蔡常青
（福建三钢闽光股份有责任公司炼钢厂，福建三明 365000）
摘 要：本文介绍了福建三钢闽光股份有责任公司炼钢厂在2座l00t和1座120t转炉上采用滑板挡渣出钢工艺代替原有的挡渣塞挡渣出钢工艺的情况。实践表明，采用滑板挡渣出钢时，滑板自动关闭率成功率达100%，自动下渣检测成功率达98%以上。以HRB400ET钢种为例，与原有采用挡渣塞出钢相比，渣层厚度减少了2.65mm，回磷量降低了0.9×10-3%；合金收得率提高了1.6%，硅锰合金消耗量吨钢降低了0.27kg。转炉实现了少渣出钢为冶炼高品质钢种提供了技术保障，品种得于拓展。
关键词：转炉滑板挡渣；渣层厚度；回磷量；品种拓展
在转炉出钢时有效的挡渣操作，不仅改善钢水质量，减少钢水回磷、回硫，降低了钢中夹杂物，提高合金的收得率，而且为连铸创造良好的条件。福建三钢闽光股份有责任公司炼钢厂转炉滑板挡渣出钢工艺自2006年1月1日成功地在1#100t转炉应用的基础上，根据品种开发的需要，2016年先后在2#100t及1#l20t转炉上推广应用。
1.1 设备组成
转炉滑板挡渣系统主要由出钢口滑板挡渣机构、耐火材料、液压驱动系统、自动下渣检测装置、管网系统和离线更换维护装置等组成。
1.1.1 滑板挡渣机构
出钢口滑板挡渣机构的装置如图1。
为了滑板机构安装、拆卸快捷方便，转炉滑板机构及消耗件选用整体更换，将更换滑板的过程在离线进行，以缩短滑板机构更换时间。
1.1.2 耐火材料
滑板用的耐火材料由出钢口砖、内水口砖、内滑板砖、外滑板砖和外水口砖五部份组成，同时砖与砖间采用凹凸连接方式。
1.1.3 自动下渣检测装置
自动下渣检测装置由摄像仪、工控机等组成，如2图所示。
1.1.4 线外及更换维护装置
主要包括机构调试架、液压缸、液压站、3t旋臂起重机、机构运输存放架、带电动葫芦机构更换架、5t叉车等设备。
1.2 工作原理
1.2.1 滑板机构工作原理
当下渣检测装置检测到出钢下渣时，系统自动发出关闭滑板挡渣机构的指令信号，液压油缸带动推拉杆运动使内滑板和外滑板相对运动，使两块滑板砖流钢孔的位置发生变化，重合全开，错位半开和分开关闭来实现转炉控流挡渣出钢，原理如图3所示。
1.2.2 自动下渣检测原理
转炉红外下渣检测系统根据钢渣与钢水在特定光波波段的差异，使用摄像仪拍摄出钢图像，并将图像送到工控机，在图像采集卡处理后，由软件对采集的图像信号进行识别处理，自动分辨出钢流中的钢水和钢渣，图４所示。
2 滑板挡渣出钢工艺流程
转炉出钢时的下渣包括三阶段，前期渣、出钢过程漩涡效应渣、后期渣。根据出钢过程的不同阶段，工艺要求做到出钢前期避免下渣，出钢后期快速、可靠、准确挡渣，实现挡渣出钢。
2.1 避免出钢前期下渣
通过在出钢前关闭滑板避免前期下渣。出钢摇炉到35°时，滑板自动关闭，一旦摇到70°“开始出钢”的位置时，滑板自动打开，避免了出钢前期下渣。
2.2 快速、可靠、准确挡渣
采用密闭功能安全可靠的滑板挡渣系统，确保有效地挡渣。系统可以通过调整下渣检测系统的灵敏度，来满足不同钢种质量的挡渣要求。
2.3 出钢自动控制
为了排除操作人员主观干扰及反应时间滞后的影响，要求按照转炉滑板挡渣出钢工艺编制计算机控制程序，达到出钢自动化要求。
在吹炼过程中，滑板处于打开状态，准备出钢前滑板关闭，转炉倾角达到出钢位置时，滑板打开出钢，出完钢，根据下渣检测发出的下渣信号，滑板关闭，最后炉子复位过程中，滑板打开，自动清理出钢口内余渣，具体出钢操作自动化参数如表1。
