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炼钢转炉滑板挡渣技术及及其发展方向

发布日期： 2016-08-23 00:00:00 阅读量（2848）作者：

随着国家现代科技的高速发展，用户对钢材质量的要求日益提高，对钢中P、S等有害元素和夹杂物含量要求越来越苛刻，生产高质量、高技术含量、高附加值的优钢产品成为钢铁企业的必然选择。针对转炉炼钢而言，为了生产超低碳钢、管线钢、轴承钢等高附加值钢材，减少转炉出钢时的下渣量是提高钢水洁净度和钢种质量的有效途径，而且是降低转炉炼钢生产成本的有效措施。在此背景下，国内外开发了十几种转炉挡渣技术，转炉滑板挡渣技术具有挡渣成功率高，挡渣效果好的优势，已成为各大钢厂关注的焦点。

炼钢转炉滑板挡渣技术及及其发展方向

1、转炉滑板挡渣技术概述

自1970年日本新日铁发明了挡渣球挡渣技术以来，为了提高转炉出钢时的挡渣效果，减少下渣量，国内外在挡渣技术方面进行了大量的探索，相继发明了挡渣球法、挡渣塞法、挡渣料法、气动挡渣法、出钢口吹气干扰涡流法、滑板法等十几种挡渣方法。转炉滑板挡渣技术是最近几年发展起来的新技术、新工艺，通过红外下渣检测技术与PLC控制技术相结合，实现出钢过程的自动判渣和挡渣。转炉滑板挡渣技术随着炼钢工艺不断改进，而日趋成熟，挡渣成功率高，挡渣效果优良，已得到国内各大钢厂的认可。

转炉滑板挡渣技术具有的优势：

（1）降低转炉进入钢包的下渣量，渣层厚度平均40mm左右；

（2）提高品种钢的炼成率，减少钢水回磷；

（3）提高合金的收得率，节省脱氧剂及顶渣改质剂的投入量，节省转炉辅材的使用，节约成本；

（4）减少钢水中的夹杂物，提高钢水纯洁度。

某120t转炉冶炼轴承钢使用滑板挡渣效果分析如下：挡渣成功率≥99%，总渣量平均厚度约50mm,炉内余钢量100～150kg,精炼调渣时间降低了1.8min，冶炼周期降低了4min，吨钢精炼石灰消耗降低0.5kg，吨钢萤石消耗降低1kg，吨钢电石消耗降低0.26kg，吨钢精炼电耗降低6.13kW·h，钢水回磷率降低0.003%，锰铁合金收得率90.09%，吨钢精炼渣量6.8kg。目前常用挡渣方法的使用效果列于表1。

表1常用挡渣方法使用效果对比

挡渣方式	使用方法	效果评价
挡渣帽	出钢前在出钢口中插入圆锥形铁皮挡渣帽	对前期下渣有一定的挡渣效果，对中、后期下渣控制无效
软质挡渣塞	出钢前在出钢口中插入软质挡渣塞	能够有效防止出钢前期下渣，对中、后期下渣控制无效
挡渣球	出钢过程中加入出钢口上方区域	对前、中期下渣控制无效，操作简单、成本低廉、挡渣命中率较高（50%~70%），挡渣球在转炉内以随波逐流的方式运动到出钢口，挡渣不可靠
挡渣镖	利用机械投掷装置将导向杆插入出钢口	对前期下渣控制无效，与挡渣球相比，可灵活调节比重，能自动而准确的达到预定位置，具有一定的抑制中期涡流卷渣效果，对后期下渣的挡渣成功率可以达90%以上（大型转炉挡渣成功率在80%以上）
电磁法	在转炉出钢口外围安装电磁泵，出钢时启动电磁泵	该方法出钢时间长，大型转炉出钢时间需15min以上，劳动生产率大大降低
滑板挡渣+下渣检测法	将滑动水口耐火元件安装到转炉出钢口部位，通过下渣检测自动检测钢渣	可以最有效的控制前期及后期下渣，挡渣成功率可以达到100%，挡渣效果最好，但装置设备复杂，成本较高
气动法	用挡渣塞头进行机械封闭，塞头端部喷射高压气体，防止炉渣流出	对前期下渣控制无效，在迅速性、可靠性和费用等方面存在明显优势。但出钢时发生吸入涡流引起钢渣混出时，挡渣时机不好掌握，且工作条件恶劣，部件更换频繁

2、转炉滑板挡渣系统耐火材料使用现状

采用转炉滑板挡渣出钢工艺，滑动水口系统耐材的使用效果显得尤为关键，滑动水口系统耐材有出钢口砖、内水口砖、上滑板、下滑板，外水口砖等五个耐火元件。出钢过程中，在钢水、钢渣的冲刷、侵蚀作用下，滑板会扩孔、夹渣，甚至出现渗钢事故，因而产品的材质选择和寿命的稳定对保障滑板挡渣出钢有重要意义。

