王金龍  鄭抗戰(zhàn)

（宣化鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司二鋼軋廠  河北 宣化 075100）

摘要：隨著近年來(lái)鋼鐵新技術(shù)的不斷高速發(fā)展，客戶對(duì)現(xiàn)有鋼材的質(zhì)量提出越來(lái)越高的要求，宣鋼公司為了能夠冶煉出滿足要求的優(yōu)質(zhì)鋼夾雜物含量更低，要嚴(yán)格控制鋼中P和S含量。要達(dá)到上述要求就必須革新冶煉工藝設(shè)備，盡可能的減少轉(zhuǎn)爐出鋼下渣，控制轉(zhuǎn)爐渣進(jìn)入鋼包的量。宣鋼二鋼軋廠建廠以來(lái)使用擋渣球擋渣，由于擋渣球在出鋼后期擋渣效果差，嚴(yán)重制約了優(yōu)質(zhì)鋼種的開(kāi)發(fā)。由于用戶對(duì)鋼材的質(zhì)量要求越來(lái)越高，原有擋渣技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)階段優(yōu)質(zhì)特種鋼冶煉，所以經(jīng)過(guò)多方論證，學(xué)習(xí)考察，宣鋼公司在二鋼軋廠150噸轉(zhuǎn)爐應(yīng)用滑板擋渣系統(tǒng)，滑板擋渣機(jī)構(gòu)原理是將類似鋼包滑動(dòng)水口耐火元件系統(tǒng)移植安裝到轉(zhuǎn)爐出鋼口部位，利用紅外檢測(cè)下渣，通過(guò)自動(dòng)控制操作系統(tǒng)以液壓控制的方式開(kāi)啟或關(guān)閉出鋼口，以達(dá)到擋渣的目的。該系統(tǒng)可在 0.3秒內(nèi)自動(dòng)完成滑動(dòng)水口的全開(kāi)或全閉，實(shí)現(xiàn)出鋼過(guò)程中前期渣和后期渣最有效的阻擋；與其他擋渣方法相比，擋渣成功率達(dá)到99.5％以上,轉(zhuǎn)爐出鋼下渣量控制30mm以下,回磷穩(wěn)定控制在0.002％以下?；遄詣?dòng)擋渣設(shè)備具有高質(zhì)量、高可靠性、更換方便以及良好的操作性。經(jīng)過(guò)兩座轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)實(shí)踐，轉(zhuǎn)爐鋼渣能有效回收在爐內(nèi)，以達(dá)到良好的濺渣護(hù)爐工藝增加轉(zhuǎn)爐爐齡，解決了出鋼口不規(guī)則的侵蝕等造成的爐襯維護(hù)問(wèn)題。采用自動(dòng)擋渣設(shè)備，提高了合金收得率，大大節(jié)約圓鋼鋁的加入量，綜合降低成本可觀，提高了經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)品在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，為品種鋼開(kāi)發(fā)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、為宣鋼“普轉(zhuǎn)優(yōu)，優(yōu)轉(zhuǎn)特”戰(zhàn)略起到了積極作用。

