孫岳琦，李超，馬鋒，王富亮，馬寧，趙自鑫，冉茂鐸

（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧 營(yíng)口 115007）

轉(zhuǎn)爐造渣制度是重要的轉(zhuǎn)爐冶煉制度之一。轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)中，需要通過造渣實(shí)現(xiàn)一系列冶金功能，包括：鋼水脫磷與脫硫、吸收反應(yīng)產(chǎn)生的氧化夾雜物、熔池保溫等[1-3]。 鞍鋼在轉(zhuǎn)爐熔渣控制相關(guān)技術(shù)方面開展了大量研究，如復(fù)吹優(yōu)化改善造渣，改進(jìn)冶煉中化渣工藝，對(duì)鋼水罐中熔渣改質(zhì)等[4-12]。但研究表明，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)熔渣具有氧化性高和雜質(zhì)元素含量高的特點(diǎn)，一旦進(jìn)入鋼水罐便會(huì)造成鋼水“回磷”，增加脫氧合金化材料的消耗，降低耐材壽命等不良后果[13]。 為防止轉(zhuǎn)爐下渣，國(guó)內(nèi)鋼企一般應(yīng)用下渣檢測(cè)設(shè)備和滑板，取得較好的擋渣效果[14-20]。

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司煉鋼部（以下簡(jiǎn)稱“鲅魚圈煉鋼部”）2008 年建廠，近幾年，轉(zhuǎn)爐陸續(xù)安裝滑板擋渣裝置，部分重點(diǎn)鋼種采用擋渣錐加滑板擋渣的“雙擋渣”模式，其他鋼種依然采用擋渣錐的擋渣方式。 生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，使用擋渣錐的擋渣成功率較低，為95.3%，擋渣失敗影響了生產(chǎn)成本和產(chǎn)品質(zhì)量。 為此，分析影響擋渣成功率的因素，并采取相應(yīng)優(yōu)化措施后，取得較好的實(shí)踐效果，對(duì)其他鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)中提高擋渣成功率有一定的參考意義。

1 擋渣工藝介紹

鲅魚圈煉鋼部擁有3 座260 t 頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐，擋渣工藝相關(guān)參數(shù)如表1 所示。

表1 擋渣工藝相關(guān)參數(shù)Table 1 Related Parameters of Slag Blocking Process

出鋼開始前安裝好擋渣錐元件，夾緊于擋渣車頭部。出鋼開始后擋渣車移動(dòng)到爐口附近，在轉(zhuǎn)爐出鋼中末期投入擋渣錐。出鋼結(jié)束后，使用工具將擋渣錐從出鋼口捅掉，結(jié)束擋渣操作。

2 影響擋渣成功率的原因分析

造成擋渣失敗的原因較多，對(duì)擋渣失敗爐次進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，認(rèn)為主要原因如下：

（1）擋渣錐投入位置不準(zhǔn)確

實(shí)際生產(chǎn)中，存在新出鋼或爐體角度偏差后擋渣錐投入失敗的情況。 主要原因是投入擋渣錐的前后、左右、上下位置不準(zhǔn)確，造成擋渣錐無法準(zhǔn)確落入出鋼口內(nèi)。

（2）擋渣錐作業(yè)準(zhǔn)備不充分

擋渣錐投入后，由于裝配不合理會(huì)導(dǎo)致?lián)踉F熔化，或者由于擋渣錐冷熱溫差大導(dǎo)致其炸裂。

（3）擋渣錐投入時(shí)機(jī)不合理

如果擋渣錐投入過早，擋渣錐在鋼水中時(shí)間長(zhǎng)，容易熔化； 如果投入過晚會(huì)出鋼混渣。

（4）轉(zhuǎn)爐爐口、爐型的形狀不規(guī)則

由于轉(zhuǎn)爐爐口積渣過多或過大，造成擋渣車前大臂無法順利進(jìn)入轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)，無法投放擋渣錐；轉(zhuǎn)爐出鋼口內(nèi)口附近不平，擋渣錐投入后未垂直坐在出鋼口內(nèi)部。

（5）終點(diǎn)氧含量控制不合理

高氧化性鋼渣對(duì)擋渣錐具有較強(qiáng)的侵蝕性，終點(diǎn)氧值過高時(shí)，會(huì)造成擋渣錐投入不久后熔化，未能起到阻擋下渣的作用； 低氧化性鋼渣粘度較大，流動(dòng)性差，擋渣錐容易被粘的鋼渣裹住，無法進(jìn)入出鋼口內(nèi)。

（6）終點(diǎn)渣量控制不合理

終點(diǎn)渣量過大時(shí)，擋渣錐不容易穿過厚渣層進(jìn)入出鋼口，影響了擋渣效果。

擋渣失敗原因占比情況見表2 所示。

表2 擋渣失敗原因占比情況Table 2 Percentages of Causes Leading to Failure of Slag Blocking%

3 采取的優(yōu)化措施

3.1 模擬出鋼過程確定擋渣錐投入位置

針對(duì)擋渣錐投入位置不準(zhǔn)確問題，采取如下措施：對(duì)新出鋼口、連續(xù)兩次投入失敗爐次進(jìn)行校驗(yàn)操作，模擬出鋼過程，擋渣錐安裝完成后，撂爐到-90°，點(diǎn)動(dòng)撂爐至-92°～-93°，切斷傾動(dòng)系統(tǒng)供電，保持轉(zhuǎn)爐角度不變，模擬操作出鋼時(shí)的擋渣錐投入過程。順利投入擋渣錐即為校驗(yàn)成功，同時(shí)記錄以下幾個(gè)位置：相對(duì)出鋼口的上下、左右及前后位置三個(gè)方向的具體點(diǎn)，并在地面、平臺(tái)墻面進(jìn)行標(biāo)記，以便實(shí)際生產(chǎn)中快速投入。