表1 出钢工艺自动化参数
序号 转炉倾角 水口状态 描述 /° |
0 0 打开 全开冶炼 2 35 关闭 防止前期下渣 3 70 打开 开水口出钢 4 99-102 关闭 见渣关水口 5 90 打开 放钢渣 |
|
2.4 挡渣工艺
系统可以通过调整下渣检测系统的灵敏度，并实时识别注流中含渣百分比，当检测到注流下渣时，系统有4个档位可供选择，可根据冶炼钢种不同选择不同档位（见表2），且持续时间达到200ms时，系统输出报警信号，同时由计算机系统给出滑板关闭动作信号，由液压系统驱动关闭滑板停止出钢，从而减少渣流入钢包。
表2 某厂转炉自动下渣检测系统渣率档位使用规定
自动下渣检测 渣率百分比 适用钢种成品P 系统设定档位 /% /% |
1档 35 ≤0.045 2档 30 ≤0.030 3档 20 ≤0.020 4档 备用 |
3 应用情况
只有满足对设备与出口形状的维护、操软件的优化、操作技能符合要求后转炉滑板挡渣出钢工艺方能发挥最大效果。
3.1 设备与耐材的维护要到位
由于转炉滑板挡渣设备处于高温工作环境，温度变化梯度大（150-1500℃），若维护不到位挡渣系统无法正常使用。
3.1.1 对设备安装、运行精度要求高，滑板机构更换难度大，须定期清机构上的冷钢与渣、氧化铁皮等污染物。
3.1.2 在转炉出钢过程环境恶劣，粉尘多， 自动下渣检测信号采集困难，对摄像仪的冷却、相机镜头的清洗和通讯管网的屏蔽防护要到位。
3.1.3 滑板机构快速开启对液压系统的要求高，系统工作环境温度高、压力高、管路易振动、管路易发生油、气的泄漏等事故，必须加强管理。
3.1.4 钢水、炉渣氧化性强，对耐材的侵蚀大，必须定期更换耐材，要求上下滑板使用寿命能达12炉以上。
3.2 转炉本体出钢口的维护
出钢口不平整、有凸台、或是内腔一侧有高出，涡流形状位置发生变化，产生卷渣。特别是在出钢口寿命的后期，出钢口口径大，出钢过程如果摇炉操作不当，转炉倾动角度没有及时调整，钢水液面变浅，出钢孔周围会形成旋涡，使钢水旋转，钢水层浅就会带动渣流，形成卷渣，造成钢渣混出。因此要注意查看出钢口、滑板的腐蚀程度，及时有效进行维护或更换。
3.3 软件的优化
虽然强调前期应避免下渣，但对于一些炉次因出钢口形状异常等原因前期就下渣了，系统检测到关闭了滑板，但钢没出完，再打开滑板二次出钢时可能造成下渣量过多，如图5所示。对这类前期持续少量下渣系统要特殊处理，如屏蔽或延迟关闭等措施。
此外对因过氧化的钢水，因温度高，亮度总体比较高，要编写软件提取亮度特征，并将特征与过程下渣相结合进行分析，确定两者关系后，软件进行改进，根据亮度特征来修正下渣量，防止钢水过氧化偏亮时，对系统检测的干忧。
3.4 对操作技能要求
虽然有红外下渣检测系统，但因现场振动、高温、粉尘、嗓声、信号干忧、钢水过氧化造成钢水过亮等因素，有时系统会误检误判，必须人工干预，在操作权上人工干预优于自动操作。根据以往经验做出钢摇炉角度曲线，操作工可根据摇炉角度曲线进行出钢。另外正常的加料一般在-92°完成，但有的炉次加料角度达-97°，而且特别有的炉次在随后1-2min内再次加料，可能导致下渣过程被遮盖，造成系统误判引起大量下渣。
确保下渣检测与滑板系统可靠运行，但还要时时关注出钢实际注流情况，在下渣检测系统失灵时及时手动关闭滑板。
3.5 效果
3.5.1 挡渣成功率提高
