转炉滑板挡渣出钢技术实践

王淑华 丛玉伟 徐尚富 杨王辉 郭锟

(莱芜钢铁集团有限公司)

转炉滑板挡渣出钢技术实践

王淑华 丛玉伟 徐尚富 杨王辉 郭锟

(莱芜钢铁集团有限公司)

介绍了滑板挡渣技术原理,及滑板挡渣技术在转炉上的应用和效果,滑板挡渣技术挡渣成功率高、挡渣效果好,转炉下渣量可控制在 50 mm左右,为开发生产优质新品种提供质量保证。

挡渣 滑板 下渣量

0 前言

随着莱钢产品结构的不断调整,转炉钢水的纯净度已经成为制约部分高级品种钢开发的主要因素。减少转炉出钢过程中的下渣量是提高钢水质量的一个重要环节,在转炉出钢时进行有效的挡渣操作,不仅改善钢水质量,减少钢水回磷、回硫,减少钢中夹杂物,提高合金的收得率,还可为精炼钢水提供良好的条件。目前转炉出钢挡渣过程主要还是采用挡渣球、挡渣塞或其它多种形式的挡渣体,这些方法在提高挡渣效果方面均取得一定作用,但仍不能满足部分品种钢的开发需要。为解决转炉下渣量过大的难题,型钢炼钢厂选择在 120 t转炉上使用滑板挡渣技术,减少钢包下渣。

1 滑板挡渣技术简介

滑板挡渣技术是移植大包滑动水口原理,在传统转炉的出钢口位置安装滑动水口装置,通过滑动滑板和固定滑板之间流钢孔的错位实现挡渣出钢,由于在转炉出钢口位置使用条件更苛刻、环境更恶劣、空间更有限,所以“滑动水口”装置更特殊。该装置由出钢口、固定滑板、滑动滑板、液压系统组成,固定滑板部分与出钢口相固定,滑动滑板部分通过推拉杆与液压系统连接,液压油缸带动推拉杆作上、下相对运动,使滑动滑板与固定滑板之间作上、下相对运动,实现流钢孔的全开、半开和关闭,达到控流和挡渣出钢的目的,滑板开、关组合如图 1所示。

图1 滑板开、关组合图示意图

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,资料介绍[1]前期渣量大体占 30%,漩涡效应渣约为 30%,后期渣约为 40%。常规出钢操作时先将转炉摇到出钢位,在钢水流出之前,钢渣先流出出钢口,导致出钢前期下渣。滑板挡渣技术可通过在出钢前关闭出钢口滑板,钢水盖过出钢口位置后再打开滑板出钢,做到避免出钢前期下渣;出钢末期发现下渣,快速关闭滑板。

2 工艺应用

2.1 出钢口改造及设备安装

采用滑板挡渣技术必须对原出钢口进行改造,这是因为:首先转炉及其辅助装备的最初设计没有考虑滑板挡渣技术的实施,出钢口法兰与水冷托圈距离较小,出钢口角度为 0°且凸出,限制了滑板挡渣机构的安装空间,为此只能将出钢口进行改造,在将出钢口改为向上翘的同时改造出钢口外壳,并制作护罩,以保证滑动出钢口整体隐藏在裙板内部,杜绝粘渣、隔绝高温。其次,原来的出钢口功能仅仅是出钢,只有当出钢时间小于工艺规定时间时才更换出钢口砖,应用滑动水口挡渣技术后,出钢口除承担出钢功能外,还要与滑动水口装置连接,并保证安全生产,因此对出钢口总成在出钢口内的位置、尺寸、垂直度等方面的要求比原来大大提高。

由于挡渣设备较重、工作环境温度高、安装精度高,因此更换难度大、时间长,但更换安装操作必须满足转炉快节奏的生产要求,否则无法实施。为此采用装置离线整体更换技术,即在调试架上把离线装置更换新滑板调试合格后待用,利用转炉出钢后至下炉开始冶炼的生产间隙,在最短时间内拆卸、安装更换完毕。

2.2 挡渣装置主要技术参数及相关耐材要求

为了保证良好的挡渣效果,滑板装置的技术参数要根据 120 t转炉的相关现场数据进行设计,具体数据见表 1:

表1 滑板装置主要技术参数

固定滑板和滑动滑板是转炉出钢挡渣装置的重要消耗耐火材料,频繁经受高温钢水和高氧化性炉渣的直接侵蚀和剧烈冲刷,加之急冷急热的作用,极易破坏。滑板需要选择具有较高的抗侵蚀性、抗热震性及高温抗折强度的耐火材料,因此选择优质烧成铝锆碳质材料。滑板耐火材料理化指标见表 2。

