转炉无渣出钢工艺技术(推广版)

21.1 钢水回磷量/ppm
闸阀挡渣
挡渣塞挡渣
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降低钢包顶渣造渣剂消耗
转炉渣中的SiO2和FeO含量高。当下渣量 大时，为保证钢包顶渣改质处理的效果，必 然要增加石灰和合成渣的用量。机构挡渣有 效地减少了转炉出钢下渣量，使顶渣的改质 石灰和合成渣的用量必然降低。 2010年上半年的统计数据表明，炉后石灰 耗由3kg/t降低到1.6kg/t。
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挡渣方法
示意图
挡渣原理
不足之处
气动吹渣法
采用高压气体将出钢口上部 钢液面上的钢渣吹开挡 住，达到除渣的目的。
定位比较难，吹渣时机 难以掌握，挡渣效 果不理想。
电磁挡渣法
通过电磁泵产生的磁场使钢 流的直径变细，达到挡 渣的目的。
出钢时间过长，影响冶 炼节奏。
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3、课题的提出
百吨以上转炉出钢挡渣原设计大多选择挡渣塞法，因 其成功率低且不稳定(89.1%)，不可避免地造成钢水回磷， 极大影响了优质钢的开发与生产，尤其是难以冶炼具有 较低的磷、硫含量及高洁净度的钢种。 为此，经过对现有挡渣方法比较，参考国际上的成功 经验，我们公司组织一批专家学者 技术骨干力量和相关 钢铁公司的技术人员共同研究转炉控渣出钢工艺的课题， 以解决影响优钢开发及生产的限制性环节问题。
80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 闸阀挡渣 挡渣塞挡渣
挡渣球挡渣
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合金和脱氧剂的收得率
1）普钢（钢种Q235为例）
合金收得率比较 95.00 90.00 89.40 86.40 80.70 80.00 75.00 70.00 闸阀挡渣 挡渣塞挡渣 挡渣球挡渣 77.40 82.30 76.50 锰收得率/% 硅收得率/%
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1.2 快速、可靠、准确挡渣
大部分已知的挡渣系统由于出钢口的设计形状及侵 蚀情况的影响，挡渣效果几乎无法控制。 本课题采用密闭功能安全可靠的机构挡渣系统， 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。
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1.3 出钢自动控制
由于人为判断出钢结束的滞后反应， 将导致大量的钢渣混入钢水，进而对钢 水质量带来影响。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 照无渣出钢工艺编制计算机控制程序， 达到出钢自动化要求。
挡渣塞挡渣
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钢水回磷量
1）普钢（钢种Q235为例）
钢水回磷量比较 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 40
钢水回磷量/ppm
13.6
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钢水回磷量/ppm
闸阀挡渣
挡渣塞挡渣
挡渣球挡渣
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2）优钢（以ML08Al为例）
钢水回磷量比较 35 30 31.1
钢水回磷量/ppm
25 20 15 10 5 0
合金收得率/%
85.00
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2）优钢（以ML08Al为例）
合金收得率比较 100.00 90.00 80.00 70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 87.40
84.10
合金收得率/%
锰收得率/% 铝收得率/% 18.20 14.40
闸阀挡渣
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六、控渣出钢工艺
根据出钢过程的不同阶段，要做到出钢前期避免下渣，出钢后 期快速、可靠、准确挡渣，实现控渣出钢。
1.1 避免出钢前期下渣
常规出钢操作：转炉摇到出钢位置的过程中，渣层漂浮在出钢 口上，在钢水开始流出之前，钢渣先流出出钢口，导致出钢前期 下渣。 本课题方案：通过在出钢前关闭出钢口加以避免。准备摇炉 出钢时，挡渣机构关闭，一旦摇到开始出钢的位置时，挡渣机构 打开。这样，就避免了出钢前期下渣。
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结 语



