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转炉挡渣出钢技术应用实践

魏宝森

(本钢板材股份有限公司，辽宁 本溪 117000)

摘 要：介绍挡渣帽、挡渣镖挡渣的原理和设备特点。本钢炼钢厂结合自身生产实际情况，采用了挡渣帽挡出钢前期下渣和挡渣镖挡出钢后期下渣的双挡渣方法，成功实现了出钢全过程的下渣控制。

关 键 词：转炉炼钢；挡渣；挡渣帽；挡渣镖

1 转炉出钢下渣主要形式

在转炉炼钢生产中，炉内的脱碳、升温以及磷、硫等有害元素的去除都与炉渣密切相关。转炉炉渣具有较高的氧化性，并富含磷、硫等有害元素。在转炉出钢过程中，如果炉渣随钢水流入钢包，不仅会增加钢水的脱氧及合金化难度，增加脱氧剂及合金消耗，还会引起钢包回磷及增加氧化夹杂物含量。

在转炉出钢过程中，由于熔渣密度小于钢水密度而漂浮于钢水液面上，因此转炉出钢时的下渣一般可分为3部分：前期渣，随着转炉倾动角度的增大，熔渣先于钢水到达出钢口位置，产生前期下渣，如图1(a)所示；过程渣，出钢过程中，尤其是中后期会出现钢水的涡流效应，造成涡流卷渣现象；后期渣，出钢后期，随着钢水的出尽，熔渣跟随钢水一起流入钢包，如图1(b)所示。在转炉出钢过程的所有下渣量中，前期渣量约占30%，由于涡流效应而从钢水表面带下的渣量约占30%，后期渣量约占40%［1］。

2 挡渣工艺介绍

为了有针对性地控制不同阶段的下渣，本钢炼钢厂180t转炉生产采用双挡渣法工艺，即采用挡渣帽挡出钢开始时的前期下渣，再用挡渣镖挡出钢快结束时的后期下渣。这两种挡渣方法综合使用，使挡渣效果明显提高，出钢后钢包渣厚一般可控制在80～90mm，有效降低了钢水回磷并为精炼处理等后续工序创造了良好条件。

2．1 转炉出钢前期的挡渣技术

转炉出钢前期，由于熔渣密度小于钢水密度，熔渣漂浮于钢水之上，随着出钢时摇炉角度的逐渐增大，熔渣会先于钢水到达出钢口区域进入钢包，造成下渣危害。针对这情况，本钢炼钢厂采用挡渣帽挡渣法阻挡这部分渣进入钢包。该法是在出钢前用钢钎把挡渣帽插入出钢口内，利用出钢口与挡渣帽之间的摩擦力阻止前期炉渣流出，当摇炉角度足够大且前期渣已经完全通过出钢口时，钢水便可冲开挡渣帽出钢。这种挡渣帽外部比较松软而内部坚实，采用耐火材料制成，其形状如图2所示。为适应出钢口在不同时期的直径变化，特将挡渣帽制成大、中、小三种型号。该挡渣帽由于其外表松软可较好地与出钢口的内壁结合，堵住出钢口后可产生较大的摩擦作用力来阻止前期炉渣的冲击，从而达到阻挡前期炉渣的目的。

由于出钢口的内部形状不断发生变化或者在挡渣帽安装、使用不当时，会造成挡渣帽与出钢口接触不好，摩擦力不够，从而发生出钢前期未到出钢位置挡渣帽便脱落的现象。近年来，出现了采用滑动水口挡渣的技术［2］。此法是在出钢之前关闭滑动水口，待转炉倾角足够大且钢水液面完全没过出钢口位置时，打开滑动水口，进行出钢操作。此法能较好地解决挡渣帽挡渣法存在的摩擦力不足等问题，实现了对出钢前期下渣的有效控制。

2．2 出钢过程中涡流卷渣的控制

出钢过程中会出现涡流卷渣现象，并且这种涡流卷渣速度会随着钢水液面的降低而迅速增加。针对此现象，有人研究并采用了“无涡流”出钢口技术［2］(其结构如图3所示)。该技术能较好地减少出钢过程中的涡流现象，从而达到控制下渣的目的。但在工业化应用中，该技术还有一些问题需要解决，因此目前尚未能广泛应用于实际生产中。

