马钢300t转炉挡渣工艺的优化与改进_蒋育翔
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2． 2 300 t 转炉挡渣镖法挡渣工艺
在出钢过程中，当钢水出到 2 /3 时，用挡渣镖 投放小车将挡渣镖投入到出钢口上方，挡渣镖镖 杆随钢水旋窝对准出口钢并定位，同时破坏出钢 涡流 卷 渣，当 钢 水 将 要 出 尽 时，挡 渣 镖 堵 住 出 钢 口，阻止炉内熔渣流入钢包。剩余钢水则从镖头 上的小槽中流净，完成挡渣操 作［2］。马 钢 300 t 转炉挡渣镖投放示意图见图 1 所示。
2） 制 定 合 理 的 定 位 角 度。通 过 3 号 转 炉 2011 年 11 月、12 月份生产的 918 炉数据统计，结 合现场试用情况，总结出不同出钢口阶段对应的 转炉倾动定位角度，见表 3。
3） 降低大臂抖动幅度。（ 1） 修改挡渣镖投放 标准，要求挡渣小车大臂下降到位后，静止等待 3 ～ 5 s，待其稳定后，方可投入挡渣镖。（ 2） 由于炉
作者简介： 蒋育翔（ 1968—） ，男，马鞍山钢铁股份有限公司第四钢轧总厂，高级工程师，博士，从事炼钢生产管理工作。
·18·
炼钢
第 30 卷
表 1 转炉常用挡渣法的对比
挡渣方法
工作原理
维护
红外检测到钢渣开始流出时，在线维护，维 护
气动挡渣 气动挡渣装置动作，挡渣臂从 成本较高，占 用
出钢口外部阻塞钢渣流出。 生产时间。
利用挡渣镖密度介于钢和渣之 离线维护，基 本
挡渣镖 间，实现抑制涡流和挡渣的作 无维护成 本，不
用。
影响生产。
在线维护，维 护
wk.baidu.com
滑板挡渣
以机械或液压方式开启或关闭 出钢口，达到挡渣的目的。
成本较高，占 用 生产时间。
投资 高 低
较高
使用成本 较高 低 高
综合评价 操作简 单，但 钢 水 和 钢 渣 易 四 处 溅 出，维护难 度 大，涡 流 卷 渣 明 显，挡 渣 效果波动大。 操作简单、成 本 低 廉，一 定 程 度 抑 制 涡流卷渣，挡 渣 成 功 率 高。对 出 钢 口 内口有一定损害。 可有效控制前期及后期下渣，挡渣成 功率近 100 % 。装置较复杂，在线更 换滑板占用作业时间，使用成本高。
Optimization and improvement of 300 t converter skimming process in masteel
JIANG Yuxiang，DENG Yong，XIONG Lei （ No． 4 Steel-making and Ｒolling Plant General，Ma’anshan
挡渣镖投入时机不当
挡渣镖使用初期，由于没有定量的出钢进程判断，投入时机把握不好， 导致挡渣镖不能准确投入。
表 3 转炉倾动定位角度设定表
流钢时间 定位角度
t≤6 min 268°
6 min ＜ t≤8 min 267°
t ＞ 8 min 266°
内温度高，大臂停留时间不能过长，为进一步降低
大臂抖动，对挡渣小车进行改造，通过增加大臂后
第1 期
蒋育翔，等： 马钢 300 t 转炉挡渣工艺的优化与改进
·19·
序号 1 2 3
表 2 挡渣镖投放失效原因分析
问题
原因分析
挡渣镖投放小车 纵 向 定 位 装 置 因用于小车定位的传感器定位板板可移动，很容易造成小车传感器位
存在缺陷
置误判，影响定位精度。
挡渣镖投放小车大臂抖动过大
因 300 t 转炉体积大，小车大臂长度达到 6 m，导致了大臂前端在下降 过程抖动较为严重。
通过进行气动挡渣技术攻关、调整摄像点位 置避免了出钢过程中大口下渣对钢渣分辨的干 扰、加强挡渣臂积渣清理以及喷嘴位置较准等方 法，一定程度上改善了气动挡渣效果。但是问题 依旧无法得到根本解决，对转炉生产制约明显。
针对上述问题，综合考虑大型转炉炉口大、炉 后空间宽阔的特点，经过充分论证，组织尝试挡渣 镖法挡渣。2011 年 11 月先在 3 号炉上试用，通 过一系列现场研究和改进，挡渣镖法使用率及挡 成率逐步改善，达到预期效果。
