王金龍  鄭抗戰

（宣化鋼鐵集團有限責任公司二鋼軋廠  河北 宣化 075100）

摘要：隨著近年來鋼鐵新技術的不斷高速發展，客戶對現有鋼材的質量提出越來越高的要求，宣鋼公司為了能夠冶煉出滿足要求的優質鋼夾雜物含量更低，要嚴格控制鋼中P和S含量。要達到上述要求就必須革新冶煉工藝設備，盡可能的減少轉爐出鋼下渣，控制轉爐渣進入鋼包的量。宣鋼二鋼軋廠建廠以來使用擋渣球擋渣，由于擋渣球在出鋼后期擋渣效果差，嚴重制約了優質鋼種的開發。由于用戶對鋼材的質量要求越來越高，原有擋渣技術已經不能滿足現階段優質特種鋼冶煉，所以經過多方論證，學習考察，宣鋼公司在二鋼軋廠150噸轉爐應用滑板擋渣系統，滑板擋渣機構原理是將類似鋼包滑動水口耐火元件系統移植安裝到轉爐出鋼口部位，利用紅外檢測下渣，通過自動控制操作系統以液壓控制的方式開啟或關閉出鋼口，以達到擋渣的目的。該系統可在 0.3秒內自動完成滑動水口的全開或全閉，實現出鋼過程中前期渣和后期渣最有效的阻擋；與其他擋渣方法相比，擋渣成功率達到99.5％以上,轉爐出鋼下渣量控制30mm以下,回磷穩定控制在0.002％以下?；遄詣訐踉O備具有高質量、高可靠性、更換方便以及良好的操作性。經過兩座轉爐的生產實踐，轉爐鋼渣能有效回收在爐內，以達到良好的濺渣護爐工藝增加轉爐爐齡，解決了出鋼口不規則的侵蝕等造成的爐襯維護問題。采用自動擋渣設備，提高了合金收得率，大大節約圓鋼鋁的加入量，綜合降低成本可觀，提高了經濟效益和產品在市場的競爭力，為品種鋼開發、提高產品質量、為宣鋼“普轉優，優轉特”戰略起到了積極作用。

關鍵詞：滑板擋渣； 紅外檢測； 下渣量

1  前言

隨著近年來鋼鐵加工行業不斷高速發展，各種鋼鐵新材料、新技術的應用，客戶對現有鋼材的質量提出越來越苛刻的要求，尤其是鋼中P、S等有害元素和夾雜物含量要求越來越低,要達到上述要求就必須革新冶煉工藝，優化操作過程，盡可能的減少轉爐出鋼下渣。宣鋼二鋼軋廠建廠以來使用擋渣棒擋渣，由于擋渣球后期擋渣效果差，嚴重制約了優質鋼種的開發。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，更要嚴格控制鋼中P含量及夾雜物含量。宣鋼二鋼軋廠為了響應公司“普轉優，優轉特”戰略，滿足于越來越嚴格的市場需求，于2017年5月對150噸2#轉爐相關設備進行了適應性改造，成功實現轉爐滑板擋渣技術應用。根據2#爐滑板擋渣系統的成功應用經驗，1#爐也在2017年9月進行滑板擋渣系統改造。通過生幾個月產實踐證明，滑板擋渣設備應用后，鋼包渣層平均厚度可控制在30 mm以內，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。對于優質特鋼尤為突出,同時可提高出鋼口壽命，降低耐材消耗成本。

2  轉爐擋渣法及優劣分析

宣鋼150噸轉爐原來采用的是可塑性擋渣塞擋前期渣和后期擋渣球擋渣技術，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，確保擋渣球能夠準確到達出鋼口位置，鋼水臨近出完時，旋渦將其推向出鋼口，將出鋼口堵住而阻擋渣子流出，達到阻止出鋼下渣，這種擋渣技術雖然能達到90%的成功率，但是使用過程中還存在一些弊端:

1) 對于大型型轉爐而言，隨著爐襯內側形狀的改變，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，當鋼渣粘度偏大時，終渣流動性差，擋渣球使用效果欠佳。