表2 滑板耐材理化指标

3 应用效果

3.1 挡渣成功率

传统挡渣塞、挡渣棒方式常以随波逐流的方式到达出钢口,而往往由于钢渣粘性大,挡渣体不能有效的在钢水将流尽时堵住出钢口,因而挡渣成功率较低。为了提高挡渣效率,近年来出现了一些各具特色的挡渣体,并且有的采用导向竿结构,使挡渣栓定位准确,所有这些方法在提高挡渣效果方面均取得一定效果,但是由于其出发点仍是立足于防止出钢后的下渣,其挡渣效果仍不十分理想。滑板挡渣装置只要机构正常,操作人员动作迅速,挡渣成功率可以达到 100%,滑板与挡渣棒挡渣成功率比较见表 3。

表3 滑板与挡渣棒挡渣成功率比较

3.2 钢包渣厚度

滑板挡渣法能够完全挡住前期渣,总渣量可控制在 50 mm左右,但由于受操作者的人为影响 (无自动检测系统),钢包渣厚度波动较大,下渣量在 40 mm～60 mm厚的炉次仅占 51%。使用挡渣棒挡渣下渣量一般在 90 mm左右,滑板与挡渣棒挡渣下渣量比较如图 2所示。

3.3 回磷控制

图2 滑板与挡渣棒挡渣下渣量比较

随着炼钢厂部分新品种的冶炼开发,对磷含量的要求也逐步提高,部分品种磷含量要求 0.015%以下。LF精炼过程钢水回磷量受热力学因素影响较大,但主要取决于转炉下渣量和铁合金的种类及加入量[2]。通过对挡渣技术的合理应用,有效减少下渣量,使钢中磷含量得到控制,为生产磷含量要求较高的钢种奠定基础。

3.4 精炼炉辅料、电能消耗

精炼炉的主要工作是将转炉渣改质,把氧化性的转炉终渣通过脱氧的方式变成还原渣,保证精炼有良好的还原性气氛,为精炼脱硫创造良好的条件,通过有效的控制下渣量,可使脱氧剂用量得到降低。统计应用滑板挡渣技术后,石灰消耗降低 0.5 kg/t钢,萤石消耗降低 1 kg/t钢,脱氧剂的吨钢用量降低～0.8 kg/t钢。此外,由于钢包渣减少,精炼过程的调渣时间明显缩短,吨钢电耗可降低 5 kW·h。

3.5 耐材使用及侵蚀情况

由于滑板频繁经受高温钢水和高氧化性炉渣的侵蚀和冲刷,加之急冷急热的作用,因此选择使用优质烧成铝锆碳质材料。统计使用的 141套滑板,根据冶炼钢种的不同,使用 炉数一般在 8～12次之间,平均 10次。

3.6 成本分析

采用滑板挡渣技术挡渣成本远高于传统挡渣棒挡渣方式,滑板挡渣成本主要在于主体机构、易损件以及耐火材料消耗,这部分成本大约在 7元 /吨钢,而传统挡渣棒挡渣吨钢成本可控制在 1元以内。滑板挡渣技术应用的效益在于大大改善了钢水质量,不仅减少了石灰、脱氧剂的消耗,提高了合金收得率,而且由于为精炼工序提供了良好的条件,精炼成渣速度加快,使精炼时间大大缩短。此外,转炉出钢下渣量的减少也为提高钢水洁净度和部分新品种的开发提供重要保障。

4 结语

1)滑板挡渣出钢技术具有工艺简单、性能可靠、挡渣效果好等特点,与原挡渣棒挡渣工艺相比,挡渣成功率高、挡渣效果好,转炉下渣量 <50 mm。

2)由于钢包渣量减少,精炼脱氧剂、造渣材料等消耗大幅度降低,而且回磷现象有所改善,钢水质量稳定提高。

3)该技术满足优质钢高质量、低成本的要求,为转炉钢品种开发以及产品质量升级提供重要保障,具有良好的推广应用价值。

[1] B1EnknerA 1Paste r,J 1Schw elberger.新型 VA I-CONOR转炉挡渣系统,钢铁,2002,37(8):28-32.

[2] 张贺艳,姜周华,梁连科,等.EAF-LF炼钢流程中钢水回磷的热力学分析.钢铁研究学报.2003,15(1):11-15.

PRACTICE OF TAPPING OPERATIONW ITH SL IDE GATE STOPPING SLAG IN CONVERTER

Wang Shuhua Cong Yuwei Xu Shangfu YangWanghui Guo Kun

(Laiwu Iron and Steel Group Cor poration)

This paper describes the technical principle of stopping slagwith slide gate and its application and result.Stopping slag technologywith slide gate is successful and slag tapping amount can be controlled around 50 mm,which provides quality assurance for the development and production of new varieties of product.

slag stopping slide gate slag tapping volume

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2010—4—27