4） 通过观察红外线渣检测视频，发现使用挡
渣镖挡渣出钢过程中后期小口卷渣现象得到明显 抑制。
以及挡渣臂干净无结渣的条件下，能够很好地将炉 渣挡在炉内。但在 2007—2012 年的使用过程中， 气动挡渣方法常遇到以下问题： 1） 气动挡渣大臂、 喷嘴粘钢较为严重，清理难度大，影响挡渣效果。 2） 更换出钢口的定位精度无法满足挡渣需求。3） 挡渣时钢渣飞溅，伤及钢包车电缆和钢包底吹氩气 管道。钢包沿口及钢包车结渣严重，危及设备正常 使用和生产稳定。4） 在生产高品质的品种钢时，为 防止卷渣，通常采用炉内留钢水的挡渣作业方法， 因炉内留有较多钢水，影响溅渣护炉效果和钢铁 料消耗指标。5） 气动挡渣设备维护量大，占用生 产时间长，制约转炉生产作业率提高。
2 马钢 300 t 转炉挡渣工艺及优化
2． 1 气动挡渣工艺状况
马鞍山钢铁股份有限公司（ 以下简称马钢） 第四钢轧总厂炼钢区域主要由铁水预处理、炼钢、 精炼和连铸 4 个工序组成，主要装备有： 2 座 KＲ 铁水预处理装置，3 座 300 t 顶底复合吹炼转炉，2 座 LF 钢包精炼炉，2 座 ＲH 真空精炼炉，3 座直弧 形高效板坯连铸机。主要产品有汽车板、家电板 及管线钢、桥梁钢、船用钢等。300 t 转炉设计均 采用气动挡渣方法挡渣。该方法在出钢口面板完 好无损，喷 嘴 与 出 钢 口 对 中 准 确，出 钢 口、喷 嘴
由于每次投放挡渣镖时的转炉倾动角度不一 致，要准确地将挡渣镖投放到出钢口位置的垂直上 方还需要对投放时机、投放位置进行精准控制。操 作中易导致挡渣镖投放失效的主要原因见表 2。
2． 3 挡渣镖法工艺的改进
1） 改进小车定位装置。通过调节小车的的 感应器位置来进行定位，将定位板固定，避免了由 于定位不准造成的投入无效。
2014 年 2 月 第 30 卷 第 1 期
炼钢 Steelmaking
Feb． 2014 Vol． 30 No． 1 ·17·
马钢 300 t 转炉挡渣工艺的优化与改进
蒋育翔，邓 勇，熊 磊
（ 马鞍山钢铁股份有限公司 第四钢轧总厂，安徽 马鞍山 243000）
摘 要： 为减少出钢过程下渣、提高钢水质量及合金元素收得率，马鞍山钢铁股份有限公司第四钢轧总 厂对 300 t 转炉原气动挡渣工艺进行了优化，采用了挡渣镖法和气动挡渣法相配合的方法。现挡渣镖法 挡渣成功率达到 98 % ，出钢下渣量减少了 30 % 以上，平均回磷质量分数可控制在0． 003 % 以下，同时提 高了钢水收得率，改善了溅渣护炉和后续精炼效果，取得了较好的经济效益。 关键词： 转炉； 挡渣； 回磷 中图分类号： TF713． 7 文献标识码： B 文章编号： 1002-1043（ 2014） 01-0017-04
随着社会经济的发展，钢材消费结构正在发 生变化，市场和企业对低成本生产高洁净度钢水 提出了越来越高的要求。就转炉炼钢生产而言， 为生产 IF 钢、石油管线钢、硅钢、轴承钢、弹簧钢 等高附加值产品，减少转炉出钢时的下渣量是提 高钢水洁净度和降低生产成本的有效途径。
1 常用转炉挡渣工艺
目前国内外大中型转炉出钢挡渣采用较多的 方法是挡渣镖法、气动挡渣法及滑板挡渣法。各 种方法在投资、使用和维护等方面的优劣情况见 表 1［1］。
Iron and Steel Co． ，Ltd． ，Ma’anshan 243000，China）
Abstract： To reduce the slag outflow during converter’s taping，improve the quality of liquid steel，and increase the yield of alloy elements，the original pneumatic slag-stopping process for 300 t converter was optimized by applying the skimming dart combined with the pneumatic slagstopping technology in No． 