转炉出钢口挡渣机构装置性能良好，不受不规则的出钢口和炉 渣粘度的影响，对于各类钢渣都可以提供可靠的密封，能满足各吨 位转炉少渣、无渣出钢工艺要求，该开发设计是成功的。 试验达到了预定的目标，挡渣效果良好。配套基于图像处理与 红外热探测的下渣检测系统能实现自动挡渣出钢工艺，自动挡渣率 97%，总挡渣成功率达到100%，并且进入钢包内渣层厚度可控制在 <30mm之内。 该技术满足优质钢高质量、低成本的要求，为转炉流程生产优 质钢提供保证，同时实现了出钢过程自动化，因此本项挡渣技术具 有十分广阔的推广应用前景，具有显著的经济社会效益。
1、挡渣机构
本机构选用耐热性好的铸钢件和特殊材质的弹性元件，经过 120t转炉上使用，效果良好。能够适应高温烘烤，冷热交替的恶 劣环境，而不变形，不开裂。机构安装图如下：
120t转炉上ห้องสมุดไป่ตู้挡渣机构
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2、长寿命耐材
由于转炉炉渣 高温、高氧化性， 具有很强的腐蚀性， 因此开发相关的耐 火材料是该挡渣系 统的又一关键点。 经过了几千炉的冷、 热态工业试验，深 入分析挡渣耐火材 料材质，达到可以 满足生产的具体要 求。采用镶嵌镐质 材料，平均寿命15 炉。
耐材组成
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3、自动下渣检测系统
目前国外有使用电磁感应检测方法，该方法采用高温 材料将初级、次级两个线圈隔离，并且整体封装。根据注 流中钢渣的电导率远低于钢水的电导率，测量电磁场的差 别检测下渣。此种方法为消耗式测量，寿命不稳定，操作 繁琐。 本课题方案使用图像处理与红外 热探测技术来检测钢水注流中的钢渣， 给出挡渣机构开关的触发信号，以实 现控渣出钢。经过现场长期使用 (120t转炉约使用3200炉次)，下渣检 测成功率大于97%。
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在120吨转炉上的研发
设计阶段： 08.05.1～09.08.8
实验阶段： 09.11.16～10.3.16 试验炉数： 565
使用阶段： 10.3～
第一阶段
第二阶段
推广应用
试验目的： 1、试验整体更换闸阀机构， 降低更换时间。 2、制定完善的转炉出钢挡渣 技术操作规程。
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四、挡渣系统组成
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五、机构快速更换
机构的快速更换 对转炉冶炼有直接影 响，主要从机构初定 位方式，更换方式， 专用工具的选择、制 作等几方面的研究， 以达到快速在线更换 机构的目的。 120t转炉出钢口 挡渣机构选用在线、 离线更换的形式，机 构装拆方便，操作简 单，安全可靠。过程 约10-15分钟
机构快速更换
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七、挡渣技术指标
下渣量
挡渣方法 机构自动挡渣
渣层厚度 （mm）
26.8
推导下渣量 ( kg/t钢)
4.7
实测下渣量 ( kg/t钢)
2.0
挡渣塞挡渣 挡渣球挡渣
32.3 46.6
5.7 7.9
6.3 7.2
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挡渣成功率
挡渣成功率比较 120.00 100.00
挡渣成功率/%
100.00 89.10 70.10
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二、挡渣系统工作原理及技术难点
1、挡渣系统的工作原理
在转炉出钢口 末端安装闸阀系 统。通过自动下 渣检测系统来控 制液压闸阀快速 开启或关闭出钢 口，达到挡渣的 目的。
挡渣系统示意图
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2、技术难点






挡渣机构工作环境温度高（９００－１5００℃），温差大， 机构易变形，液压油缸和液压管路易被烧坏． 液压系统管路布置安装困难（与转炉同步旋转、不受冶炼 喷溅影响、原转炉托圈、耳轴无管路安装位置）． 温度高、挡渣机构重、安装精度高，因此挡渣机构更换难 度大，时间长，但必须满足转炉快节奏的生产要求． 转炉出钢过程环境恶劣，粉尘多，且受安装位置的限制， 自动下渣检测信号采集困难． 挡渣机构快速开启对液压系统的要求高（系统环境温度高、 压力高、管路易振动、易泄漏）． 钢水、炉渣氧化性强，对耐材的侵蚀严重。
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无渣出钢支出项
铝粒
硅钙线
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1.1.2 间接经济效益

