轉(zhuǎn)爐滑板擋渣出鋼工藝的實(shí)踐應(yīng)用

蔡常青

（福建三鋼閩光股份有責(zé)任公司煉鋼廠，福建三明 365000）

摘  要：本文介紹了福建三鋼閩光股份有責(zé)任公司煉鋼廠在2座l00t和1座120t轉(zhuǎn)爐上采用滑板擋渣出鋼工藝代替原有的擋渣塞擋渣出鋼工藝的情況。實(shí)踐表明，采用滑板擋渣出鋼時(shí)，滑板自動(dòng)關(guān)閉率成功率達(dá)100%，自動(dòng)下渣檢測(cè)成功率達(dá)98%以上。以HRB400ET鋼種為例，與原有采用擋渣塞出鋼相比，渣層厚度減少了2.65mm，回磷量降低了0.9×10^-3%；合金收得率提高了1.6%，硅錳合金消耗量噸鋼降低了0.27kg。轉(zhuǎn)爐實(shí)現(xiàn)了少渣出鋼為冶煉高品質(zhì)鋼種提供了技術(shù)保障，品種得于拓展。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐滑板擋渣；渣層厚度；回磷量；品種拓展

Practical Application of Converter Slide Blocking Slag Tapping Technology

Cai Changqing

( Steelmaking plant, Fujian steel Minguang Co., Ltd, Fujian Sanming 365000 )

Abstract: this paper introduces the situation of replacing original blocking slag tapping technology with slide blocking slag tapping technology on two 100t and one 120t converters in Steel Plant of Fujian Sangang Minguang Co., Ltd. Practice has shown that, when adopt the slide blocking slag tapping technology, the success rate for automatic closing rate of slide is 100%, the success rate for automatic slag detection is above 98%. Taking HRB400ET steel as example, compared with original blocking slag tapping, the slag thickness has been decreased by 2.65mm, phosphorus recovery amount has been decreased by 0.9×10-3%; recovery rate of alloy has been improved by 1.6%, siliconmanganese alloy consumption per ton of steel has decreased by 0.27kg. Converter has realized less slag tapping, which provides technical support for melting high quality steel. The varieties have been expanded.

Keywords: slide gate Slag-stopping ; Slag thickness; Rephosphorization; Steel expansion

在轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)有效的擋渣操作，不僅改善鋼水質(zhì)量，減少鋼水回磷、回硫，降低了鋼中夾雜物，提高合金的收得率，而且為連鑄創(chuàng)造良好的條件。福建三鋼閩光股份有責(zé)任公司煉鋼廠轉(zhuǎn)爐滑板擋渣出鋼工藝自2006年1月1日成功地在1^#100t轉(zhuǎn)爐應(yīng)用的基礎(chǔ)上，根據(jù)品種開發(fā)的需要，2016年先后在2^#100t及1^#l20t轉(zhuǎn)爐上推廣應(yīng)用。

1.1 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)、耐火材料、液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、自動(dòng)下渣檢測(cè)裝置、管網(wǎng)系統(tǒng)和離線更換維護(hù)裝置等組成。

1.1.1 滑板擋渣機(jī)構(gòu)

出鋼口滑板擋渣機(jī)構(gòu)的裝置如圖1。

為了滑板機(jī)構(gòu)安裝、拆卸快捷方便，轉(zhuǎn)爐滑板機(jī)構(gòu)及消耗件選用整體更換，將更換滑板的過程在離線進(jìn)行，以縮短滑板機(jī)構(gòu)更換時(shí)間。

1.1.2 耐火材料

滑板用的耐火材料由出鋼口磚、內(nèi)水口磚、內(nèi)滑板磚、外滑板磚和外水口磚五部份組成，同時(shí)磚與磚間采用凹凸連接方式。

1.1.3 自動(dòng)下渣檢測(cè)裝置

自動(dòng)下渣檢測(cè)裝置由攝像儀、工控機(jī)等組成，如2圖所示。

1.1.4 線外及更換維護(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。

1.2 工作原理

1.2.1 滑板機(jī)構(gòu)工作原理

當(dāng)下渣檢測(cè)裝置檢測(cè)到出鋼下渣時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出關(guān)閉滑板擋渣機(jī)構(gòu)的指令信號(hào)，液壓油缸帶動(dòng)推拉桿運(yùn)動(dòng)使內(nèi)滑板和外滑板相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使兩塊滑板磚流鋼孔的位置發(fā)生變化，重合全開，錯(cuò)位半開和分開關(guān)閉來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐控流擋渣出鋼，原理如圖3所示。

1.2.2 自動(dòng)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差異，使用攝像儀拍攝出鋼圖像，并將圖像送到工控機(jī)，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，圖４所示。

2 滑板擋渣出鋼工藝流程

轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)的下渣包括三階段，前期渣、出鋼過程漩渦效應(yīng)渣、后期渣。根據(jù)出鋼過程的不同階段，工藝要求做到出鋼前期避免下渣，出鋼后期快速、可靠、準(zhǔn)確擋渣，實(shí)現(xiàn)擋渣出鋼。