4 Steel-Making and Ｒolling Plant General of Ma’anshan Iron and Steel Co． ，Ltd． Through the skimming dart technology，the successful slag-stopping reached to 98 % ，the quantity of slag outflow during taping was reduced by more than 30 % ，and the average mass fraction of rephosphorization could be controlled under 0． 003 % ． Meanwhile，the yield of liquid steel was increased，the effect of slag-splashing and subsequent refining was improved． As a result，better economic benifits were gained． Key words： converter； skimming； rephosphorization
端配重，大幅提高挡渣小车的操作稳定性。
4） 严格控制挡渣镖投入时机。考 虑 到 出 钢 过 程 现 场 环 境 较 差 ，噪 音 嘈 杂 ，在 炉 后 平 台 挡 渣 镖操作人员视线良好的范围内增设了声光报警 及倾动角 度 显 示 屏，当 摇 炉 工 摇 至 挡 渣 镖 加 入 角 度 时 ，可 根 据 现 场 实 际 情 况 启 动 预 报 警 ，通 知 挡渣镖操 作 人 员 及 时 进 行 挡 渣 镖 投 入 操 作，避 免错过时机。
初期由于现场条件限制和操作熟练程度等原 因，以及挡渣镖比重匹配和形状、出钢口大小和形 状、投放角度和时机选择等因素，挡渣镖挡渣的效 果并不十分理想，通过现场分析和工艺研究，摸索
图 1 马钢 300 t 转炉挡渣镖投放示意图
出了 300 t 转炉挡渣镖挡成率的操作要点和关键： 1） 挡渣时出钢口的位置角度与夹持机构上挡渣 镖的位置配合，现场将出钢位置角度以转炉倾动 角度进行预报和显示，夹持机构投放位置的调整 分别从纵向和横向 2 方面进行； 2） 每次更换出钢 口套管，出钢口位置都会有一定程度的偏移，必须 重 新 调 整 挡 渣 行 程，实 现 挡 渣 镖 与 出 钢 口 对 中； 3） 选择合理的挡渣镖设计，使镖头大小与凹槽深 浅与出钢口大小相配合［3］。
经过 2011 年 11 月至 2012 年 5 月，6 个多月 的攻关，挡渣镖挡成率不断提高，挡成率由初期的
90 % 稳定提高到 98 % ，满足了转炉出钢挡渣的 需要，并在 1 号炉、2 号炉全面推广使用。
3 挡渣镖法使用效果对比分析
3． 1 下渣总量得到有效控制
1） 如表 4 所示，使用挡渣镖法挡渣的炉次平 均回磷质量分数可以控制在0． 003 % 以内，比使 用气动挡渣的炉次平均回磷质量分数降低了 0． 001 % ，下渣量降低了近 30 % 。
2） 从图 2 可以看出，使用挡渣镖挡渣的炉次 回磷量比使用气动挡渣的炉次回磷量稳定，最大 回磷质量分数不超过0． 006 % ，平均回磷质量分 数0． 002 9 % ； 气动挡渣方法回磷量波动很大，最 大回磷质量分数为0． 012 % ，平均回磷质量分数 0． 003 9 % 。
挡渣方式 气动挡渣法
挡渣镖法
表 4 使用气动挡渣法和挡渣镖法转炉下渣量统计对比
钢种 MBTＲG00101
w（ P） 控制要求 /% ≤0． 020
样本数 54 55
平均回磷质量分数 /% 0． 003 9 0． 002 9
钢包渣层厚度 / mm 93 67
图 2 挡渣镖与气动挡渣回磷量的直方图
3） 吹氩站钢水进站含氧量更稳定，进站平均 w（ O） 挡渣镖法为0． 7 × 10 －6，气动挡渣法为12． 6 × 10 －6； 最大 w（ O） 挡渣镖法为22． 0 × 10 －6，气动挡渣法 为15． 7 × 10 －6。