为优质钢种开发提供有利条件
成功开发了ML系列钢种、中高碳钢系列钢种及中厚板系列钢种。

减少废品，提高质量
避免下渣回磷造成的钢水回炉、废品，并大幅度减少钢中的大型夹 杂物，提高钢水的质量，钢材产品质量无客户异议。 实现钢水的窄成份控制和窄温度控制，生产优质品种钢的质量合格率 高而稳定。
2
下渣的危害
增加钢水的回硫、 回磷量，影响钢坯 质量 增加钢中夹杂物 增加炉后铁合金的 消耗
下 渣 的 危 害
增加后续精炼工序 中合成渣的用量
增加后步精炼工序 处理时间
影响钢包等耐材的 寿命
3
控制下渣在钢铁生产中的重要性
以上六种因素直接影响到冶金生产的三个重要指标： 品种的开发 产品的质量 企业的效益 因此，目前国内外钢铁企业都在积极寻求减少出钢 过程中下渣的有效途径。
不足之处
投入的准确性及投入时机 难以把握，同时，还 受炉渣粘度大小、出 钢口侵蚀情况的影响， 挡渣效果不稳定
挡渣塞法
气动挡渣法
此法对出钢口形状和位置 要求严格，设备处于 出钢将近结束时，由机械 炉口极为恶劣的高温 装置从转炉外部用挡渣 状态下，易于损坏， 器喷嘴向出钢口内吹气， 不便维修，且价格昂 阻止炉渣流出。 贵，同时，气源、管 线在炉身、耳轴中布 置不便。
1
一、技 术 背 景 1、课题目的
随着钢铁行业的迅速发展，用户对钢材质量的要 求日益提高。因此，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。 钢水质量直接影响钢材的性能。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。转炉 出钢过程中如何降低下渣量是长期困扰钢铁行业的技 术难题，已经成为转炉冶炼特钢、优钢的制约因素。 本课题就是为了解决下渣量过大的难题。

提高出钢口、钢包耐材寿命 减轻炉下清渣劳动强度 出钢时间稳定,便于生产周期和出钢温降的控制
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1.3 社会效益
合金、石灰及耐材等原材料消耗下降，符 合国家节能减排的产业政策。
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九、推广应用前景
钢产量达到饱和而出现竞争格局时，各钢铁企业将会 逐步转向重视质量和成本的轨道，必将选择利润比较稳 定的优质钢生产。 该技术满足优质钢材料高质量、低成本的要求，为转 炉流程生产优质钢提供保证，同时实现了出钢过程自动 化，因此本项挡渣技术具有十分广阔的推广应用前景， 具有显著的经济社会效益。
下渣检测控制系统
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4、液压快速驱动系统
保证液压 系统在安全 可靠的前提 下运行，要 求尽可能提 高油缸的推 拉速度，以 便减少机构 开启与关闭 时间，降低 下渣量。
液压控制系统
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5、系统管网
为了安装本项目挡渣系统管网，需要 对现场条件进行考察和试验，还要制造实 物模型安装到转炉上模拟摇炉操作，以调 整同周围相邻设备(如汽化烟道)的空间关 系，更重要的是需满足高温、高压等恶劣 环境的要求。
4
2、国内外研究状况
常用挡渣方法
前挡渣 常用 挡渣方法 挡渣帽
挡渣球 挡渣塞
后挡渣 气动挡渣法 气动吹渣法 电磁挡渣法
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常用挡渣方法比较
挡渣方法
挡渣球法
示意图
挡渣原理
利用挡渣球密度介于钢、 渣之间，在出钢结束时 堵住出钢口以阻断渣流 入钢包内。 其比重与挡渣球相近，伴 随着出钢过程逐渐堵住 出钢口，实现抑制涡流 和挡渣的作用。
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降低耐材消耗
转炉渣具有强氧化性，下渣量大时，加剧 了出钢口和钢包等耐材的化学侵蚀，使出钢口 龄和钢包龄降低。使用该技术后，出钢口、钢 包寿命进一步得到提高。出钢口寿命高达150 炉。
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八、经济社会效益
1.1 经济效益 1.1.1 直接经济效益
控渣出钢收入、支出计算表 无渣出钢收入项
优质钢种 元/t钢 铝锰 精炼渣料 普通钢种 元/t钢， 硅锰 硅铁