控制转炉下渣不仅是改善钢水质量的一个重要工艺技术，也是降低炼钢成本的一个主要工艺措施，文章论述了转炉下渣量对冶炼成本及钢水质量的危害，对比了各种挡渣方式的下渣量。以本钢为例，重点介绍了滑板挡渣上下渣检测的挡渣方式的原理，使用过程中出现的问题及其解决的措施，最终达到了预期效果。

 

近年来随着全球钢材消费结构的变化，对高品质、高附加值钢的需求量越来越大，同时我国普钢产量供大于求，建设高效率、低成本的洁净钢处理平台就成为各大钢厂工作研究的主要方向。减少转炉出钢下渣量是提高钢水洁净度、提高转炉钢产品的质量、降低炼钢生产成本的有效途径，在转炉出钢时进行有效地挡渣操作，不仅能够改善钢水质量，提高合金收得率，还可为精炼工序操作提供良好的条件。通过对比研究发现，滑板挡渣能够有效稳定地控制下渣量。

 

1.炼钢厂生产工艺流程

炼钢生产工艺流程如图1所示。

(1)铁水脱硫：喷吹镁粉＋石灰粉进行铁水脱硫铁水100％经脱硫处理。

(2)转炉冶炼：180t顶底复吹转炉，出钢过程中根据钢种要求进行脱氧合金化后期采用挡渣标进行挡渣。

(3)精炼：180tLF精炼炉，按照钢种要求将钢中成分调整到目标范围内。

 

2.转炉下渣量对冶炼成本及钢水质量的危害

2.1降低合金收得率

出钢合金化过程中，转炉终渣中含量在15％左右的FeO会和合金中的Mn进行反应生成MnO同脱氧合金中的Al反应生成Al2O3夹杂反应方程如(1)和(2)

Mn＋(FeO)＝Fe＋(MnO)(1)

2Al＋3(FeO)＝3Fe＋(Al2O3)(2)

2.2有害元素进入钢水

大部分钢种对硅及磷控制要求严格，低硅钢种要求含硅量不大于O低磷钢种要求含磷量不大于O在精炼脱硫处理过程中脱硫需要还原气氛，用铝来造渣降低钢包顶渣中的FeO含量，有利于进行脱硫，但同时Al和顶渣中的P2O5及SiO2反应，生成单质P和Si进入钢水，反应方程如(3)和(4)，导致钢种P和Si质量分数超标。

10Al＋3(P2O5)＝6P＋5(Al2O3)(3)

4Al＋3(SiO2)＝3Si＋2(Al2O3)(4)

2.3超低碳钢种夹杂及“烧铝”

超低碳钢需要RH真空处理，在炼钢出钢过程中不进行脱氧操作，而在精炼真空处理过程中利用钢水中的氧进行脱碳，使碳质量分数达到钢种要求。RH脱碳结束后，采用铝球来脱钢中的氧，所加入的铝一部分是和钢中氧结合生成脱氧产物Al2O3(在浇铸前大部分已上浮)，另一部分在钢中形成成分铝，剩余部分是被钢包顶渣中FeO所消耗。经试验发现，加入铝球后铝的“回收率”(即与钢中氧结合生成脱氧产物Al2O3及在钢中形成成分铝所消耗的铝之和所占加入铝球总量的比例)波动较大“回收率”最高到60％***为30％。分析原因铝的“回收率”与钢包顶渣FeO质量分数有直接关系，钢包顶渣FeO质量分数越高，铝的“回收率”越低。

RH精炼脱氧处理结束后，钢中[O]质量分数极低，可达到3×10-6~5×10-6，不可能再消耗钢中的Al而钢包顶渣中的FeO，向钢中源源不断地提供氧，使3[O]＋2Al(Al2O3)反应不断进行，随时间的推移Al2O3夹杂在钢中生成的量逐渐增加，且大部分来不及上浮，随钢流进入钢坯Al2O3颗粒较大，直接影响汽车板表面质量。

 