在出钢过程中，当钢水出到 2 /3 时，用挡渣镖 投放小车将挡渣镖投入到出钢口上方，挡渣镖镖 杆随钢水旋窝对准出口钢并定位，同时破坏出钢 涡流 卷 渣，当 钢 水 将 要 出 尽 时，挡 渣 镖 堵 住 出 钢 口，阻止炉内熔渣流入钢包。剩余钢水则从镖头 上的小槽中流净，完成挡渣操 作［2］。马 钢 300 t 转炉挡渣镖投放示意图见图 1 所示。
2） 制 定 合 理 的 定 位 角 度。通 过 3 号 转 炉 2011 年 11 月、12 月份生产的 918 炉数据统计，结 合现场试用情况，总结出不同出钢口阶段对应的 转炉倾动定位角度，见表 3。
3） 降低大臂抖动幅度。（ 1） 修改挡渣镖投放 标准，要求挡渣小车大臂下降到位后，静止等待 3 ～ 5 s，待其稳定后，方可投入挡渣镖。（ 2） 由于炉
作者简介： 蒋育翔（ 1968—） ，男，马鞍山钢铁股份有限公司第四钢轧总厂，高级工程师，博士，从事炼钢生产管理工作。
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炼钢
第 30 卷
表 1 转炉常用挡渣法的对比
挡渣方法
工作原理
维护
红外检测到钢渣开始流出时，在线维护，维 护
气动挡渣 气动挡渣装置动作，挡渣臂从 成本较高，占 用
出钢口外部阻塞钢渣流出。 生产时间。
利用挡渣镖密度介于钢和渣之 离线维护，基 本
挡渣镖 间，实现抑制涡流和挡渣的作 无维护成 本，不
用。
影响生产。
在线维护，维 护
wk.baidu.com
滑板挡渣
以机械或液压方式开启或关闭 出钢口，达到挡渣的目的。
成本较高，占 用 生产时间。
投资 高 低
较高
使用成本 较高 低 高
综合评价 操作简 单，但 钢 水 和 钢 渣 易 四 处 溅 出，维护难 度 大，涡 流 卷 渣 明 显，挡 渣 效果波动大。 操作简单、成 本 低 廉，一 定 程 度 抑 制 涡流卷渣，挡 渣 成 功 率 高。对 出 钢 口 内口有一定损害。 可有效控制前期及后期下渣，挡渣成 功率近 100 % 。装置较复杂，在线更 换滑板占用作业时间，使用成本高。
Optimization and improvement of 300 t converter skimming process in masteel
JIANG Yuxiang，DENG Yong，XIONG Lei （ No． 4 Steel-making and Ｒolling Plant General，Ma’anshan
挡渣镖投入时机不当
挡渣镖使用初期，由于没有定量的出钢进程判断，投入时机把握不好， 导致挡渣镖不能准确投入。
表 3 转炉倾动定位角度设定表
流钢时间 定位角度
t≤6 min 268°
6 min ＜ t≤8 min 267°
t ＞ 8 min 266°
内温度高，大臂停留时间不能过长，为进一步降低
大臂抖动，对挡渣小车进行改造，通过增加大臂后
第1 期
蒋育翔，等： 马钢 300 t 转炉挡渣工艺的优化与改进
·19·
序号 1 2 3
表 2 挡渣镖投放失效原因分析
问题
原因分析
挡渣镖投放小车 纵 向 定 位 装 置 因用于小车定位的传感器定位板板可移动，很容易造成小车传感器位
存在缺陷
置误判，影响定位精度。
挡渣镖投放小车大臂抖动过大
因 300 t 转炉体积大，小车大臂长度达到 6 m，导致了大臂前端在下降 过程抖动较为严重。
通过进行气动挡渣技术攻关、调整摄像点位 置避免了出钢过程中大口下渣对钢渣分辨的干 扰、加强挡渣臂积渣清理以及喷嘴位置较准等方 法，一定程度上改善了气动挡渣效果。但是问题 依旧无法得到根本解决，对转炉生产制约明显。
针对上述问题，综合考虑大型转炉炉口大、炉 后空间宽阔的特点，经过充分论证，组织尝试挡渣 镖法挡渣。2011 年 11 月先在 3 号炉上试用，通 过一系列现场研究和改进，挡渣镖法使用率及挡 成率逐步改善，达到预期效果。
4） 通过观察红外线渣检测视频，发现使用挡