3) 擋渣球擋渣工藝在使用過程中，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，鋼水氧化性強、溫度高、爐渣稀，對擋渣球侵蝕嚴重以及擋渣球表面耐火材料的耐火度和抗渣侵蝕等不穩定，造成擋渣球有熔化現象，造成擋渣效果差。

因此為進一步提高產品質量，必須控制轉爐出鋼下渣量，為此宣鋼公司在二鋼軋廠150噸轉爐推廣實施TSD下渣檢測系統及滑板擋渣技術。

3  轉爐滑板擋渣技術的應用

3.1 滑板擋渣設備工作原理

滑板擋渣機構原理是將類似鋼包滑動水口耐火元件系統移植安裝到轉爐出鋼口部位，利用紅外檢測下渣，通過自動控制操作系統以液壓控制的方式開啟或關閉出鋼口，以達到擋渣的目的。紅外下渣檢測原理：轉爐紅外下渣檢測系統根據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，由軟件對采集的圖像信號進行識別處理，自動分辨出鋼流中的鋼水和鋼渣，并實時識別鋼流中含渣百分比。當檢測到鋼流下渣時，并且超過系統所設定的含渣百分比，系統結合下渣時鋼流形態等信息進行綜合分析，及時輸出報警信號，同時由計算機系統給出滑板關閉動作信號，由液壓系統驅動自動關閉滑板停止出鋼。

圖1滑板擋渣設備滑板開關狀態圖                                                                                圖2滑板擋渣出鋼檢測畫面

3.2滑板擋渣工藝流程

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度位置時發出關閉閘閥指令信號，閘閥自動關閉。轉爐傾動到75度～80度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，出鋼結束紅外線檢測到鋼渣時，轉爐滑板擋渣機構與下渣檢測裝置及PLC控制相結合進行聯動，自動發出關閉滑板擋渣機構的指令信號，滑板擋渣機構自動關閉。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，人工關閉液壓站停泵。

圖3轉爐紅外下渣監測控制系統原理圖

3.3轉爐滑板更換

轉爐用滑板法擋渣出鋼技術中機構的安裝更換和使用基本不影響現存的轉爐冶煉工藝和冶煉周期。目前采用機構離線整體更換技術，即在調試架上把離線機構更換新滑板磚,調試合格后把機構從調試臺上卸下后，安放在機構運輸存放架上待用，當在線機構滑板磚壽命使用至計劃更換時，將轉爐出鋼口搖至爐前150°位置，并把機構更換架就位于轉爐出鋼口邊上，將安放在運輸存放架上的機構運至爐前，在滑板磚接口處均勻涂上鉻剛玉火泥后用叉車將機構運至機構更換架邊上，用電動葫蘆將機構通過定位樁推入定位銷中，用風動工具迅速將四個M30活節螺栓螺母鎖緊，啟動油缸將活塞桿接柄推入滑動框連接槽中用油缸銷連接，機構即安裝完畢。操作方便、簡單，更換時間可控制在9分鐘之內，目前最短時間為5分鐘，不影響生產節奏。若一旦停用，拆下滑板機構，重新安裝法蘭蓋板后就可恢復繼續生產。為以防不測，此次改造時設計了應急出鋼口0#磚，一旦擋渣滑板故障就可安裝應急出鋼口0#磚后繼續冶煉，使用原有擋渣設備擋渣出鋼，不影響煉鋼作業。

3.4滑板擋渣應用操作注意事項

3.4.1及時開啟和關閉液壓泵

為了防止有人蓄意操作和保護液壓泵壽命，只有在出鋼時候開啟液壓泵，在出鋼結束以后及時關閉液壓泵。

3.4.2攝像頭開啟條件：

為保證攝像頭使用壽命，在平時攝像頭處于關閉狀態，等出鋼時才開啟。若邏輯出現錯誤出鋼時攝像頭不能自動開啟，此時需要人工按下面板上的“檢測”按鈕，手動打開攝像頭，爐體回搖到-70°，攝像頭自動關閉。

3.4.3干擾報警因素：

1)爐渣泡沫化嚴重，轉爐大口溢渣，導致紅外檢測框跟蹤丟失

2）出鋼末期加入合金料遮擋鋼流，可能引起誤報，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大，造成紅煙過大遮擋鋼流引起誤報警。