關(guān)鍵詞：滑板擋渣； 紅外檢測(cè)； 下渣量

1  前言

隨著近年來(lái)鋼鐵加工行業(yè)不斷高速發(fā)展，各種鋼鐵新材料、新技術(shù)的應(yīng)用，客戶對(duì)現(xiàn)有鋼材的質(zhì)量提出越來(lái)越苛刻的要求，尤其是鋼中P、S等有害元素和夾雜物含量要求越來(lái)越低,要達(dá)到上述要求就必須革新冶煉工藝，優(yōu)化操作過(guò)程，盡可能的減少轉(zhuǎn)爐出鋼下渣。宣鋼二鋼軋廠建廠以來(lái)使用擋渣棒擋渣，由于擋渣球后期擋渣效果差，嚴(yán)重制約了優(yōu)質(zhì)鋼種的開(kāi)發(fā)。為了能夠冶煉出滿足用戶的特種鋼及成份含量要求的鋼種，更要嚴(yán)格控制鋼中P含量及夾雜物含量。宣鋼二鋼軋廠為了響應(yīng)公司“普轉(zhuǎn)優(yōu)，優(yōu)轉(zhuǎn)特”戰(zhàn)略，滿足于越來(lái)越嚴(yán)格的市場(chǎng)需求，于2017年5月對(duì)150噸2#轉(zhuǎn)爐相關(guān)設(shè)備進(jìn)行了適應(yīng)性改造，成功實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐滑板擋渣技術(shù)應(yīng)用。根據(jù)2#爐滑板擋渣系統(tǒng)的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，1#爐也在2017年9月進(jìn)行滑板擋渣系統(tǒng)改造。通過(guò)生幾個(gè)月產(chǎn)實(shí)踐證明，滑板擋渣設(shè)備應(yīng)用后，鋼包渣層平均厚度可控制在30 mm以內(nèi)，顯著提高脫氧劑的綜合利用率，有利于合金成本的降低，減少鋼水回磷量和下渣量。對(duì)于優(yōu)質(zhì)特鋼尤為突出,同時(shí)可提高出鋼口壽命，降低耐材消耗成本。

2  轉(zhuǎn)爐擋渣法及優(yōu)劣分析

宣鋼150噸轉(zhuǎn)爐原來(lái)采用的是可塑性擋渣塞擋前期渣和后期擋渣球擋渣技術(shù)，擋渣球的工作原理是利用擋渣球自身密度介于鋼水和渣層之間的差異而使其置于兩者之間，采用擋渣塞車定位投入的方式，確保擋渣球能夠準(zhǔn)確到達(dá)出鋼口位置，鋼水臨近出完時(shí)，旋渦將其推向出鋼口，將出鋼口堵住而阻擋渣子流出，達(dá)到阻止出鋼下渣，這種擋渣技術(shù)雖然能達(dá)到90%的成功率，但是使用過(guò)程中還存在一些弊端:

1) 對(duì)于大型型轉(zhuǎn)爐而言，隨著爐襯內(nèi)側(cè)形狀的改變，在出鋼口處不能形成有效的“漏斗狀”，擋渣球不能被鋼液推到出鋼口旋渦里，造成擋渣成功率明顯下降。

2) 在冶煉中高碳鋼時(shí)，當(dāng)鋼渣粘度偏大時(shí)，終渣流動(dòng)性差，擋渣球使用效果欠佳。

3) 擋渣球擋渣工藝在使用過(guò)程中，下渣量一般在 70～100mm 左右，渣層較厚，下渣量偏大。

4) 在冶煉低碳鋼時(shí)，鋼水氧化性強(qiáng)、溫度高、爐渣稀，對(duì)擋渣球侵蝕嚴(yán)重以及擋渣球表面耐火材料的耐火度和抗渣侵蝕等不穩(wěn)定，造成擋渣球有熔化現(xiàn)象，造成擋渣效果差。

因此為進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，必須控制轉(zhuǎn)爐出鋼下渣量，為此宣鋼公司在二鋼軋廠150噸轉(zhuǎn)爐推廣實(shí)施TSD下渣檢測(cè)系統(tǒng)及滑板擋渣技術(shù)。

3  轉(zhuǎn)爐滑板擋渣技術(shù)的應(yīng)用

3.1 滑板擋渣設(shè)備工作原理

滑板擋渣機(jī)構(gòu)原理是將類似鋼包滑動(dòng)水口耐火元件系統(tǒng)移植安裝到轉(zhuǎn)爐出鋼口部位，利用紅外檢測(cè)下渣，通過(guò)自動(dòng)控制操作系統(tǒng)以液壓控制的方式開(kāi)啟或關(guān)閉出鋼口，以達(dá)到擋渣的目的。紅外下渣檢測(cè)原理：轉(zhuǎn)爐紅外下渣檢測(cè)系統(tǒng)根據(jù)鋼渣與鋼水在特定光波波段的熱輻射不同，使用攝像儀拍攝出鋼圖像，在圖像采集卡處理后，由軟件對(duì)采集的圖像信號(hào)進(jìn)行識(shí)別處理，自動(dòng)分辨出鋼流中的鋼水和鋼渣，并實(shí)時(shí)識(shí)別鋼流中含渣百分比。當(dāng)檢測(cè)到鋼流下渣時(shí)，并且超過(guò)系統(tǒng)所設(shè)定的含渣百分比，系統(tǒng)結(jié)合下渣時(shí)鋼流形態(tài)等信息進(jìn)行綜合分析，及時(shí)輸出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)給出滑板關(guān)閉動(dòng)作信號(hào)，由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)關(guān)閉滑板停止出鋼。

