蔣歡杰 吳燕萍 顏飛

（中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司煉鋼事業(yè)部 重慶 401122）

【摘要】本文介紹了滑板擋渣技術(shù)原理、工藝流程以及設(shè)備組成。論述轉(zhuǎn)爐擋渣方式改造的必要性和新增滑板擋渣方式

的可行性，討論轉(zhuǎn)爐設(shè)備的適應(yīng)性改造和滑板擋渣的應(yīng)用效果。

【關(guān)鍵詞】轉(zhuǎn)爐 滑板擋渣 出鋼

0 前言

轉(zhuǎn)爐渣具有較高的氧化性，并富含磷、硫等對(duì)鋼材質(zhì)量有害的元素。轉(zhuǎn)爐渣下到鋼包中，在后續(xù)的鋼水精煉過程中，不僅增加鋼水脫氧及合金化過程中的脫氧劑和合金的消耗，增加煉鋼成本，而且增加鋼水的回磷、回硫及氧化物夾雜的含量，降低鋼水的清潔度，影響鋼材的質(zhì)量^[1]。

國內(nèi)某鋼廠250t 轉(zhuǎn)爐因入爐鐵水磷含量較高，無鐵水脫磷預(yù)處理工藝，主要的脫磷工作均由轉(zhuǎn)爐工序完成，造成轉(zhuǎn)爐渣量大，氧化性高，現(xiàn)有的擋渣棒擋渣工藝，擋渣穩(wěn)定性較差，鋼水罐內(nèi)的渣層厚度難以控制，不利于潔凈鋼的生產(chǎn)。為滿足汽車板、IF 鋼、管線鋼等潔凈鋼的生產(chǎn)要求，最大限度的減少出鋼過程中的下渣量，降低鋼水罐內(nèi)的渣層厚度和鋼水的氧化性，需要對(duì)現(xiàn)有的轉(zhuǎn)爐擋渣工藝進(jìn)行技術(shù)改造，采用轉(zhuǎn)爐出鋼口滑板擋渣工藝有效降低鋼水罐內(nèi)的渣層厚度，提高擋渣命中率和穩(wěn)定性。

1 目前擋渣方式存在的問題

該廠采用的是擋渣棒擋渣技術(shù)，擋渣棒的工作原理是利用擋渣棒自身密度與鋼水和渣層之間的差異而使其置于兩者之間，采用導(dǎo)向桿導(dǎo)入方式，確保擋渣棒能夠準(zhǔn)確到達(dá)出鋼口位置，從而達(dá)到擋渣的目的。擋渣棒為一類似陀螺形并帶有一直徑較小的導(dǎo)向桿的耐火材料制品，陀螺形的粗端有3 個(gè)凹槽、6 個(gè)棱角，能夠破壞鋼水渦流，減少渦流卷渣，具有擋渣和抑制渦流雙重功能^[2]。

國內(nèi)大部分鋼廠采用該技術(shù)，在煉鋼生產(chǎn)過程中，經(jīng)過持續(xù)的優(yōu)化改進(jìn)，擋渣成功率達(dá)到了90 %左右，取得了一定的擋渣效果，但在使用過程中仍存在一定的問題：

1）1600℃高溫輻射環(huán)境下遠(yuǎn)距離，定點(diǎn)將擋渣棒導(dǎo)向桿部分插入出鋼口，投放的準(zhǔn)確性和投入的時(shí)機(jī)控制有一定難度，一定程度上影響了擋渣穩(wěn)定性；

2）對(duì)于200t以上大型轉(zhuǎn)爐而言，由于轉(zhuǎn)爐爐膛比較大，隨著出鋼口使用到后期，在出鋼口區(qū)域形成較深的凹坑后，擋渣棒導(dǎo)向桿不能導(dǎo)入出鋼口，擋渣成功率明顯下降；