3.挡渣工艺的选择与研究

3.1挡渣工艺的选择

转炉控制下渣一般采用挡渣帽、挡渣球、挡渣塞和挡渣标等措施，随着技术的发展，

出现了气动挡渣、滑板挡渣以及红外下渣检测辅助系统等。各种挡渣方式的下渣量见表1，其中滑板挡渣＋下渣检测的挡渣方式的吨钢下渣量波动范围在2~4kg，是最稳定可靠的挡渣方式。

3.2转炉出钢过程中下渣模型

转炉出钢到钢包的下渣量中，前期渣量大体占30％，涡旋效应从钢水表面带下的渣量约为30％，后期渣约40％。

3.3滑板挡渣出钢自动控制工艺原理

转炉冶炼时，滑板处于打开状态。转炉冶炼结束，人工启动液压站开泵，转炉倾动开始转炉倾动到35°位置时发出关闭滑板指令信号，滑板自动关闭。转炉倾动到75°~80°位置时钢渣已全部上浮，发出打开滑板指令信号，滑板打开开始出钢。出钢结束红外下渣检测系统检测到钢渣时，发出关闭滑板指令信号，滑板自动关闭。转炉反倾动到垂直位置后发出打开滑板指令信号，滑板打开。

 

4.采用滑板挡渣存在的问题及研究的解决措施

4.1出钢口下沿距离钢包上沿距离小，安装滑板机构空间不够

本钢板材炼钢厂６号转炉以前采用挡渣标挡渣只要转炉最大旋转半径满足对其他设备没有刮碰转炉出钢口***点距离钢包超过400ｍｍ即可所以原设计转炉出钢口***点距离钢包为500ｍｍ而采用滑板挡渣后滑板机构安装在出钢口外侧出钢口长度增加530ｍｍ使得安装后滑板挡渣后转炉旋转半径增加且出钢口下沿距离钢包上沿安全距离不够为了解决这一难题创新地将出钢口长度缩短300ｍｍ同时采用了滑板横拉式技术保证了滑板挡渣机构安全稳定运行。

4.2出钢口寿命降低

由于采用新滑板挡渣技术，调试阶段寿命偏低为89次，出钢口寿命未达到工艺要求对生产节奏控制带来很大影响。通过现场跟踪，发现在更换碗砖过程中，拆装设备震动对出钢口有很大影响，通过提高火泥质量和碗砖使用寿命，减少更换碗砖次数，出钢口寿命最高达到213次平均达到185次，大于原来设计要求的150次满足生产要求。

4.3滑板关闭时机的研究

滑板挡渣原理是利用红外，通过检测钢流下渣比例来判定是否关闭滑板。当判定下渣比例设定低时，在出钢过程中卷渣引起瞬时钢流中炉渣比例达到关闭报警值，下渣检测给出关闭滑板信号，使大量钢水没有出完，导致二次出钢或者炉内剩钢；判定下渣比例设定高时大量转炉终渣进入钢包，没有达到滑板挡渣预期效果。

为了解决此类问题，根据出钢时间一般在5.5-9min，出钢结束转炉倾动角度在100°~110°，设定了在出钢过，程中出钢时间小于4或者转炉倾动角度小于97°，红外下渣检测只检测下渣比例，提供检测数据，不提供关闭滑板信号，异常情况下可以采用手动方式关闭。出钢时间≥4min且转炉倾动角度≥97°时根据检测下渣比例达到报警信号时，立即关闭滑板结束出钢操作。通过试验标定，当下渣比例达到30％(每秒30帧，若连续5帧钢流中炉渣比例大于30％，发出关闭滑板信号)，能够有效地减少误关闭滑板导致剩钢和有效地控制下渣量(见表2试验数据）。

 

5.结语

(1)滑板挡渣工艺比挡渣标能够更有效地控制下渣量。

(2)通过缩短出钢口长度能够有效解决空间小的问题，而且不影响滑板挡渣，缩短后的出钢口寿命及改造后的滑板挡渣均达到预期效果并为其他厂家滑板挡渣改造提供了依据。

(3)当钢渣比例达到30％时，关闭滑板能够有效地减少误关闭滑板导致剩钢和有效地控制下渣量。