2.1转炉出钢口砖、内水口砖

转炉出钢口砖及内水口砖主要以镁碳材质，采用大结晶镁砂、高纯鳞片石墨等原料，高吨位压力机成型。出钢口砖的孔径设计与转炉出钢时间相关联，一般采取滑板挡渣技术后，出钢时间有所延长，出钢口砖的孔径可采用锥形结构，加快出钢。目前出钢口砖的寿命多为120~150炉，内水口砖的寿命为30~60炉。表2示出了出钢口砖和内水口砖的理化指标。

表2出钢口砖和内水口砖的理化指标

耐材名称	材质	体积密度 /(g·cm-³)	显气孔率/%	耐压强度/MPa	高温抗折强度/MPa	w/%
耐材名称	材质	体积密度 /(g·cm-³)	显气孔率/%	耐压强度/MPa	高温抗折强度/MPa	MgO	C
内水口砖	镁碳质	≥3.03	≤10	≥40	≥8	≥80	≥8
出钢口砖	镁碳质	≥2.98	≤10	≥40	≥8	≥80	≥10

2.2转炉上下滑板

转炉滑板是滑板挡渣技术应用的关键部件之一。普通滑板的材质多选择铝锆碳质，其强度高，抗热震性好，抗冲刷和抗侵蚀性优良。滑板使用寿命稳定在10～14炉左右。对于滑板寿命要求高的转炉，可选择锆质镶嵌滑板，采用高温烧成的锆板或者锆环，镶嵌在滑道和铸孔部位，利用锆质材料的高温强度高、抗侵蚀性优良等特点，滑板的使用寿命稳定在15～20炉，但是这类滑板的材料成本较高。表3示出了转炉上下滑板的理化指标。

表3转炉上下滑板的理化指标

耐材名称		体积密度/ (g·cm-³)	显气孔率/%	耐压强度/MPa	w/%
耐材名称		体积密度/ (g·cm-³)	显气孔率/%	耐压强度/MPa	Al2O3	C	MgO	ZrO2
铝锆碳质滑板		≥3.05	≤8	≥120	≥75	≥5	≥4	≥95
复合滑板	锆板(环)	≥4.90	≤15	≥100
复合滑板	本体	≥3.00	≤20	≥50	≥75	≥3

2.3转炉外水口砖

转炉外水口砖的材质主要有铝碳质、镁碳质，产品使用寿命与滑板寿命保持同步。表4示出了转炉外水口砖的理化指标。

表4转炉外水口砖的理化指标

材质	体积密度/ (g·cm-³)	显气孔率 /%	耐压强度 /MPa	高温抗折强度/MPa	w/%
材质	体积密度/ (g·cm-³)	显气孔率 /%	耐压强度 /MPa	高温抗折强度/MPa	Al2O3	C	MgO
铝碳质	≥2.95	≤10	≥80	≥7	≥78	≥4
镁碳质	≥2.98	≤10	≥40	≥8		≥10	≥80

3、转炉滑板挡渣系统新技术前景展望

随着冶金技术、滑板技术的进步和市场的发展，会有越来越多的钢企在转炉上应用此技术。转炉滑板挡渣运行目前多以挡渣机构、耐材、施工等全方位服务为一体，以吨钢承包的模式进行，转炉设备改造部分可以由钢厂负责，也可以单独核算进行承包。实行承包模式，有利于挡渣机构的日常维护管理、耐材使用观察、施工的责任管理，保证转炉滑板挡渣的安全稳定运行。

针对目前存在的问题，结合市场的新发展，该技术今后的发展方向应侧重以下几方面：

（1）开发滑板挡渣配套耐材新材质，重点提高转炉滑板使用寿命。加大研发力度，在含锆材料引入类型、新型抗氧化剂合金添加剂、改变镶嵌方式等各方面深入探索，进一步提高滑板的使用寿命，开发出更适应转炉炼钢环境的新型高寿命滑板，满足连浇炉次的提高。

（2）探索新型转炉挡渣机构。挡渣机构在快速定位和锁紧方式等方面可以开发出一种劳动强度低且自动化操作程度高的新型转炉出钢口挡渣机构。

（3）由于转炉炼钢工艺的特殊，一批浇次可达到20炉甚至更多，在现有滑板使用寿命的前提下，可研究挡渣机构滑板在线快速更换技术，以达到转炉炼钢快节奏的要求。

（4）下渣检测技术的智能化及可命中率优化。目前转炉炼钢使用的下渣检测系统，出钢过程中铸流中的夹渣导致误报频繁，可开发一种智能识别铸流夹渣检测手段，通过PLC控制调整转炉出钢角度来抵消夹渣现象，从而提高挡渣命中率。

（5）积极寻找一种科学的连滑实时判断手段，并着眼于开发转炉滑动水口的在线监测、在线修补、机械手更换等工程技术，来实现转炉挡渣新技术的再次腾飞。(摘自《第十五届全国耐火材料青年学术报告会文集》，作者余西平梁海波等）

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