当使用挡渣塞时，挡渣成功率为90.6%，挡渣成功率达到98%，挡渣自动关闭成功率达到100%。
3.5.2 下渣量得到控制，钢包渣层厚度降低
对比滑板挡渣与挡渣塞挡渣的渣层厚度，以2016年11月至12月出钢过程下渣量，不同挡渣模式下，普钢HRB400ET、优质钢ML08Al、特殊钢20CrMnTiH钢的钢包顶渣渣层平均厚度的数据如表3。
表3 各代表钢种钢包顶渣渣层厚度
代表 挡渣塞挡渣的 滑板挡渣的 成品P 钢种 钢包顶渣渣层厚度 钢包顶渣渣层厚度 / mm / mm / % |
HRB400ET 31.40 28.75 ≤0.045 ML08Al 30.8 27.7 ≤0.030 20CrMnTiH / 26.2 ≤0.020 |
3.5.3 钢水回磷量减少，回磷量稳定
转炉自使用滑板挡渣技术后，回磷量得到有效控制，为炼钢系统生产低P钢种创造了条件。
以2016年12月1日至12月31日1＃120t转炉HRB400ET钢种直上炉次回磷量数据，对比情况如表4。
表4 不同挡渣方式下HRB400ET钢种回磷量
炉座 挡渣方式 回磷量 / ×10-3% |
1＃120t转炉 滑板挡渣 5.26 2＃120t转炉 挡渣塞挡渣 6.16 同比 -0.9 |
同钢种回磷量对比，HRB400ET钢种滑板挡渣回磷量比挡渣塞挡渣回磷量下降了0.9×10-3%，不同挡渣方式回磷情况分布图如图6。
从图6可以看出，滑板挡渣回磷量主要集中在≤0.008%范围内占98.1%，回磷量波动小，更稳定。
3.5.4合金收得率提高，合金消耗下降
滑板挡渣与挡渣塞挡渣对比，出钢过程下渣量更少，钢水氧化性减弱，合金收得率升高，HRB400ET钢种出钢过程合金收得率对比情况如表5。
表5 同挡渣方式下HRB400ET钢种合金收得率
炉座 挡渣方式 合金收得率 / % |
1＃120t转炉 滑板挡渣 90.50 2＃120t转炉 挡渣塞挡渣 88.90 同比 +1.60 |
合金收得率提高1.6%，吨钢硅锰合金下降0.27kg。
4 结论
（1）福建三钢闽光股份有限责任公司炼钢厂2座l00t和1座120t转炉上采用滑板挡渣工艺，滑板自动关闭率成功率达100%，自动下渣检测成功率达98%以上。
（2）使用滑板挡渣后，以HRB400ET钢种为例，滑板挡渣钢包顶渣渣层厚度比挡渣塞挡渣的渣层厚度薄2.65mm。
（3）以HRB400E钢种的回磷量对比，滑板挡渣比挡渣塞挡渣的回磷量下降0.9×10-3%。
（4）以钢种HRB400ET为例，滑板挡渣与挡渣塞挡渣对比，合金收得率提高1.6%，硅锰合金消耗量吨钢降低了0.27kg。
（5）自2006年转炉出钢滑板挡渣工艺应用以来，品种钢质量得到进一步提升，种类得到了拓展，生产了内控P≤0.020%的低磷钢种28个，包括了特殊钢20CrMnTiH6、优钢SWRH82B、中板系列的Q460C、22SiMn2TiB等高等级钢种。
参考文献
[1] 黄道鑫. 提钒炼钢[M]． 北京：冶金工业出版社．
[2] 孙兴洪，蒋小弟．宝钢炼钢厂转炉挡渣工艺技术的发展[J]．宝钢技术，2010(2)：58-62．
[3] 于钦洋，陆永刚． 300t转炉闸阀式挡渣技术的应用[J]． 炼钢，2010，26（3）：15-17．
[4] 郑新友，丛玉伟，刘平，等． 炉出钢挡渣方法[J]． 钢铁研究，2010，112：59-62．
[5] 王淑华，丛玉伟，徐尚富，等．转炉滑板挡渣出钢技术实践，河南冶金，2010（6），54-56．
