转炉炼钢挡渣工艺简介
转炉车间溅渣操作要点11.19概要
转炉车间溅渣操作管理制度针对目前各班溅渣操作不统一,不能正确的通过溅渣来维护炉子,造成炉子频频告急,给厂部和车间带来极大的工艺事故和安全事故隐患,通过这几个月来对炉前工艺操作和终点控制情况,特对溅渣作出下规定:一、溅渣条件1、钢水必须出尽炉长、必须炉炉关注后大面的情况,不能出现凹坑或不平,必须观察出钢口位置高低,确保出钢口不高于后大面,保证每炉钢钢水都出尽,(如有钢水出不完的现象,跟班技术员、作业长、炉长必须在3炉钢内处理好保证炉渣的可溅性。
2、在出钢过程中,炉长、操枪工必须从炉后观察炉内炉渣情况,炉长需及时指导操枪工的调渣密度和用量,确保渣子不调死,保证溅渣时间和效果,并指导自己下一炉的化渣枪位和方法。
3、操枪工必须确定有正常的工作氮压和流量,确保溅渣过程效果。
4、值班长必须保证炉后有充份的丢补料,每炉钢保证在出钢过程中向炉内加入10-15包的丢补料(30kg(遇渣很粘时,可以少丢或不丢。
5、遇拉后吹严重时,操枪工必须先加入轻烧白云石或改渣剂来稠渣,稠渣后倒掉1/3再进行溅渣。
6、在钢水没出尽或溅渣发现炉口钢花很严重时,但炉况又很差时,溅渣枪位必须比正常高200mm以上,并且通过调渣来把渣子溅干。
二、溅渣操作要点1 、调渣工艺及要求调渣工艺是指在炼钢结束后,通过炉口观察炉渣状况,判定炉渣是否适宜溅渣。
如果炉渣过于稀,应加入少量改渣剂调整炉渣,增强炉渣的黏稠度,如果炉渣过热度高,炉渣稀,流动性良好,应加入少量轻烧白云石降低熔渣温度,提高炉渣黏度,使之更适宜溅渣的操作工艺。
(1直接溅渣工艺:即以炼钢过程中调整炉渣为主,炼钢后的渣较好适合溅渣基本不进行调渣,而直接进行溅渣操作。
要求铁水及原燃料条件比较稳定,吹炼平稳,终点控制准确,出钢温度低,终渣较好,适合出钢[C]>0.10%,出钢<1660℃的炉次。
(2出钢后调渣工艺:即在炼钢结束后,根据炉渣状况适当加入少量改渣剂或轻烧白云石用以降低炉渣过热度,提高炉渣黏度,改善炉渣的渣系使溅渣层更耐高温和侵蚀。
转炉炼钢钢渣处理概况
1文献综述1.1转炉炼钢钢渣处理概况1.1.1钢渣来源刚刚钢渣特指在炼钢过程时排出的熔渣，主要是指在吹炼过程中金属炉料中各元素被氧化后生成的氧化物、被侵蚀的炉衬料和补炉材料、金属炉料带入的杂质和为调整钢渣性质而特意加入的造渣材料，如石灰石、白云石、铁矿石、硅石等。
一般渣量是钢产量的8%~15%[1]。
钢渣的主要化学成分有：CaO、SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、MgO、MnO、P2O5、f-CaO，对于一些特殊的冶炼钢种，其钢渣中还含有V2O5、TiO2等。
钢渣中Fe的氧化物以FeO和Fe2O3形式存在，而以FeO为主，总量在25%以下。
如表2-1为常见各种钢渣的成分[2]。
表1-1钢渣的化学成分（%）钢渣的矿物组成与钢渣的化学成分有关，特别是取决于钢渣的碱度（CaO与SiO2的比）。
在我国主要以转炉炼钢为主，因此大部分钢渣为转炉炼钢渣。
矿物按下式反应：2（CaO·RO·SiO2）+CaO→3CaO·RO·2 SiO2+RO3（CaO·RO·SiO2）+CaO→2（2CaO·SiO2）+RO2CaO·SiO2）+CaO→3CaO·SiO2其中RO代表二价金属（一般为Mg2+、Fe2+、Mn2+）氧化物的连续固熔体。