渣镖挡渣出钢过程中后期小口卷渣现象得到明显 抑制。
以及挡渣臂干净无结渣的条件下，能够很好地将炉 渣挡在炉内。但在 2007—2012 年的使用过程中， 气动挡渣方法常遇到以下问题： 1） 气动挡渣大臂、 喷嘴粘钢较为严重，清理难度大，影响挡渣效果。 2） 更换出钢口的定位精度无法满足挡渣需求。3） 挡渣时钢渣飞溅，伤及钢包车电缆和钢包底吹氩气 管道。钢包沿口及钢包车结渣严重，危及设备正常 使用和生产稳定。4） 在生产高品质的品种钢时，为 防止卷渣，通常采用炉内留钢水的挡渣作业方法， 因炉内留有较多钢水，影响溅渣护炉效果和钢铁 料消耗指标。5） 气动挡渣设备维护量大，占用生 产时间长，制约转炉生产作业率提高。
2 马钢 300 t 转炉挡渣工艺及优化
2． 1 气动挡渣工艺状况
马鞍山钢铁股份有限公司（ 以下简称马钢） 第四钢轧总厂炼钢区域主要由铁水预处理、炼钢、 精炼和连铸 4 个工序组成，主要装备有： 2 座 KＲ 铁水预处理装置，3 座 300 t 顶底复合吹炼转炉，2 座 LF 钢包精炼炉，2 座 ＲH 真空精炼炉，3 座直弧 形高效板坯连铸机。主要产品有汽车板、家电板 及管线钢、桥梁钢、船用钢等。300 t 转炉设计均 采用气动挡渣方法挡渣。该方法在出钢口面板完 好无损，喷 嘴 与 出 钢 口 对 中 准 确，出 钢 口、喷 嘴
由于每次投放挡渣镖时的转炉倾动角度不一 致，要准确地将挡渣镖投放到出钢口位置的垂直上 方还需要对投放时机、投放位置进行精准控制。操 作中易导致挡渣镖投放失效的主要原因见表 2。
2． 3 挡渣镖法工艺的改进
1） 改进小车定位装置。通过调节小车的的 感应器位置来进行定位，将定位板固定，避免了由 于定位不准造成的投入无效。
2014 年 2 月 第 30 卷 第 1 期
炼钢 Steelmaking
Feb． 2014 Vol． 30 No． 1 ·17·
马钢 300 t 转炉挡渣工艺的优化与改进
蒋育翔，邓 勇，熊 磊
（ 马鞍山钢铁股份有限公司 第四钢轧总厂，安徽 马鞍山 243000）
摘 要： 为减少出钢过程下渣、提高钢水质量及合金元素收得率，马鞍山钢铁股份有限公司第四钢轧总 厂对 300 t 转炉原气动挡渣工艺进行了优化，采用了挡渣镖法和气动挡渣法相配合的方法。现挡渣镖法 挡渣成功率达到 98 % ，出钢下渣量减少了 30 % 以上，平均回磷质量分数可控制在0． 003 % 以下，同时提 高了钢水收得率，改善了溅渣护炉和后续精炼效果，取得了较好的经济效益。 关键词： 转炉； 挡渣； 回磷 中图分类号： TF713． 7 文献标识码： B 文章编号： 1002-1043（ 2014） 01-0017-04
随着社会经济的发展，钢材消费结构正在发 生变化，市场和企业对低成本生产高洁净度钢水 提出了越来越高的要求。就转炉炼钢生产而言， 为生产 IF 钢、石油管线钢、硅钢、轴承钢、弹簧钢 等高附加值产品，减少转炉出钢时的下渣量是提 高钢水洁净度和降低生产成本的有效途径。
1 常用转炉挡渣工艺
目前国内外大中型转炉出钢挡渣采用较多的 方法是挡渣镖法、气动挡渣法及滑板挡渣法。各 种方法在投资、使用和维护等方面的优劣情况见 表 1［1］。
Iron and Steel Co． ，Ltd． ，Ma’anshan 243000，China）
Abstract： To reduce the slag outflow during converter’s taping，improve the quality of liquid steel，and increase the yield of alloy elements，the original pneumatic slag-stopping process for 300 t converter was optimized by applying the skimming dart combined with the pneumatic slagstopping technology in No． 