圖1滑板擋渣設(shè)備滑板開(kāi)關(guān)狀態(tài)圖                                                                                圖2滑板擋渣出鋼檢測(cè)畫(huà)面

3.2滑板擋渣工藝流程

轉(zhuǎn)爐冶煉結(jié)束，人工啟動(dòng)液壓站開(kāi)泵，轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)開(kāi)始，轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)到35度位置時(shí)發(fā)出關(guān)閉閘閥指令信號(hào)，閘閥自動(dòng)關(guān)閉。轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)到75度～80度位置時(shí)鋼渣已全部上浮，發(fā)出打開(kāi)滑板指令信號(hào)，滑板打開(kāi)開(kāi)始出鋼，出鋼結(jié)束紅外線檢測(cè)到鋼渣時(shí)，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)，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。轉(zhuǎn)爐反傾動(dòng)到垂直位置后發(fā)出打開(kāi)滑板指令信號(hào)，滑板打開(kāi)，人工關(guān)閉液壓站停泵。

圖3轉(zhuǎn)爐紅外下渣監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)原理圖

3.3轉(zhuǎn)爐滑板更換

轉(zhuǎn)爐用滑板法擋渣出鋼技術(shù)中機(jī)構(gòu)的安裝更換和使用基本不影響現(xiàn)存的轉(zhuǎn)爐冶煉工藝和冶煉周期。目前采用機(jī)構(gòu)離線整體更換技術(shù)，即在調(diào)試架上把離線機(jī)構(gòu)更換新滑板磚,調(diào)試合格后把機(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150°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(guò)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)框連接槽中用油缸銷連接，機(jī)構(gòu)即安裝完畢。操作方便、簡(jiǎn)單，更換時(shí)間可控制在9分鐘之內(nèi)，目前最短時(shí)間為5分鐘，不影響生產(chǎn)節(jié)奏。若一旦停用，拆下滑板機(jī)構(gòu)，重新安裝法蘭蓋板后就可恢復(fù)繼續(xù)生產(chǎn)。為以防不測(cè)，此次改造時(shí)設(shè)計(jì)了應(yīng)急出鋼口0#磚，一旦擋渣滑板故障就可安裝應(yīng)急出鋼口0#磚后繼續(xù)冶煉，使用原有擋渣設(shè)備擋渣出鋼，不影響煉鋼作業(yè)。

3.4滑板擋渣應(yīng)用操作注意事項(xiàng)

3.4.1及時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉液壓泵

為了防止有人蓄意操作和保護(hù)液壓泵壽命，只有在出鋼時(shí)候開(kāi)啟液壓泵，在出鋼結(jié)束以后及時(shí)關(guān)閉液壓泵。

3.4.2攝像頭開(kāi)啟條件：

為保證攝像頭使用壽命，在平時(shí)攝像頭處于關(guān)閉狀態(tài)，等出鋼時(shí)才開(kāi)啟。若邏輯出現(xiàn)錯(cuò)誤出鋼時(shí)攝像頭不能自動(dòng)開(kāi)啟，此時(shí)需要人工按下面板上的“檢測(cè)”按鈕，手動(dòng)打開(kāi)攝像頭，爐體回?fù)u到-70°，攝像頭自動(dòng)關(guān)閉。