在炼钢初期，碱度比较低，钢渣的矿物组成主要是钙镁橄榄（CaO·MgO·SiO2），其中的镁可被锰和铁所代替。
当碱度提高时，橄榄石吸收氧化钙变成蔷薇辉石（3CaO·RO·2SiO2），同时放出RO相（CaO·MnO·FeO的固熔体）。
再进一步增加石灰含量，则生成硅酸二钙（2CaO·SiO2）和硅酸三钙（3CaO·SiO2）。
在吹炼末期，氧化物增加的速度很快，这个时候，硅酸三钙（3CaO·SiO2）会随温度变化分解成硅酸二钙（2CaO·SiO2）和氧化钙（CaO），还会生成一部分铁酸二钙（2CaO·Fe2O3）。
转炉挡渣出钢
转炉挡渣出钢——让钢水更“洁净”随着我国国民经济的发展，对钢材的消费结构正在发生变化，加之众多企业日益关注转炉生产特殊钢，这些都对低成本生产高洁净度钢水提出了越来越高的要求。
就转炉炼钢生产企业而言，为生产IF钢(超低碳钢)、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，从而提高转炉钢产品的质量和档次，降低其生产成本最有效的途径。
有效挡渣亟待引起高度重视有效防止钢水回磷、回硫。
在转炉出钢时采取有效的挡渣操作，是改善钢水质量的重要举措，既可以减少钢水回磷、回硫，提高合金收得率，减少钢水中夹杂物，提高钢水洁净度，还可为后续精炼创造条件。
当在精炼过程进行造渣脱硫时，因钢水钢渣中含有10%～13%的SiO2和0.8%～1.0%的P2O5，钢水极易发生回硫和回磷现象，导致钢水成分超标形成废品。
减少脱氧剂及合金消耗。
在转炉出钢时采取有效的挡渣操作，不仅可以减少脱氧剂及合金消耗，减少钢包粘渣，延长钢包使用寿命，还可提高转炉出钢口区域耐材的使用寿命，降低炼钢产品的生产成本。
转炉出钢后钢包的钢渣成分与终渣成分基本一致。
若转炉出钢时挡渣效果不好，将导致钢包钢渣量加大。
如果钢水精炼过程中不对钢渣进行脱氧改性，则精炼后钢渣中的氧会扩散到钢中，造成钢中成分烧损，导致成分变差；或在钢中形成新的夹杂物，污染钢水使其质量恶化。
当对钢渣进行脱氧改性时，较大的顶渣量会消耗大量脱氧剂。
钢包钢渣中FeO含量通常为1O%～17%(平均按13%计算)，钢水精炼时，以使用铝脱氧剂为例，每100公斤顶渣消耗的铝脱氧剂为3.8公斤。
对于每天产钢100炉的炼钢厂，如果每炉出钢少出200公斤渣，则每年可节省脱氧剂消耗440万元。
挡渣塞成为挡渣产品主流多年来，国内外众多冶金工作者研究开发将钢渣进入量降到最低的技术和方法，除少渣、无渣冶炼工艺外，主要开发了各种挡渣技术和产品，以尽量减少转炉出钢后期涡流带出的钢渣量。
转炉炼钢工艺(溅渣护炉)
溅渣护炉的负面影响
吹炼终点[%C] ·[%O]积随炉龄变化情 吹炼终点 积随炉龄变化情 况
关于经济炉龄的问题
生产率、 生产率、成本与炉龄关系
溅渣护炉的优点
大幅度降低耐材消耗； 大大提高转炉作业率，达到高效增产目的； 投资回报率高； 溅渣护炉综合效益每吨钢约为2~10元。
溅渣护炉的负面影响
底吹透气砖覆盖渣层厚度与吹炼终点[%C] ·[%O]积的关 底吹透气砖覆盖渣层厚度与吹炼终点 积的关 系
溅渣护炉的负面影响