3） 受鋼渣粘度的影響，當(dāng)鋼渣粘度較大時(shí)，擋渣棒使用效果不理想；

4）為避免或減少前期下渣量，出鋼時(shí)將轉(zhuǎn)爐快速搖到水平位置，容易造成大爐口下渣而燒毀電纜和鋼水罐車電機(jī)；

5）雖然配置了紅外下渣檢測(cè)裝置，但是人工投放擋渣棒的滯后性，擋渣效果改善不明顯。

2 滑板擋渣技術(shù)的應(yīng)用

2.1 滑板擋渣設(shè)備工作原理

轉(zhuǎn)爐滑板擋渣是應(yīng)用鋼包滑動(dòng)水口機(jī)構(gòu)的工作原理，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，移植到轉(zhuǎn)爐出鋼口部位。在現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐出鋼口法蘭上安裝基準(zhǔn)板、連結(jié)板部件，滑板擋渣機(jī)構(gòu)本體安裝于連結(jié)板上，通過操作系統(tǒng)以液壓控制的方式開啟或關(guān)閉出鋼口，以達(dá)到擋渣目的。采用機(jī)構(gòu)在線整體更換技術(shù)，可將更換時(shí)間控制在15min之內(nèi)，滿足轉(zhuǎn)爐與連鑄生產(chǎn)的匹配。機(jī)構(gòu)離線開啟，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)內(nèi)滑板磚的更換^[3]。

轉(zhuǎn)爐滑板擋渣機(jī)構(gòu)與下渣檢測(cè)裝置及PLC控制相結(jié)合進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，即下渣檢測(cè)裝置檢測(cè)到出鋼下渣時(shí)，自動(dòng)發(fā)出關(guān)閉滑板擋渣機(jī)構(gòu)的指令信號(hào)，滑板擋渣機(jī)構(gòu)自動(dòng)關(guān)閉。

2.2 滑板擋渣出鋼工藝流程

根據(jù)出鋼過程的不同階段，做到出鋼前期避免下渣，出鋼后期快速、可靠、準(zhǔn)確擋渣。轉(zhuǎn)爐滑板擋渣出鋼操作過程如下：在吹煉過程中，擋渣機(jī)構(gòu)閘閥處于打開狀態(tài)，當(dāng)準(zhǔn)備出鋼搖爐到35°時(shí)，擋渣機(jī)構(gòu)閘閥自動(dòng)關(guān)閉，一旦搖到75°～80°“開始出鋼”的位置時(shí)，擋渣機(jī)構(gòu)閘閥自動(dòng)打開出鋼，出鋼過程中下渣檢測(cè)裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鋼流中的下渣量，當(dāng)下渣檢測(cè)裝置發(fā)出下渣信號(hào)時(shí)，擋渣機(jī)構(gòu)閘閥自動(dòng)關(guān)閉，轉(zhuǎn)爐人工復(fù)位至0°垂直位置，此時(shí)擋渣機(jī)構(gòu)閘閥自動(dòng)打開，然后人工搖爐至出渣位從爐口出渣，出渣后，正爐開始下一爐冶煉。轉(zhuǎn)爐滑板擋渣的工藝流程見圖1。

2.3 滑板擋渣系統(tǒng)設(shè)備組成

轉(zhuǎn)爐滑板擋渣系統(tǒng)主要由出鋼口滑板擋渣機(jī)構(gòu)、自動(dòng)下渣檢測(cè)裝置和離線更換維護(hù)裝置組成。其中出鋼口滑板擋渣機(jī)構(gòu)包括出鋼口滑板機(jī)械裝置、液壓缸及水冷、空冷系統(tǒng)、液壓站、滑動(dòng)水口耐火材料（包括出鋼口總成磚、內(nèi)、外水口磚和內(nèi)、外滑板磚等）。

離線更換維護(hù)裝置主要包括機(jī)構(gòu)調(diào)試架、液壓缸、液壓站、3t 旋臂起重機(jī)、機(jī)構(gòu)運(yùn)輸存放架、帶電動(dòng)葫蘆機(jī)構(gòu)更換架、5t 叉車等設(shè)備組成。

2.4 設(shè)備更換維護(hù)