4  轉爐滑板擋渣技術應用效果

4.1 轉爐出鋼擋渣成功率極大提高

宣鋼150噸轉爐改造前使用的擋渣球擋渣技術，雖然經過多次技術和質量改進，擋渣車進行準確定位，擋渣成功率達到 92 %，但仍不能滿足現階段優質鋼的生產需求。通過改造使用了滑板擋渣技術后，滑板擋渣設備的反應時間平均為 0.3秒，在實際生產中，擋渣成功率就達到100%。滑板擋渣與擋渣球法成功率比較見表 1。

表 1擋渣球與滑板擋渣成功率對比

4.2鋼包渣層明顯減少

傳統擋渣球擋渣在使用過程中，受鋼渣粘度和出鋼口內側形狀的影響，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)。而滑板擋渣在轉爐出鋼前先關閉滑板，當鋼水沒過出鋼口位置再打開滑板出鋼，杜絕了前期下渣，在出鋼末期利用紅外檢測到下渣時快速關閉滑板，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,鋼包下渣量平均≤3kg/t鋼（不含頂渣）。目前實際生產中擋渣成功率為100%，測渣厚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

轉爐的下渣量對鋼水回磷量影響較大，下渣量越多，回磷量越大。宣鋼150噸轉爐螺紋鋼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噸轉爐HRB400系列爐渣成分（%））

如果爐渣大量進入鋼液會造成嚴重回磷，磷在鋼坯中的偏析度僅次于硫，同時它在鋼中擴散速度又很小，不容易被均勻化，因而磷的偏析度很難被消除。所以要冶煉優質低磷鋼控制回磷是在轉爐出鋼的重要任務之一。受下渣量的影響，鋼水回磷嚴重傳統擋渣工藝平均回磷量達到0.004％，圖5所示為2017年1到8月份轉爐冶煉螺紋鋼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。

圖 5  1到8月擋渣方式對鋼水回磷的影響  

圖 6 11月C72DA鋼水回磷數據

4.4提高含鋁鋼AL的吸收率

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

因為鋁是強氧化性元素，減少下渣量能減少鋁的燒損，確保鋁的穩定吸收，由于滑板擋渣技術的應用，轉爐出鋼下渣明顯減少，目前含鋁圓鋼進站Al達標率由原來的60%提高到現在的75%。

4.5提高合金吸收率

經過對使用滑板擋渣技術冶煉的低合金鋼種進行合金吸收率統計，發現轉爐出鋼下渣量，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%。根據成本測算，去除滑動出鋼口耐材等運行費用，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。

在兩座轉爐使用滑板擋渣后，鋼包包口明顯潔凈，鋼包車前后基本無渣，鋼包車線路未發生過燒損現象。爐下爐坑及鋼包車積渣明顯減少，減輕高溫爐渣對軌道及鋼包車的損害，且清理積渣的勞動強度降低。達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、改善鋼水質量降低冶煉成本、提高經濟效益。

4.6降低鋼鐵消耗

轉爐煉鋼爐渣中的鐵珠含量一般為一定數約為6.7% , 很難通過工藝技術措施來降低,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，由于滑板擋渣技術的應用，通過減少下渣回磷，可以減少白灰的加入量來減少渣量，大大降低渣中鐵珠的損失，除此之外適當提高終點出鋼碳，降低渣中氧化鐵，減少鐵損達到降低鋼鐵料消耗的目的，通過幾個月滑板擋渣技術的應用,螺紋鋼系列鋼鐵料消耗約降低了1.8Kg/t。

5  結論

1) 轉爐滑板擋渣出鋼技術，擋渣成功率可達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的0.004%下降到0.002%以內，為冶煉高端品種鋼創造了條件。

2) 通過與紅外下渣檢測和 PLC 控制相結合，實現自動擋渣操作，進一步提高了轉爐冶煉的智能化，高效化。為降低冶煉成本提供有力保障，提高合金收得率，降低鋼鐵料消耗達到降低生產成本的目的。

3) 滑板擋渣技術為低成本生產純凈鋼的平臺，為宣鋼公司 “普轉優，優轉特”戰略起到了積極作用，對后續開發更高端產品奠定了重要基礎。

參考文獻

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