底吹透气砖覆盖渣层厚度与吹炼终点[%C] ·[%O]积的关 底吹透气砖覆盖渣层厚度与吹炼终点 积的关 系
炉渣粘度的控制
过低的炉渣粘度有利溅渣的操作,即易溅起、挂 渣且均匀,但由于渣层过薄,会在摇炉时挂渣流 落； 而粘度过大,溅渣效果差,耳轴!渣线处不易溅到, 且炉底易上涨,炉膛变形,所以粘度需要根据实 际情况合理调整； 炉渣过热度增高,粘度下降。
溅渣操作参数控制
为了在尽可能短的时间内将炉渣均匀喷 敷在整个炉衬表面而形成有足够厚度的 致密溅渣层。必须控制好溅渣操作手段， 即根据炉形尺寸，来控制喷吹N2气压力 和流量、枪位和喷枪结构尺寸等喷溅参 数。
其它参数
喷溅时间：通常为2.5~4min； 喷枪夹角：许多厂家的经验表明采用12 度夹角比较理想。
需要采取的其它措施
炉衬材质不能因实行溅渣护炉技术而降 低，对使用镁碳砖而言，其碳含量应控 制为下限； 控制和降低终渣FeO含量； FeO 合理调整终渣MgO含量； 提高溅渣层熔化性温度，降低炉渣过热 度； 降低出钢温度。
转炉滑板挡渣
表1 挡渣棒挡渣与滑动出钢口挡LF精炼造渣料、脱氧剂指标对比
转炉应用滑动出钢口控渣出钢技术，减少了转炉出钢 到钢包的下渣量，减少了脱氧剂和合金消耗，提高了钢水 洁净度和合金的收得率。经测算，去除滑动出钢口耐材等 运行费用，仅减少LF精炼造渣料及脱氧剂消耗，可降低吨 钢成本1.5-2.0元。
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板，实现转炉控渣出钢。
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图2 转炉下渣检测系统流程
钢水
钢渣
三、应用效果
目前，转炉滑板挡渣出钢技术，在三明转炉全部应 用。
采用转炉滑动出钢口控渣出钢技术，挡渣成功率100%，实 现了少渣、无渣出钢，钢包内平均渣厚，由使用挡渣棒（球 ）的115mm，减少到70mm以下，为低磷钢的开发提供了技术 支撑。 滑动出钢口控渣技术应用前后，LF精炼造渣料、脱氧剂、 精炼时间等指标对比情况，见表1。
一、工作原理及过程控制 1.工作原理:
下滑板
在转炉出钢口末端安
装滑动出钢口机构，通过
内水口 关闭状态
开启状态 上滑板
自动下渣检测系统来控制
滑动出钢口机构开启或关
闭出钢口，达到控渣出钢
的目的。
图1 滑动出钢口装置及滑板开关状态 效果图
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2.控渣出钢操作
在吹炼过程中，滑动出钢口处于打开状态；
准备出钢前，滑动出钢口关闭； 转炉倾角达到出钢位置时，滑动出钢口打开出钢； 出钢完毕，滑动出钢口关闭； 在转炉复位过程中，滑动出钢口打开，自动清理出 钢口内余渣。
转炉滑板挡渣
前 言
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，也是长期影响炼钢发展的难题之 一。下渣会造成一下危害：
增加钢水回磷量 增加钢中夹杂物 增加铁合金的消耗
【技术】典型的转炉挡渣方法
【技术】典型的转炉挡渣方法转炉挡渣出钢能有效地控制钢包下渣量，减少钢渣回磷，并减少脱氧铝的消耗，降低转炉冶炼成本，取得良好的冶金效果，经过多年发展，从最初简单的挡渣球发展到挡渣塞、滑动水口自动挡渣。