轉(zhuǎn)爐出鋼口滑板擋渣機(jī)構(gòu)采用機(jī)構(gòu)離線整體更換技術(shù)，即在調(diào)試架上對(duì)離線機(jī)構(gòu)更換新滑板磚，調(diào)試合格后待用，其安裝更換和使用過程將不影響目前轉(zhuǎn)爐冶煉工藝和操作條件。

滑板擋渣機(jī)構(gòu)從調(diào)試臺(tái)上卸下后，安放在機(jī)構(gòu)運(yùn)輸存放架上待用，當(dāng)在線機(jī)構(gòu)滑板磚壽命使用至計(jì)劃更換時(shí)，將轉(zhuǎn)爐出鋼口搖至爐前位置，并把機(jī)構(gòu)更換架就位于轉(zhuǎn)爐出鋼口邊上，將安放在運(yùn)輸存放架上的機(jī)構(gòu)運(yùn)至爐前，在滑板磚接口處均勻涂上鉻剛玉火泥后用叉車將機(jī)構(gòu)運(yùn)至機(jī)構(gòu)更換架邊上，用電動(dòng)葫蘆將機(jī)構(gòu)通過定位樁推入定位銷中，用風(fēng)動(dòng)工具迅速將四個(gè)M30 活節(jié)螺栓螺母鎖緊，啟動(dòng)油缸將活塞桿接柄推入滑動(dòng)框連接槽中用活銷連接，機(jī)構(gòu)即安裝完畢。整個(gè)更換過程操作方便、簡(jiǎn)單，更換時(shí)間可控制在15min 之內(nèi)。

2.5 轉(zhuǎn)爐新增滑板擋渣機(jī)構(gòu)可行性分析

2.5.1 轉(zhuǎn)爐與現(xiàn)有設(shè)備關(guān)系分析

在現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐上新增轉(zhuǎn)爐滑板擋渣機(jī)構(gòu)，將受到現(xiàn)有設(shè)備條件的限制，例如出鋼口角度，出鋼口法蘭與水冷托圈距離較小等，限制了滑板擋渣機(jī)構(gòu)的安裝空間。為保證今后能安全生產(chǎn)，杜絕事故隱患，要求滑板擋渣機(jī)構(gòu)安裝后其最大回轉(zhuǎn)半徑與處于待機(jī)位的水冷煙罩最小距離≥250mm，與出鋼時(shí)離鋼水罐口距離≥800mm。

2.5.2 轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)力矩計(jì)算

如果在現(xiàn)有的轉(zhuǎn)爐上增加滑板擋渣系統(tǒng)，就要考慮出鋼口新增滑板擋渣機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)力矩的影響。以下為該鋼廠新上滑板擋渣系統(tǒng)后轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)力矩計(jì)算。新爐襯時(shí)，未考慮爐口結(jié)渣，傾動(dòng)力矩曲線和凍爐力矩曲線如圖3 和圖4。

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，安裝滑板擋渣機(jī)構(gòu)后，轉(zhuǎn)爐最大工作傾動(dòng)力矩為5100kN•m，轉(zhuǎn)爐過載傾動(dòng)力矩（即凍爐力矩）為12145kN•m；未安裝滑板擋渣機(jī)構(gòu)時(shí)，轉(zhuǎn)爐最大工作傾動(dòng)力矩為5170kN•m，轉(zhuǎn)爐過載傾動(dòng)力矩（即凍爐力矩）為13550kN•m。通過以上計(jì)算比較分析，安裝滑板擋渣機(jī)構(gòu)之后，轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)力矩略微降低，對(duì)現(xiàn)有的轉(zhuǎn)爐幾乎不會(huì)產(chǎn)生影響，轉(zhuǎn)爐能夠正常使用。

綜合分析計(jì)算轉(zhuǎn)爐安裝滑板擋渣機(jī)構(gòu)與現(xiàn)有設(shè)備關(guān)系、傾動(dòng)力矩變化等因素，認(rèn)為在現(xiàn)有的轉(zhuǎn)爐上安裝滑板擋渣機(jī)構(gòu)是可行的，不會(huì)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備帶來影響。

