “回收率” 與鋼包頂渣FeO 質(zhì)量分?jǐn)?shù)有直接關(guān)系，鋼包頂渣 FeO質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高， 鋁的 “回收率” 越低。

RH 精煉脫氧處理結(jié)束后，鋼中 [O] 質(zhì)量分?jǐn)?shù)極低，可達(dá)到 3 × 10 ^-6 ~ 5 × 10 ^-6，不可能再消耗鋼中的 Al而鋼包頂渣中的 FeO，向鋼中源源不斷地提供氧，使 3 [O ] ＋2Al → (Al₂O₃ ) 反應(yīng)不斷進(jìn)行，隨時(shí)間的推移 Al₂O₃ 夾雜在鋼中生成的量逐漸增加，且大部分來(lái)不及上浮，隨鋼流進(jìn)入鋼坯Al₂O₃ 顆粒較大，直接影響汽車板表面質(zhì)量。?

3 擋渣工藝的選擇與研究

3.1擋渣工藝的選擇

轉(zhuǎn)爐控制下渣一般采用擋渣帽、 擋渣球、 擋渣塞和擋渣標(biāo)等措施，隨著技術(shù)的發(fā)展，

出現(xiàn)了氣動(dòng)擋渣、 滑板擋渣以及紅外下渣檢測(cè)輔助系統(tǒng)等。各種擋渣方式的下渣量見表 1，其中滑板擋渣 ＋ 下渣檢測(cè)的擋渣方式的噸鋼下渣量波動(dòng)范圍在 2 ~ 4kg， 是最穩(wěn)定可靠的擋渣方式。

3.2  轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程中下渣模型

轉(zhuǎn)爐出鋼到鋼包的下渣量中，前期渣量大體占 30 ％，渦旋效應(yīng)從鋼水表面帶下的渣量約為30 ％，后期渣約 40 ％ 。?

3.3  滑板擋渣出鋼自動(dòng)控制工藝原理

轉(zhuǎn)爐冶煉時(shí)，滑板處于打開狀態(tài)。轉(zhuǎn)爐冶煉結(jié)束，人工啟動(dòng)液壓站開泵，轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)開始轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)到 35°位置時(shí)發(fā)出關(guān)閉滑板指令信號(hào)，滑板自動(dòng)關(guān)閉。轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)到75° ~ 80°位置時(shí)鋼渣已全部上浮，發(fā)出打開滑板指令信號(hào)，滑板打開開始出鋼。出鋼結(jié)束紅外下渣檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到鋼渣時(shí)，發(fā)出關(guān)閉滑板指令信號(hào)，滑板自動(dòng)關(guān)閉。轉(zhuǎn)爐反傾動(dòng)到垂直位置后發(fā)出打開滑板指令信號(hào)，滑板打開。

4   采用滑板擋渣存在的問(wèn)題及研究的解決措施

4.1  出鋼口下沿距離鋼包上沿距離小，安裝滑板機(jī)構(gòu)空間不夠

本鋼板材煉鋼廠 ６ 號(hào)轉(zhuǎn)爐以前采用擋渣標(biāo)擋渣? 只要轉(zhuǎn)爐最大旋轉(zhuǎn)半徑滿足對(duì)其他設(shè)備沒(méi)有刮碰? 轉(zhuǎn)爐出鋼口最低點(diǎn)距離鋼包超過(guò) ４００ｍｍ即可? 所以原設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)爐出鋼口最低點(diǎn)距離鋼包為５００ｍｍ? 而采用滑板擋渣后? 滑板機(jī)構(gòu)安裝在出鋼口外側(cè)? 出鋼口長(zhǎng)度增加 ５３０ｍｍ? 使得安裝后滑板擋渣后轉(zhuǎn)爐旋轉(zhuǎn)半徑增加? 且出鋼口下沿距離鋼包上沿安全距離不夠? 為了解決這一難題? 創(chuàng)新地將出鋼口長(zhǎng)度縮短 ３００ｍｍ? 同時(shí)采用了滑板橫拉式技術(shù)? 保證了滑板擋渣機(jī)構(gòu)安全穩(wěn)定運(yùn)行。?

4.2  出鋼口壽命降低

由于采用新滑板擋渣技術(shù)，調(diào)試階段壽命偏低為 89 次，出鋼口壽命未達(dá)到工藝要求對(duì)生產(chǎn)節(jié)奏控制帶來(lái)很大影響。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤，發(fā)現(xiàn)在更換碗磚過(guò)程中，拆裝設(shè)備震動(dòng)對(duì)出鋼口有很大影響，通過(guò)提高火泥質(zhì)量和碗磚使用壽命，減少更換碗磚次數(shù)，出鋼口壽命最高達(dá)到 213次平均達(dá)到185 次，大于原來(lái)設(shè)計(jì)要求的 150 次滿足生產(chǎn)要求。?

4.3  滑板關(guān)閉時(shí)機(jī)的研究

滑板擋渣原理是利用紅外，通過(guò)檢測(cè)鋼流下渣比例來(lái)判定是否關(guān)閉滑板。當(dāng)判定下渣比例設(shè)定低時(shí)，在出鋼過(guò)程中卷渣引起瞬時(shí)鋼流中爐渣比例達(dá)到關(guān)閉報(bào)警值，下渣檢測(cè)給出關(guān)閉滑板信號(hào)， 使大量鋼水沒(méi)有出完，導(dǎo)致二次出鋼或者爐內(nèi)剩鋼；判定下渣比例設(shè)定高時(shí)大量轉(zhuǎn)爐終渣進(jìn)入鋼包， 沒(méi)有達(dá)到滑板擋渣預(yù)期效果。

為了解決此類問(wèn)題，根據(jù)出鋼時(shí)間一般在5.5—9min，出鋼結(jié)束轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)角度在 100° ~ 110°，設(shè)定了在出鋼過(guò)，程中出鋼時(shí)間小于4或者轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)角度小于 97°，紅外下渣檢測(cè)只檢測(cè)下渣比例，提供檢測(cè)數(shù)據(jù)，不提供關(guān)閉滑板信號(hào)， 異常情況下可以采用手動(dòng)方式關(guān)閉。出鋼時(shí)間≥4且轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)角度≥97°時(shí)根據(jù)檢測(cè)下渣比例達(dá)到報(bào)警信號(hào)時(shí)，立即關(guān)閉滑板結(jié)束出鋼操作。通過(guò)試驗(yàn)標(biāo)定，當(dāng)下渣比例達(dá)到30％ (每秒30 幀，若連續(xù) 5幀鋼流中爐渣比例大于 30％，發(fā)出關(guān)閉滑板信號(hào))，能夠有效地減少誤關(guān)閉滑板導(dǎo)致剩鋼和有效地控制下渣量(見表2試驗(yàn)數(shù)據(jù)）。

5 結(jié)語(yǔ)

(1) 滑板擋渣工藝比擋渣標(biāo)能夠更有效地控制下渣量。

(2) 通過(guò)縮短出鋼口長(zhǎng)度能夠有效解決空間小的問(wèn)題，而且不影響滑板擋渣，縮短后的出 鋼口壽命及改造后的滑板擋渣均達(dá)到預(yù)期效果 并為其他廠家滑板擋渣改造提供了依據(jù)。

(3) 當(dāng)鋼渣比例達(dá)到 30％ 時(shí)，關(guān)閉滑板能夠有效地減少誤關(guān)閉滑板導(dǎo)致剩鋼和有效地控制下渣量。