具体是：1、挡渣球挡渣是在出钢将结束时，使用机械臂将挡渣球在出钢口上方丢下，挡渣球降落在出钢口后阻断熔渣流入钢包。
挡渣球的形状为球形，其中心一般用铸铁块做骨架，外部包砌耐火泥料，可采用高铝浇注料或镁质浇注料制作，密度一般在4.2-4.5g /cm3。
采取挡渣球挡渣，挡渣效率在60% 左右，合金收得率在85% 左右，钢包下渣厚度在80- 120mm 之间。
2、气动挡渣是利用红外频率范围内钢水和炉渣的辐射不同，一旦出现下渣时会发出警报并启动挡渣器进行挡渣操作。
挡渣时，挡渣塞头部对出钢口进行机械封闭，端部喷射高压气体来防止炉渣流出。
采用气动挡渣，挡渣效率为60- 70%，合金收得率在90% 左右，钢包下渣厚度在70-100mm 之间。
3、滑动水口挡渣转炉出钢口滑动水口挡渣原理类似于钢包滑动水口控流系统，滑动水口挡渣装置安装在转炉出钢口本体外部，通过液压驱动系统和自动挡渣检测系统控制进行自动开启和关闭，实现少渣、无渣出钢的目的。
采用滑动水口挡渣，钢包下渣厚度小于40mm，甚至达到30mm 以下。
4、挡渣塞挡渣挡渣塞的形状为半球状，螺纹钢筋由中心垂直穿过，下部外包耐火材料作为导向杆，上部用于夹持器固定。
在出钢后期，机械臂将挡渣塞导向棒部分插入出钢口，半球部分悬浮于钢水与渣液界面上，当钢水流尽时，半球形部分适时堵住出钢口，从而防止熔渣流入钢包。
因半球体上有导流槽，可以抑制钢水发生涡流卷渣，当挡渣塞本体堵住出钢口后，残钢仍能通过导流槽流至钢包，故提高了钢水收得率。
采用挡渣塞工艺，挡渣效率可以达到90%以上，合金收得率可以达到95% 以上，钢包下渣厚度在40- 70mm 之间。
转炉炼钢挡渣工艺的应用及效益
为 提 高转 炉 挡渣 效 果 ． 国内外 在 挡 渣技 术 方 面 进 行 了深 入研 究 。 自 １７ ９ ０年 日本 发 明挡渣 球 挡 渣 出钢 以来 ， 国 为 完善 挡 渣 技 术 ． 明 了 十 几 种 挡 各 发 渣 方法 。挡 渣 出钢 的方法 有 ：１ 出钢前期 挡渣 ；２ （） （）
２挡 渣 工 艺 和 挡 渣 设 备 的 选 择
２１挡 渣 出钢的 必要 性 ．
转 炉炼 钢 中 ，钢水 的合 金 化 大 都 在 钢包 中 进
行 ， 转 炉 内 的高 氧化 性渣 流 入钢 包 会 导致 钢 液 与 而
它采 用 电子示 渣 器对 钢 流监 测 ． 根 据检 测 信 号用 并
气 动装置 将耐 火材料 塞 子封堵 出钢 口 挡 渣设 备处 于 炉 口极 为 恶劣 的高 温 状 态 下 ． 于 损 坏 ． 便 维 易 不
钢 渣 发生 氧化 反 应 ，造 成 合金 元 素收 得 率 降低 。 并
使 钢水 产 生 回磷 和夹 杂 物增 多 。同时 ． 炉渣 也 对 钢 包 内衬 产 生侵 蚀 ， 别在 钢 水进 行 吹 氩 等精 炼 处 理 特 时 ，要 求钢 包 中炉 渣 Ｆ Ｏ重量 低 于 ２ ｅ ％时才 有利 于 提高 精炼 效果
钢 包 中的渣 量 ）
出钢后 期 挡 渣 的方 法 有 ： １ （ ）气 动 挡渣 ； ２ 滑 （）
板 法挡渣 （ 称液 压挡 渣 闸） 也 。