2.6 轉(zhuǎn)爐爐體設(shè)備適應(yīng)性改造

為了確?；鍝踉に嚰夹g(shù)在轉(zhuǎn)爐上的成功應(yīng)用，對(duì)轉(zhuǎn)爐進(jìn)行了適應(yīng)性改造，便于滑板擋渣裝置的順利安裝、使用與防護(hù)。

2.6.1 非傳動(dòng)側(cè)旋轉(zhuǎn)接頭

液壓旋轉(zhuǎn)接頭用于滑板擋渣機(jī)構(gòu)水冷液壓缸的液壓油導(dǎo)入。由于原旋轉(zhuǎn)接頭沒有預(yù)留液壓管路，因此需要對(duì)現(xiàn)有非傳動(dòng)側(cè)旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)行改造，改造內(nèi)容為在現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)接頭尾部新增1 套2 通道小型液壓旋轉(zhuǎn)接頭，該小型旋轉(zhuǎn)接頭出來的管路通過2 根金屬軟管從原旋轉(zhuǎn)接頭底吹噴粉管路中通過，出托圈下表面后再配管至滑板擋渣機(jī)構(gòu)液壓缸。

2.6.2 機(jī)構(gòu)保護(hù)罩

為保護(hù)機(jī)構(gòu)不被爐口噴渣粘住損壞，爐帽需要安裝滑渣保護(hù)罩板，將機(jī)構(gòu)封閉在保護(hù)板內(nèi)，不受鋼渣困擾，延長使用壽命。

2.6.3 爐體配管配線

新增滑板擋渣機(jī)構(gòu)后，需要通過旋轉(zhuǎn)接頭在爐體上新增壓縮空氣、冷卻水和液壓配管。從轉(zhuǎn)爐爐腹空冷管路上靠近非傳動(dòng)側(cè)耳軸處分出一條壓縮空氣支路用作滑板擋渣機(jī)構(gòu)的彈簧冷卻。由于滑板擋渣機(jī)構(gòu)的油缸用冷卻水流量較小（250l/min），因此從轉(zhuǎn)爐非傳動(dòng)側(cè)的爐體冷卻水進(jìn)水配管中的一路分出一條支路用作油缸水冷，其回水進(jìn)入傳動(dòng)側(cè)托圈上的集水管?；鍝踉鼨C(jī)構(gòu)的水冷液壓缸用2 路油管由改造后的旋轉(zhuǎn)接頭接入，利用現(xiàn)預(yù)留的底吹噴粉管路中接入。

2.7 應(yīng)用效果

轉(zhuǎn)爐滑板擋渣技術(shù)可以更好的滿足汽車板、IF鋼、管線鋼等潔凈鋼的生產(chǎn)要求，大大地減少下渣量，滿足鋼水成分要求。實(shí)施滑板擋渣工藝后其主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

3 結(jié)論

1) 轉(zhuǎn)爐滑板擋渣出鋼技術(shù)，擋渣成功率高，可達(dá)99%，擋渣效果好，能夠?qū)t下鋼水罐渣層厚度控制在≤40mm，有效的減少鋼水夾渣及鋼水回磷，提高脫氧和合金收得率，節(jié)約合金消耗，提升鋼水質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。

2) 通過與紅外下渣檢測(cè)和PLC 控制相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)判渣和擋渣操作。

3) 轉(zhuǎn)爐滑板擋渣機(jī)構(gòu)采用機(jī)構(gòu)離線整體更換技術(shù)，機(jī)構(gòu)的安裝更換和使用不影響轉(zhuǎn)爐的正常生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫興洪，蔣小弟. 寶鋼煉鋼廠轉(zhuǎn)爐擋渣工藝技術(shù)的發(fā)展[J]. 寶鋼技術(shù)，2010，2：58-62.

[2] 鄭新友，叢玉偉，劉平，等. 轉(zhuǎn)爐出鋼擋渣方法[J]. 鋼鐵研究，2010，112：59-62.

[3] 于欽洋，陸永剛. 300t 轉(zhuǎn)爐閘閥式擋渣技術(shù)的應(yīng)用[J]. 煉鋼，2010，26（3）：15-17.