3.4.3干擾報(bào)警因素：

1)爐渣泡沫化嚴(yán)重，轉(zhuǎn)爐大口溢渣，導(dǎo)致紅外檢測(cè)框跟蹤丟失

2）出鋼末期加入合金料遮擋鋼流，可能引起誤報(bào)，所以出鋼末期禁止加入合金料及散狀料。

3）出鋼末期鋼包底吹流量過(guò)大，造成紅煙過(guò)大遮擋鋼流引起誤報(bào)警。

4  轉(zhuǎn)爐滑板擋渣技術(shù)應(yīng)用效果

4.1 轉(zhuǎn)爐出鋼擋渣成功率極大提高

宣鋼150噸轉(zhuǎn)爐改造前使用的擋渣球擋渣技術(shù)，雖然經(jīng)過(guò)多次技術(shù)和質(zhì)量改進(jìn)，擋渣車進(jìn)行準(zhǔn)確定位，擋渣成功率達(dá)到 92 %，但仍不能滿足現(xiàn)階段優(yōu)質(zhì)鋼的生產(chǎn)需求。通過(guò)改造使用了滑板擋渣技術(shù)后，滑板擋渣設(shè)備的反應(yīng)時(shí)間平均為 0.3秒，在實(shí)際生產(chǎn)中，擋渣成功率就達(dá)到100%。滑板擋渣與擋渣球法成功率比較見(jiàn)表 1。

表 1擋渣球與滑板擋渣成功率對(duì)比

4.2鋼包渣層明顯減少

傳統(tǒng)擋渣球擋渣在使用過(guò)程中，受鋼渣粘度和出鋼口內(nèi)側(cè)形狀的影響，不能有效防止出鋼下渣，下渣量一般在 70-100 mm 左右(鋼包渣層厚度)。而滑板擋渣在轉(zhuǎn)爐出鋼前先關(guān)閉滑板，當(dāng)鋼水沒(méi)過(guò)出鋼口位置再打開(kāi)滑板出鋼，杜絕了前期下渣，在出鋼末期利用紅外檢測(cè)到下渣時(shí)快速關(guān)閉滑板，最大限度的減少了后期下渣，鋼包渣層厚度大部分控制在30mm以內(nèi),鋼包下渣量平均≤3kg/t鋼（不含頂渣）。目前實(shí)際生產(chǎn)中擋渣成功率為100%，測(cè)渣厚15-20mm，出鋼帶渣量為1.5-2kg/t鋼，均滿足要求。

4.3大幅降低鋼水回磷量

轉(zhuǎn)爐的下渣量對(duì)鋼水回磷量影響較大，下渣量越多，回磷量越大。宣鋼150噸轉(zhuǎn)爐螺紋鋼HRB400系列爐渣分析如表2所示，爐渣中P2O5含量約為3.1%，含量較高。

表2 宣鋼150噸轉(zhuǎn)爐HRB400系列爐渣成分（%））

如果爐渣大量進(jìn)入鋼液會(huì)造成嚴(yán)重回磷，磷在鋼坯中的偏析度僅次于硫，同時(shí)它在鋼中擴(kuò)散速度又很小，不容易被均勻化，因而磷的偏析度很難被消除。所以要冶煉優(yōu)質(zhì)低磷鋼控制回磷是在轉(zhuǎn)爐出鋼的重要任務(wù)之一。受下渣量的影響，鋼水回磷嚴(yán)重傳統(tǒng)擋渣工藝平均回磷量達(dá)到0.004％，圖5所示為2017年1到8月份轉(zhuǎn)爐冶煉螺紋鋼HRB400系列出鋼回磷情況，其中1到4月份為擋渣平均回磷為0.0032～0.0035%，回磷較多。5月到8月采用滑板擋渣后，擋渣成功率和下渣量得到明顯改善，鋼水平均回磷量為0.0015～0.0018%之間，回磷降幅控制在0.002%以內(nèi)。

圖 5  1到8月?lián)踉绞綄?duì)鋼水回磷的影響  

圖 6 11月C72DA鋼水回磷數(shù)據(jù)