2.1 避免出鋼前期下渣

通過在出鋼前關(guān)閉滑板避免前期下渣。出鋼搖爐到35°時(shí)，滑板自動(dòng)關(guān)閉，一旦搖到70°“開始出鋼”的位置時(shí)，滑板自動(dòng)打開，避免了出鋼前期下渣。

2.2 快速、可靠、準(zhǔn)確擋渣

采用密閉功能安全可靠的滑板擋渣系統(tǒng)，確保有效地?fù)踉�。系統(tǒng)可以通過調(diào)整下渣檢測(cè)系統(tǒng)的靈敏度，來滿足不同鋼種質(zhì)量的擋渣要求。

2.3 出鋼自動(dòng)控制

為了排除操作人員主觀干擾及反應(yīng)時(shí)間滯后的影響，要求按照轉(zhuǎn)爐滑板擋渣出鋼工藝編制計(jì)算機(jī)控制程序，達(dá)到出鋼自動(dòng)化要求。

在吹煉過程中，滑板處于打開狀態(tài)，準(zhǔn)備出鋼前滑板關(guān)閉，轉(zhuǎn)爐傾角達(dá)到出鋼位置時(shí)，滑板打開出鋼，出完鋼，根據(jù)下渣檢測(cè)發(fā)出的下渣信號(hào)，滑板關(guān)閉，最后爐子復(fù)位過程中，滑板打開，自動(dòng)清理出鋼口內(nèi)余渣，具體出鋼操作自動(dòng)化參數(shù)如表1。

表1 出鋼工藝自動(dòng)化參數(shù)

2.4 擋渣工藝

系統(tǒng)可以通過調(diào)整下渣檢測(cè)系統(tǒng)的靈敏度，并實(shí)時(shí)識(shí)別注流中含渣百分比，當(dāng)檢測(cè)到注流下渣時(shí)，系統(tǒng)有4個(gè)檔位可供選擇，可根據(jù)冶煉鋼種不同選擇不同檔位（見表2），且持續(xù)時(shí)間達(dá)到200ms時(shí)，系統(tǒng)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)關(guān)閉滑板停止出鋼，從而減少渣流入鋼包。

表2 某廠轉(zhuǎn)爐自動(dòng)下渣檢測(cè)系統(tǒng)渣率檔位使用規(guī)定

3 應(yīng)用情況

只有滿足對(duì)設(shè)備與出口形狀的維護(hù)、操軟件的優(yōu)化、操作技能符合要求后轉(zhuǎn)爐滑板擋渣出鋼工藝方能發(fā)揮最大效果。

3.1 設(shè)備與耐材的維護(hù)要到位

由于轉(zhuǎn)爐滑板擋渣設(shè)備處于高溫工作環(huán)境，溫度變化梯度大（150-1500℃），若維護(hù)不到位擋渣系統(tǒng)無法正常使用。

3.1.1 對(duì)設(shè)備安裝、運(yùn)行精度要求高，滑板機(jī)構(gòu)更換難度大，須定期清機(jī)構(gòu)上的冷鋼與渣、氧化鐵皮等污染物。

3.1.2 在轉(zhuǎn)爐出鋼過程環(huán)境惡劣，粉塵多， 自動(dòng)下渣檢測(cè)信號(hào)采集困難，對(duì)攝像儀的冷卻、相機(jī)鏡頭的清洗和通訊管網(wǎng)的屏蔽防護(hù)要到位。

3.1.3 滑板機(jī)構(gòu)快速開啟對(duì)液壓系統(tǒng)的要求高，系統(tǒng)工作環(huán)境溫度高、壓力高、管路易振動(dòng)、管路易發(fā)生油、氣的泄漏等事故，必須加強(qiáng)管理。

3.1.4 鋼水、爐渣氧化性強(qiáng)，對(duì)耐材的侵蝕大，必須定期更換耐材，要求上下滑板使用壽命能達(dá)12爐以上。

3.2 轉(zhuǎn)爐本體出鋼口的維護(hù)

出鋼口不平整、有凸臺(tái)、或是內(nèi)腔一側(cè)有高出，渦流形狀位置發(fā)生變化，產(chǎn)生卷渣。特別是在出鋼口壽命的后期，出鋼口口徑大，出鋼過程如果搖爐操作不當(dāng)，轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)角度沒有及時(shí)調(diào)整，鋼水液面變淺，出鋼孔周圍會(huì)形成旋渦，使鋼水旋轉(zhuǎn)，鋼水層淺就會(huì)帶動(dòng)渣流，形成卷渣，造成鋼渣混出。因此要注意查看出鋼口、滑板的腐蝕程度，及時(shí)有效進(jìn)行維護(hù)或更換。

3.3 軟件的優(yōu)化

雖然強(qiáng)調(diào)前期應(yīng)避免下渣，但對(duì)于一些爐次因出鋼口形狀異常等原因前期就下渣了，系統(tǒng)檢測(cè)到關(guān)閉了滑板，但鋼沒出完，再打開滑板二次出鋼時(shí)可能造成下渣量過多，如圖5所示。對(duì)這類前期持續(xù)少量下渣系統(tǒng)要特殊處理，如屏蔽或延遲關(guān)閉等措施。