4 Steel-Making and Ｒolling Plant General of Ma’anshan Iron and Steel Co． ，Ltd． Through the skimming dart technology，the successful slag-stopping reached to 98 % ，the quantity of slag outflow during taping was reduced by more than 30 % ，and the average mass fraction of rephosphorization could be controlled under 0． 003 % ． Meanwhile，the yield of liquid steel was increased，the effect of slag-splashing and subsequent refining was improved． As a result，better economic benifits were gained． Key words： converter； skimming； rephosphorization
端配重，大幅提高挡渣小车的操作稳定性。
4） 严格控制挡渣镖投入时机。考 虑 到 出 钢 过 程 现 场 环 境 较 差 ，噪 音 嘈 杂 ，在 炉 后 平 台 挡 渣 镖操作人员视线良好的范围内增设了声光报警 及倾动角 度 显 示 屏，当 摇 炉 工 摇 至 挡 渣 镖 加 入 角 度 时 ，可 根 据 现 场 实 际 情 况 启 动 预 报 警 ，通 知 挡渣镖操 作 人 员 及 时 进 行 挡 渣 镖 投 入 操 作，避 免错过时机。
初期由于现场条件限制和操作熟练程度等原 因，以及挡渣镖比重匹配和形状、出钢口大小和形 状、投放角度和时机选择等因素，挡渣镖挡渣的效 果并不十分理想，通过现场分析和工艺研究，摸索
图 1 马钢 300 t 转炉挡渣镖投放示意图
出了 300 t 转炉挡渣镖挡成率的操作要点和关键： 1） 挡渣时出钢口的位置角度与夹持机构上挡渣 镖的位置配合，现场将出钢位置角度以转炉倾动 角度进行预报和显示，夹持机构投放位置的调整 分别从纵向和横向 2 方面进行； 2） 每次更换出钢 口套管，出钢口位置都会有一定程度的偏移，必须 重 新 调 整 挡 渣 行 程，实 现 挡 渣 镖 与 出 钢 口 对 中； 3） 选择合理的挡渣镖设计，使镖头大小与凹槽深 浅与出钢口大小相配合［3］。
经过 2011 年 11 月至 2012 年 5 月，6 个多月 的攻关，挡渣镖挡成率不断提高，挡成率由初期的
90 % 稳定提高到 98 % ，满足了转炉出钢挡渣的 需要，并在 1 号炉、2 号炉全面推广使用。
3 挡渣镖法使用效果对比分析
3． 1 下渣总量得到有效控制
1） 如表 4 所示，使用挡渣镖法挡渣的炉次平 均回磷质量分数可以控制在0． 003 % 以内，比使 用气动挡渣的炉次平均回磷质量分数降低了 0． 001 % ，下渣量降低了近 30 % 。
2） 从图 2 可以看出，使用挡渣镖挡渣的炉次 回磷量比使用气动挡渣的炉次回磷量稳定，最大 回磷质量分数不超过0． 006 % ，平均回磷质量分 数0． 002 9 % ； 气动挡渣方法回磷量波动很大，最 大回磷质量分数为0． 012 % ，平均回磷质量分数 0． 003 9 % 。
挡渣方式 气动挡渣法
挡渣镖法
表 4 使用气动挡渣法和挡渣镖法转炉下渣量统计对比
钢种 MBTＲG00101
w（ P） 控制要求 /% ≤0． 020
样本数 54 55
平均回磷质量分数 /% 0． 003 9 0． 002 9
钢包渣层厚度 / mm 93 67
图 2 挡渣镖与气动挡渣回磷量的直方图
3） 吹氩站钢水进站含氧量更稳定，进站平均 w（ O） 挡渣镖法为0． 7 × 10 －6，气动挡渣法为12． 6 × 10 －6； 最大 w（ O） 挡渣镖法为22． 0 × 10 －6，气动挡渣法 为15． 7 × 10 －6。