出钢 后挡 渣有 ： 挡渣 罐挡 渣法 。 另外 ， 有 一 些 挡 渣方 法 ， ： 孔 出 钢 法 、 还 如 三 真 空 吸渣法 、 动撇渣 法 、 气 扒渣法 等 ， 未能 广泛应 用 。 目前 常用 的挡 渣 出钢 法 是 （ ） １ 耐材 制 品 挡 渣 ； （） ２ 气动挡 渣 ；３ 液 压挡 渣 闸挡渣 。 （） 气动挡渣是 ８ ０年 代 中期 奥 钢 联 开 发 成 功 的
转炉炼钢中的滑板挡渣技术
机械工程与自动化 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ
文 章 编 号 ：１６７２－６４１３５ Ｏｃｔ．
浅谈转炉炼钢中的滑板挡渣技术
王 君１，２
（１．河北联合大学 电气工程学院，河北 唐山 ０６３００９；２．唐山首信自动化信息技术有限公司，河北 唐山 ０６３０００）
图 １ 挡 渣 锥
（２）气 动 挡 渣、吹 渣 方 法：在 接 近 出 钢 结 束 的 时 刻 ，利 用 机 械 装 置 从 出 钢 口 侧 面 向 出 钢 口 内 吹 入 气 体 ， 阻止炉渣外流。其缺点是对出钢口的物理尺寸要求很 高 ，喷 吹 装 置 接 近 出 钢 口 ，容 易 损 坏 ，维 修 难 度 较 大 ，设 备 更 换 成 本 较 大 且 需 经 常 定 位 调 校 ，挡 渣 效 果 不 稳 定 。
设置一个操作箱用于 不 同 的 操 作 需 要：液 压 站 处 操 作 台 用 于 单 体 调 试 ，具 有 主 泵 和 备 用 泵 的 启 停 、加 热 器 和 冷 却 器 的 启 停 、滑 板 开 启 和 关 闭 等 所 有 操 作 ；炉 前 摇 炉 操作台和炉后操作台 用 于 现 场 的 开 关 滑 板、启 停 油 泵 等操作。 ３ 滑 板 挡 渣 系 统 的 数 据 通 讯 及 控 制 原 理 ３．１ 滑 板 挡 渣 系 统 的 数 据 通 讯
（２）过程出 渣：钢 水 液 面 高 过 出 钢 口 以 后 开 始 出 钢，此时钢水中会产 生 漩 涡 现 象 将 液 面 上 的 钢 渣 吸 入 钢 流 之 中 ，且 越 到 后 期 这 种 现 象 越 明 显 ，此 过 程 的 出 渣 量 大 约 占 总 出 渣 量 的 ３０％ 。
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龚 伟 东北大学钢铁冶金研究所 2006年9月 年 月
转炉出钢挡渣的必要性
可以减少钢水回磷,提高合金收得率 可以减少钢水回磷 提高合金收得率; 提高合金收得率 减少钢中夹杂物,提高钢水清洁度 提高钢水清洁度; 减少钢中夹杂物 提高钢水清洁度 可以减少钢包粘渣,提高钢包包龄 提高钢包包龄; 可以减少钢包粘渣 提高钢包包龄 同时可减少耐材消耗; 同时可减少耐材消耗 也可为钢水精炼提供良好的条件。 也可为钢水精炼提供良好的条件。
挡渣塞法
该装置呈陀螺形,粗端有 3个凹槽、6个棱角,能够 破坏钢水涡流,减少涡流 卷渣。其比重与挡渣球 相近,在4.5 ~ 4.7 g/cm3之 间,能浮于钢渣界面,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。
能抑制涡流的挡渣塞
挡渣料法