此外對(duì)因過氧化的鋼水，因溫度高，亮度總體比較高，要編寫軟件提取亮度特征，并將特征與過程下渣相結(jié)合進(jìn)行分析，確定兩者關(guān)系后，軟件進(jìn)行改進(jìn)，根據(jù)亮度特征來修正下渣量，防止鋼水過氧化偏亮?xí)r，對(duì)系統(tǒng)檢測(cè)的干憂。

3.4 對(duì)操作技能要求

雖然有紅外下渣檢測(cè)系統(tǒng)，但因現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)、高溫、粉塵、嗓聲、信號(hào)干憂、鋼水過氧化造成鋼水過亮等因素，有時(shí)系統(tǒng)會(huì)誤檢誤判，必須人工干預(yù)，在操作權(quán)上人工干預(yù)優(yōu)于自動(dòng)操作。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)做出鋼搖爐角度曲線，操作工可根據(jù)搖爐角度曲線進(jìn)行出鋼。另外正常的加料一般在-92°完成，但有的爐次加料角度達(dá)-97°，而且特別有的爐次在隨后1-2min內(nèi)再次加料，可能導(dǎo)致下渣過程被遮蓋，造成系統(tǒng)誤判引起大量下渣。

確保下渣檢測(cè)與滑板系統(tǒng)可靠運(yùn)行，但還要時(shí)時(shí)關(guān)注出鋼實(shí)際注流情況，在下渣檢測(cè)系統(tǒng)失靈時(shí)及時(shí)手動(dòng)關(guān)閉滑板。

3.5 效果

3.5.1 擋渣成功率提高

當(dāng)使用擋渣塞時(shí)，擋渣成功率為90.6%，擋渣成功率達(dá)到98%，擋渣自動(dòng)關(guān)閉成功率達(dá)到100%。

3.5.2 下渣量得到控制，鋼包渣層厚度降低

對(duì)比滑板擋渣與擋渣塞擋渣的渣層厚度，以2016年11月至12月出鋼過程下渣量，不同擋渣模式下，普鋼HRB400ET、優(yōu)質(zhì)鋼ML08Al、特殊鋼20CrMnTiH鋼的鋼包頂渣渣層平均厚度的數(shù)據(jù)如表3。

表3 各代表鋼種鋼包頂渣渣層厚度

3.5.3 鋼水回磷量減少，回磷量穩(wěn)定

轉(zhuǎn)爐自使用滑板擋渣技術(shù)后，回磷量得到有效控制，為煉鋼系統(tǒng)生產(chǎn)低P鋼種創(chuàng)造了條件。

以2016年12月1日至12月31日1^＃120t轉(zhuǎn)爐HRB400ET鋼種直上爐次回磷量數(shù)據(jù)，對(duì)比情況如表4。

表4 不同擋渣方式下HRB400ET鋼種回磷量

同鋼種回磷量對(duì)比，HRB400ET鋼種滑板擋渣回磷量比擋渣塞擋渣回磷量下降了0.9×10^-3%，不同擋渣方式回磷情況分布圖如圖6。

從圖6可以看出，滑板擋渣回磷量主要集中在≤0.008%范圍內(nèi)占98.1%，回磷量波動(dòng)小，更穩(wěn)定。

3.5.4合金收得率提高，合金消耗下降

滑板擋渣與擋渣塞擋渣對(duì)比，出鋼過程下渣量更少，鋼水氧化性減弱，合金收得率升高，HRB400ET鋼種出鋼過程合金收得率對(duì)比情況如表5。

表5 同擋渣方式下HRB400ET鋼種合金收得率

合金收得率提高1.6%，噸鋼硅錳合金下降0.27kg。

4 結(jié)論

（1）福建三鋼閩光股份有限責(zé)任公司煉鋼廠2座l00t和1座120t轉(zhuǎn)爐上采用滑板擋渣工藝，滑板自動(dòng)關(guān)閉率成功率達(dá)100%，自動(dòng)下渣檢測(cè)成功率達(dá)98%以上。

（2）使用滑板擋渣后，以HRB400ET鋼種為例，滑板擋渣鋼包頂渣渣層厚度比擋渣塞擋渣的渣層厚度薄2.65mm。

（3）以HRB400E鋼種的回磷量對(duì)比，滑板擋渣比擋渣塞擋渣的回磷量下降0.9×10-3%。

（4）以鋼種HRB400ET為例，滑板擋渣與擋渣塞擋渣對(duì)比，合金收得率提高1.6%，硅錳合金消耗量噸鋼降低了0.27kg。

（5）自2006年轉(zhuǎn)爐出鋼滑板擋渣工藝應(yīng)用以來，品種鋼質(zhì)量得到進(jìn)一步提升，種類得到了拓展，生產(chǎn)了內(nèi)控P≤0.020%的低磷鋼種28個(gè)，包括了特殊鋼20CrMnTiH6、優(yōu)鋼SWRH82B、中板系列的Q460C、22SiMn2TiB等高等級(jí)鋼種。

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