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)量的一個重要工藝技術(shù)，也是降低煉鋼成本的一個主要工藝措施，文章論述了轉(zhuǎn)爐下渣量對冶煉成本及鋼水質(zhì)量的危害，對比了各種擋渣方式的下渣量。以本鋼為例， 重點介紹了滑板擋渣 ＋ 下渣檢測的擋渣方式的原理，使用過程中出現(xiàn)的問題及其解決的措施，最終達到了預(yù)期效果。?

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐；滑板；擋渣

近年來隨著全球鋼材消費結(jié)構(gòu)的變化，對高品質(zhì)、 高附加值鋼的需求量越來越大，同時我國普鋼產(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)爐出鋼時進行有效地擋渣操作，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。通過對比研究發(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， 出鋼過程中根據(jù)鋼種要求進行脫氧合金化后期采用擋渣標進行擋渣。?

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

2 轉(zhuǎn)爐下渣量對冶煉成本及鋼水質(zhì)量的危害

2.1 降低合金收得率

出鋼合金化過程中，轉(zhuǎn)爐終渣中含量在15％ 左右的FeO 會和合金中的 Mn 進行反應(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有害元素進入鋼水

大部分鋼種對硅及磷控制要求嚴格，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在精煉脫硫處理過程中脫硫需要還原氣氛，用鋁來造渣降低鋼包頂渣中的 FeO含量，有利于進行脫硫，但同時 Al 和頂渣中的P₂O₅  及SiO₂  反應(yīng)，生成單質(zhì) P 和 Si 進入鋼水， 反應(yīng)方程如 (3) 和 (4)，導(dǎo)致鋼種P 和Si質(zhì)量分數(shù)超標。

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，在煉鋼出鋼過程中不進行脫氧操作，而在精煉真空處理過程中利用鋼水中的氧進行脫碳，使碳質(zhì)量分數(shù)達到鋼種要求。 RH 脫碳結(jié)束后，采用鋁球來脫鋼中的氧，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)量分數(shù)有直接關(guān)系，鋼包頂渣 FeO質(zhì)量分數(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)量分數(shù)極低，可達到 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)不斷進行，隨時間的推移 Al₂O₃ 夾雜在鋼中生成的量逐漸增加，且大部分來不及上浮，隨鋼流進入鋼坯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、 擋渣塞和擋渣標等措施，隨著技術(shù)的發(fā)展，

出現(xiàn)了氣動擋渣、 滑板擋渣以及紅外下渣檢測輔助系統(tǒng)等。各種擋渣方式的下渣量見表 1，其中滑板擋渣 ＋ 下渣檢測的擋渣方式的噸鋼下渣量波動范圍在 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  滑板擋渣出鋼自動控制工藝原理

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

4   采用滑板擋渣存在的問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，安裝滑板機構(gòu)空間不夠

本鋼板材煉鋼廠 ６ 號轉(zhuǎn)爐以前采用擋渣標擋渣? 只要轉(zhuǎn)爐最大旋轉(zhuǎn)半徑滿足對其他設(shè)備沒有刮碰? 轉(zhuǎn)爐出鋼口最低點距離鋼包超過 ４００ｍｍ即可? 所以原設(shè)計轉(zhuǎn)爐出鋼口最低點距離鋼包為５００ｍｍ? 而采用滑板擋渣后? 滑板機構(gòu)安裝在出鋼口外側(cè)? 出鋼口長度增加 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)新地將出鋼口長度縮短 ３００ｍｍ? 同時采用了滑板橫拉式技術(shù)? 保證了滑板擋渣機構(gòu)安全穩(wěn)定運行。?

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，出鋼口壽命未達到工藝要求對生產(chǎn)節(jié)奏控制帶來很大影響。通過現(xiàn)場跟蹤，發(fā)現(xiàn)在更換碗磚過程中，拆裝設(shè)備震動對出鋼口有很大影響，通過提高火泥質(zhì)量和碗磚使用壽命，減少更換碗磚次數(shù)，出鋼口壽命最高達到 213次平均達到185 次，大于原來設(shè)計要求的 150 次滿足生產(chǎn)要求。?

4.3  滑板關(guān)閉時機的研究

滑板擋渣原理是利用紅外，通過檢測鋼流下渣比例來判定是否關(guān)閉滑板。當判定下渣比例設(shè)定低時，在出鋼過程中卷渣引起瞬時鋼流中爐渣比例達到關(guān)閉報警值，下渣檢測給出關(guān)閉滑板信號， 使大量鋼水沒有出完，導(dǎo)致二次出鋼或者爐內(nèi)剩鋼；判定下渣比例設(shè)定高時大量轉(zhuǎn)爐終渣進入鋼包， 沒有達到滑板擋渣預(yù)期效果。

為了解決此類問題，根據(jù)出鋼時間一般在5.5—9min，出鋼結(jié)束轉(zhuǎn)爐傾動角度在 100° ~ 110°，設(shè)定了在出鋼過，程中出鋼時間小于4或者轉(zhuǎn)爐傾動角度小于 97°，紅外下渣檢測只檢測下渣比例，提供檢測數(shù)據(jù)，不提供關(guān)閉滑板信號， 異常情況下可以采用手動方式關(guān)閉。出鋼時間≥4且轉(zhuǎn)爐傾動角度≥97°時根據(jù)檢測下渣比例達到報警信號時，立即關(guān)閉滑板結(jié)束出鋼操作。通過試驗標定，當下渣比例達到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)，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試驗數(shù)據(jù)）。

5 結(jié)語

(1) 滑板擋渣工藝比擋渣標能夠更有效地控制下渣量。

(2) 通過縮短出鋼口長度能夠有效解決空間小的問題，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) 當鋼渣比例達到 30％ 時，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。