控制轉爐下渣不僅是改善鋼水質量的一個重要工藝技術，也是降低煉鋼成本的一個主要工藝措施，文章論述了轉爐下渣量對冶煉成本及鋼水質量的危害，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上下渣檢測的擋渣方式的原理，使用過程中出現的問題及其解決的措施，最終達到了預期效果。

 

近年來隨著全球鋼材消費結構的變化，對高品質、高附加值鋼的需求量越來越大，同時我國普鋼產量供大于求，建設高效率、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。減少轉爐出鋼下渣量是提高鋼水潔凈度、提高轉爐鋼產品的質量、降低煉鋼生產成本的有效途徑，在轉爐出鋼時進行有效地擋渣操作，不僅能夠改善鋼水質量，提高合金收得率，還可為精煉工序操作提供良好的條件。通過對比研究發現，滑板擋渣能夠有效穩定地控制下渣量。

 

1.煉鋼廠生產工藝流程

煉鋼生產工藝流程如圖1所示。

(1)鐵水脫硫：噴吹鎂粉＋石灰粉進行鐵水脫硫鐵水100％經脫硫處理。

(2)轉爐冶煉：180t頂底復吹轉爐，出鋼過程中根據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整到目標范圍內。

 

2.轉爐下渣量對冶煉成本及鋼水質量的危害

2.1降低合金收得率

出鋼合金化過程中，轉爐終渣中含量在15％左右的FeO會和合金中的Mn進行反應生成MnO同脫氧合金中的Al反應生成Al2O3夾雜反應方程如(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，生成單質P和Si進入鋼水，反應方程如(3)和(4)，導致鋼種P和Si質量分數超標。

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，使碳質量分數達到鋼種要求。RH脫碳結束后，采用鋁球來脫鋼中的氧，所加入的鋁一部分是和鋼中氧結合生成脫氧產物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。經試驗發現，加入鋁球后鋁的“回收率”(即與鋼中氧結合生成脫氧產物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％***為30％。分析原因鋁的“回收率”與鋼包頂渣FeO質量分數有直接關系，鋼包頂渣FeO質量分數越高，鋁的“回收率”越低。

RH精煉脫氧處理結束后，鋼中[O]質量分數極低，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量。

 

3.擋渣工藝的選擇與研究

3.1擋渣工藝的選擇

轉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，隨著技術的發展，

出現了氣動擋渣、滑板擋渣以及紅外下渣檢測輔助系統等。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，是最穩定可靠的擋渣方式。

3.2轉爐出鋼過程中下渣模型

轉爐出鋼到鋼包的下渣量中，前期渣量大體占30％，渦旋效應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

轉爐冶煉時，滑板處于打開狀態。轉爐冶煉結束，人工啟動液壓站開泵，轉爐傾動開始轉爐傾動到35°位置時發出關閉滑板指令信號，滑板自動關閉。轉爐傾動到75°~80°位置時鋼渣已全部上浮，發出打開滑板指令信號，滑板打開開始出鋼。出鋼結束紅外下渣檢測系統檢測到鋼渣時，發出關閉滑板指令信號，滑板自動關閉。轉爐反傾動到垂直位置后發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，安裝滑板機構空間不夠

本鋼板材煉鋼廠６號轉爐以前采用擋渣標擋渣只要轉爐最大旋轉半徑滿足對其他設備沒有刮碰轉爐出鋼口***點距離鋼包超過400ｍｍ即可所以原設計轉爐出鋼口***點距離鋼包為500ｍｍ而采用滑板擋渣后滑板機構安裝在出鋼口外側出鋼口長度增加530ｍｍ使得安裝后滑板擋渣后轉爐旋轉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新地將出鋼口長度縮短300ｍｍ同時采用了滑板橫拉式技術保證了滑板擋渣機構安全穩定運行。

4.2出鋼口壽命降低

由于采用新滑板擋渣技術，調試階段壽命偏低為89次，出鋼口壽命未達到工藝要求對生產節奏控制帶來很大影響。通過現場跟蹤，發現在更換碗磚過程中，拆裝設備震動對出鋼口有很大影響，通過提高火泥質量和碗磚使用壽命，減少更換碗磚次數，出鋼口壽命最高達到213次平均達到185次，大于原來設計要求的150次滿足生產要求。

4.3滑板關閉時機的研究

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閉滑板。當判定下渣比例設定低時，在出鋼過程中卷渣引起瞬時鋼流中爐渣比例達到關閉報警值，下渣檢測給出關閉滑板信號，使大量鋼水沒有出完，導致二次出鋼或者爐內剩鋼；判定下渣比例設定高時大量轉爐終渣進入鋼包，沒有達到滑板擋渣預期效果。

為了解決此類問題，根據出鋼時間一般在5.5-9min，出鋼結束轉爐傾動角度在100°~110°，設定了在出鋼過，程中出鋼時間小于4或者轉爐傾動角度小于97°，紅外下渣檢測只檢測下渣比例，提供檢測數據，不提供關閉滑板信號，異常情況下可以采用手動方式關閉。出鋼時間≥4min且轉爐傾動角度≥97°時根據檢測下渣比例達到報警信號時，立即關閉滑板結束出鋼操作。通過試驗標定，當下渣比例達到30％(每秒30幀，若連續5幀鋼流中爐渣比例大于30％，發出關閉滑板信號)，能夠有效地減少誤關閉滑板導致剩鋼和有效地控制下渣量(見表2試驗數據）。

 

5.結語

(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期效果并為其他廠家滑板擋渣改造提供了依據。

(3)當鋼渣比例達到30％時，關閉滑板能夠有效地減少誤關閉滑板導致剩鋼和有效地控制下渣量。