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上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(dá)到了預(yù)期效果。

 

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(jìn)行有效地?fù)踉僮?，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(jìn)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(jìn)行脫氧合金化后期采用擋渣標(biāo)進(jìn)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(biāo)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(jìn)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(jìn)入鋼水

大部分鋼種對硅及磷控制要求嚴(yán)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(jìn)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(jìn)入鋼水，反應(yīng)方程如(3)和(4)，導(dǎo)致鋼種P和Si質(zhì)量分?jǐn)?shù)超標(biāo)。

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(jìn)行脫氧操作，而在精煉真空處理過程中利用鋼水中的氧進(jìn)行脫碳，使碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)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％***為30％。分析原因鋁的“回收率”與鋼包頂渣FeO質(zhì)量分?jǐn)?shù)有直接關(guān)系，鋼包頂渣FeO質(zhì)量分?jǐn)?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?jǐn)?shù)極低，可達(dá)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(jìn)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(jìn)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(biāo)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(biāo)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***點距離鋼包超過400ｍｍ即可所以原設(shè)計轉(zhuǎn)爐出鋼口***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(dá)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(dá)到213次平均達(dá)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(dāng)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(dá)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(jìn)入鋼包，沒有達(dá)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≥4min且轉(zhuǎn)爐傾動角度≥97°時根據(jù)檢測下渣比例達(dá)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(biāo)定，當(dāng)下渣比例達(dá)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(biāo)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(dá)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(dāng)鋼渣比例達(dá)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。