4.4提高含鋁鋼AL的吸收率

煉鋼生產(chǎn)中，鋁是強(qiáng)脫氧元素，對(duì)鋼材性能的影響，是強(qiáng)烈縮小γ相的元素，它與氧、氮有很大的親和力，首先表現(xiàn)為其固氮作用，其次，當(dāng)鋁加入鋼中時(shí)，奧氏體晶粒減小，抑制碳鋼的時(shí)效，提高鋼在低溫下的韌性。所以采用鋁或含鋁的復(fù)合脫氧劑脫氧，可以有效降低鋼中的氧，還有細(xì)化鋼的晶粒、改善韌性、防止時(shí)效的作用。

因?yàn)殇X是強(qiáng)氧化性元素，減少下渣量能減少鋁的燒損，確保鋁的穩(wěn)定吸收，由于滑板擋渣技術(shù)的應(yīng)用，轉(zhuǎn)爐出鋼下渣明顯減少，目前含鋁圓鋼進(jìn)站Al達(dá)標(biāo)率由原來(lái)的60%提高到現(xiàn)在的75%。

4.5提高合金吸收率

經(jīng)過(guò)對(duì)使用滑板擋渣技術(shù)冶煉的低合金鋼種進(jìn)行合金吸收率統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐出鋼下渣量，減少了脫氧劑和合金消耗，提高了鋼水潔凈度和合金的收得率，以硅錳合金為例，Mn收得率提高0.6%，硅收得率提高0.4%。根據(jù)成本測(cè)算，去除滑動(dòng)出鋼口耐材等運(yùn)行費(fèi)用，僅減少LF精煉造渣料及脫氧劑消耗，可降低噸鋼成本約1.3-2.0元。

在兩座轉(zhuǎn)爐使用滑板擋渣后，鋼包包口明顯潔凈，鋼包車前后基本無(wú)渣，鋼包車線路未發(fā)生過(guò)燒損現(xiàn)象。爐下?tīng)t坑及鋼包車積渣明顯減少，減輕高溫爐渣對(duì)軌道及鋼包車的損害，且清理積渣的勞動(dòng)強(qiáng)度降低。達(dá)到了降低脫氧劑消耗，提了高合金收得率，減少下渣提高鋼水純凈度、改善鋼水質(zhì)量降低冶煉成本、提高經(jīng)濟(jì)效益。

4.6降低鋼鐵消耗

轉(zhuǎn)爐煉鋼爐渣中的鐵珠含量一般為一定數(shù)約為6.7% , 很難通過(guò)工藝技術(shù)措施來(lái)降低,因而降低煉鋼渣中的鐵珠損失的途徑主要采用降低煉鋼渣量，由于滑板擋渣技術(shù)的應(yīng)用，通過(guò)減少下渣回磷，可以減少白灰的加入量來(lái)減少渣量，大大降低渣中鐵珠的損失，除此之外適當(dāng)提高終點(diǎn)出鋼碳，降低渣中氧化鐵，減少鐵損達(dá)到降低鋼鐵料消耗的目的，通過(guò)幾個(gè)月滑板擋渣技術(shù)的應(yīng)用,螺紋鋼系列鋼鐵料消耗約降低了1.8Kg/t。

5  結(jié)論

1) 轉(zhuǎn)爐滑板擋渣出鋼技術(shù)，擋渣成功率可達(dá)99.5%以上，擋渣效果好，能夠保持鋼包渣層厚度控制在≤30mm，有效的減少鋼水夾渣及鋼水回磷率從原來(lái)的0.004%下降到0.002%以內(nèi)，為冶煉高端品種鋼創(chuàng)造了條件。

2) 通過(guò)與紅外下渣檢測(cè)和 PLC 控制相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)擋渣操作，進(jìn)一步提高了轉(zhuǎn)爐冶煉的智能化，高效化。為降低冶煉成本提供有力保障，提高合金收得率，降低鋼鐵料消耗達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。

3) 滑板擋渣技術(shù)為低成本生產(chǎn)純凈鋼的平臺(tái)，為宣鋼公司 “普轉(zhuǎn)優(yōu)，優(yōu)轉(zhuǎn)特”戰(zhàn)略起到了積極作用，對(duì)后續(xù)開(kāi)發(fā)更高端產(chǎn)品奠定了重要基礎(chǔ)。

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