• 原理：此法也称硬吹或干渣吹炼法。 原理：此法也称硬吹或干渣吹炼法。 它是在吹炼结束时喷射一种固态混合 提高渣稠度,使渣局部或全部凝固 物,提高渣稠度 使渣局部或全部凝固 提高渣稠度 使渣局部或全部凝固, 以改变渣的流动性来挡渣;或在出钢 以改变渣的流动性来挡渣 或在出钢 口上部渣面投入粒状耐火材料,形成 口上部渣面投入粒状耐火材料 形成 块状堵塞物,防止渣流出 防止渣流出。 块状堵塞物 防止渣流出。
挡渣棒法
• 1983年日新制钢研究成功挡渣棒法。 • 挡渣棒吊在支臂上在炉内可以自由移动, 在即将出完钢时从转炉内部将出钢口塞 住,以挡住炉渣,如再配以荷重器、高频电 流信号,效果更佳。该装置操作与维护较 复杂。
其他Байду номын сангаас法
• • • • 出钢口吹气干扰涡流法 转动悬壁法 挡渣罐挡渣法 均流出钢口法
带保护外壳的红外摄像仪
工作原理
• 红外检测出钢下渣的工作原理是利用红 外频率范围内钢水和炉渣的不同辐射行 为。系统的部件(红外摄像仪微机显示屏 和评估装置)用以连续、实时监控和观察 出钢过程。一旦出现下渣就发出警报并 启动相应的闸板装置。如果没有安装闸 板装置,则系统就向转炉发出信号使其摇 回到更竖直的位置。
挡渣球法
• 原理 ： 利用挡渣球比重介于钢 、 渣之间 在 原理： 利用挡渣球比重介于钢、 渣之间,在 出钢将完时堵住出钢口以阻断渣流入钢包内。 出钢将完时堵住出钢口以阻断渣流入钢包内。 • 缺点：由于挡渣球通常是以随波逐流的方式 缺点： 到达出钢口,而由于钢渣粘性大 而由于钢渣粘性大,挡渣球有时 到达出钢口 , 而由于钢渣粘性大 , 挡渣球有时 不能顺利到达出钢口,或者不能有效地在钢 不能顺利到达出钢口 或者不能有效地在钢 水将流尽时堵住出钢口;另外又由于圆形挡 水将流尽时堵住出钢口 另外又由于圆形挡 渣球完全落到出钢口上,出钢口过早封堵的 渣球完全落到出钢口上 出钢口过早封堵的 几率显著增加,降低了钢水收得率 降低了钢水收得率。 几率显著增加 降低了钢水收得率。
电磁挡渣法
• 日本钢管公司发明了电磁挡渣法，在转 炉出钢口外围安装电磁泵，出钢时启动 电动泵,通过产生的磁场使钢流直径变细, 使在出钢口上方钢液面上发生的吸入涡 流的高度减低，可以有效的防止炉渣通 过出钢口流出。该公司在250t转炉上安 装了能产生约1500G磁场的电磁泵,挡渣 效果显著,出钢时间约20min,钢水温度几 乎不降低。
避渣罩法
避渣罩砌筑在出钢口 出钢时,钢水经耐 处 ,出钢时 钢水经耐 出钢时 材制成的避渣罩侧孔 流入出钢口出钢,由 于避渣罩顶部呈封闭 形式,阻碍了出钢口 上方涡流形成的条件, 上方涡流形成的条件 能有效地防止涡流卷 渣。
滑板法
原理：将类似盛钢桶滑动水口 耐火材料系统移植安装到转炉 出钢口部位,通过操作系统以机 械或液压控制的方式开启或关 闭出钢口,以达到挡渣的目的。 评价：这种装置挡渣效果较好, 但其成本较高。同时由于出钢 口所在的特定位置,使得安装与 拆卸均不方便,且易受吹炼期间 喷溅的影响。
气动挡渣法
主要设备包括封闭出钢口用 的挡渣塞和用来喷吹气体、 起动气缸以及对主体设备进 行冷却保护等所用的供气设 备。挡渣时,挡渣塞头对出钢 口进行机械封闭,塞头端部喷 射高压气体来防止炉渣流出。 此法在迅速性、可靠性和费 用等方面有明显优点。 宝钢第二炼钢厂转炉采用并配有炉渣检测装置,实 现了自动挡渣出钢。