3.2 優(yōu)化擋渣錐投入作業(yè)準(zhǔn)備

在擋渣錐的耐火材料與金屬管的裸露結(jié)合部位使用耐火泥進(jìn)行涂抹，避免鋼液由縫隙侵入耐材中間，造成擋渣錐熔化；為避免擋渣錐內(nèi)部由于不干燥、溫度低造成炸裂問題，擋渣錐在投入前30 min 之內(nèi)完成烘烤，烘烤溫度控制在50～150 ℃，保證烘烤時(shí)間≥20 min。烘烤后在轉(zhuǎn)爐旁保溫，保持擋渣錐內(nèi)具有一定溫度。 擋渣錐烘烤制度見圖1所示。

圖1 擋渣錐烘烤制度Fig. 1 Baking System for Slag Blocking Awl

3.3 優(yōu)化擋渣錐投入時(shí)機(jī)

擋渣錐投入的角度和位置與校驗(yàn)作業(yè)結(jié)果一致，出鋼量（進(jìn)入鋼包鋼水重量/總鋼水重量）控制在70%～80%。 為避免鋼包內(nèi)火大影響判斷，投入擋渣錐與脫氧合金化、頂渣改質(zhì)作業(yè)不同時(shí)進(jìn)行。擋渣錐投入時(shí)機(jī)如圖2 所示。 為防止混渣，投入擋渣錐后，馬上進(jìn)行撂爐操作，撂爐檔位為1 檔，連續(xù)撂爐2°～4°（對(duì)應(yīng)圖2 紅框處），直到爐口將要淌渣時(shí)停止。

圖2 擋渣錐投入時(shí)機(jī)Fig. 2 Opportunities for Putting into Slag Blocking Awl

3.4 優(yōu)化轉(zhuǎn)爐爐口與爐型

保證轉(zhuǎn)爐爐口外側(cè)無大塊積渣，爐口爐襯磚內(nèi)側(cè)積渣厚度要求≤1.5 m；保證轉(zhuǎn)爐出鋼口所在的爐襯表面平整，無坑、溝，若發(fā)現(xiàn)相應(yīng)缺陷及時(shí)進(jìn)行噴補(bǔ)解決。

3.5 合理控制轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)氧含量

合理控制終點(diǎn)氧含量，實(shí)踐表明，氧值為0.03%～0.10%能較好避免擋渣錐熔化及鋼渣粘住擋渣錐的問題。

3.6 減少冶煉終點(diǎn)渣量

當(dāng)冶煉終點(diǎn)渣量>6 kg/t 時(shí)，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)后搖爐倒出一部分鋼渣，要求轉(zhuǎn)爐放渣角度≥88°，以爐口不淌出液態(tài)渣為原則，保證爐內(nèi)剩余鋼渣量達(dá)到下限值后抬爐出鋼。

4 取得的效果

采取上述優(yōu)化措施后，統(tǒng)計(jì)37 爐次數(shù)據(jù)，優(yōu)化前后渣厚控制和擋渣成功率對(duì)比見圖3。 由圖3 可以看出，優(yōu)化后鋼包內(nèi)平均渣厚由101 mm降低到89 mm，擋渣成功率由95.3%提高到97.5%，對(duì)實(shí)現(xiàn)鋼水潔凈化、控制鋼水回磷、降低脫氧合金化成本、提高鋼包耐材壽命等起到有利的作用。

圖3 優(yōu)化前后渣厚控制和擋渣成功率對(duì)比Fig. 3 Comparison of Slag Thickness Control and Success Rate of Slag Blocking before and after Optimization

5 結(jié)論

分析認(rèn)為，影響轉(zhuǎn)爐冶煉擋渣錐擋渣效果的主要原因有擋渣錐投入位置不準(zhǔn)確，擋渣錐作業(yè)準(zhǔn)備不充分，擋渣錐投入時(shí)機(jī)不合理，轉(zhuǎn)爐爐口、爐型的形狀不規(guī)則，終點(diǎn)氧含量及渣量控制不合理。 對(duì)工藝優(yōu)化后，提高了擋渣成功率，得到結(jié)論如下。

（1）生產(chǎn)前，應(yīng)及時(shí)清理爐口積渣，出鋼口附近爐襯出現(xiàn)問題立即修補(bǔ)； 冶煉終點(diǎn)氧值控制范圍為0.03%～0.10%； 冶煉終點(diǎn)渣量>6 kg/t 時(shí)進(jìn)行出鋼前放渣作業(yè)，轉(zhuǎn)爐放渣角度≥88°。

（2）擋渣前，改進(jìn)裝配、對(duì)擋渣錐烘烤保溫，避免了擋渣錐熔化、炸裂的問題；準(zhǔn)確校驗(yàn)擋渣錐投入操作，在轉(zhuǎn)爐-92°～-93°，出鋼量比例為70%～80%時(shí)投入擋渣錐，實(shí)現(xiàn)了擋渣錐的準(zhǔn)確投入。

（3）采取上述措施后，鋼包內(nèi)渣厚由101 mm降低到89 mm，擋渣成功率由95.3%提高到97.5%，對(duì)實(shí)現(xiàn)鋼水潔凈化、控制鋼水回磷、降低脫氧合金化成本、 提高鋼包耐材壽命等起到有利的作用。