目前，对出钢过程中涡流卷渣的控制一般是采用挡渣镖挡渣法。挡渣镖导向杆的插入以及镖头上的凹槽与棱角可破坏“涡流效应”，从而减少卷渣下渣量。为了进一步减少出钢过程中的卷渣下渣量，应相应增加挡渣镖镖头凹槽的数量。但是，考虑到凹槽数量增加后，难以控制出钢结束时的抬炉时机，会出现抬炉时下渣量较大的现象，故目前仍选用3个凹槽。同时，为尽早控制卷渣，还应提前投入挡渣镖。挡渣镖投入时间提前后，由于炉内钢水较深，随着出钢过程中摇炉角度的变化，钢水会出现涌动加剧现象，从而影响挡渣镖的命中率。针对此现象，本钢炼钢厂将挡渣镖导向杆长度由原来的1000mm增至1200mm，加强了镖杆的导向定位作用，从而在减少涡流卷渣的同时又保证了挡渣镖的命中率。

2．3 出钢中后期的挡渣镖挡渣技术

2．3．1 挡渣镖挡渣工艺概述

转炉出钢后期，随着炉内钢水的减少，漂浮于钢水上的熔渣也随之流入钢包，造成下渣。针对此现象，本钢炼钢厂采用挡渣镖挡渣法来减少这部分钢包下渣量。在出钢过程中，当钢水量出到65%～75%时，投放小车将挡渣镖由炉口投到出钢口上方，利用挡渣镖的密度介于钢水与熔渣密度之间的特点，使挡渣镖漂浮于钢、渣之间。由于出钢过程中出钢口处会形成较强的涡流，挡渣镖下部较长的镖杆会插入出钢口内，起到定位作用，使挡渣镖不易位，同时，钢水流向下的冲击作用使挡渣镖不会倾斜，从而使其稳定在出钢口上方。当钢水快要出尽时，挡渣镖便落下封闭出钢口，阻止炉内熔渣流入钢包，而钢水则会从镖头上的小凹槽中流净，从而完成挡渣操作［3］。挡渣镖挡渣示意图见图4。

2．3．2 主要设备及参数

1)挡渣镖构成。挡渣镖由镖头和镖杆两部分构成。在使用时，镖杆插入出钢口内起到导向与定位作用，防止挡渣镖离开出钢口，从而保证挡渣命中率。挡渣镖的构成示意图见图5。挡渣镖镖头的密度为3．8～4．2g/cm3，介于钢水和熔渣密度之间。挡渣镖呈陀螺型，外侧有2～3个直径为15～25mm的凹槽，能够破坏钢水的涡流现象，减少涡流卷渣，并使挡渣镖塞住出钢口后仍能让出钢后期的残钢通过凹槽而流净。

2)挡渣镖投放装置。挡渣镖的投放是由悬臂杆夹持挡渣镖进入炉口，并准确地将挡渣镖插入出钢口内，然后悬臂退出转炉炉口至待机位。该装置主要由行走小车架及轨道、旋转工作平台、悬臂杆、气动夹持机构、液压升降机构和定位系统等组成，其主要参数见表1。

2．3．3 挡渣镖的使用及维护

挡渣镖在使用时，要把握好挡渣时出钢口角度与挡渣镖的位置。出钢口角度可根据操作台上显示的转炉倾动角度来调整、定位。而挡渣镖的位置确定则首先要保证装镖正确，夹持角度合理，其次还要根据出钢口的状态及时调整夹持机构的丢镖位置。出钢口更换后，必须重新调整挡渣镖的行程，确定新的投镖角度，保证挡渣镖与出钢口对中，从而保证挡渣镖的命中率。

出钢口在使用过程中，由于高温熔渣的不断侵蚀以及挡渣镖的机械撞击，出钢口内型将遭到破坏，会出现出钢口逐渐变大或不规整的现象，导致挡渣镖挡渣效果也随之下降。因此，在出钢口使用后期(约100次以后)，可根据出钢口内型将挡渣标镖头的凹槽由原来的3个改为2个，从而减少下渣路径，增大挡渣面积，保证挡渣镖挡渣效果。

3 结语

1)转炉出钢过程的下渣对钢水质量及后续工序处理都将带来极大的危害，在转炉出钢下渣量中，前期渣量约占30%，由涡流效应从钢水表面带下的卷渣量约为30%，后期下渣量约为40%。

2)采用挡渣帽或滑动水口技术，可有效控制出钢前期下渣，使用挡渣镖挡渣技术可控制出钢后期的下渣量。上述两种挡渣方法结合使用，可将钢包渣厚控制在80～90mm。

3)使用带凹槽的陀螺型挡渣镖挡渣法，可破坏出钢过程中的钢水涡流效应。为较好地控制出钢过程中的涡流卷渣量，应把握好挡渣镖挡渣时机，并适当加长导向杆长度以保证挡渣镖命中率。

4)要定期维护或更换出钢口，并根据出钢口的内型合理选用不同数量的凹槽，以提高挡渣镖挡渣的命中率及挡渣效果。

参 考 文 献

［1］   EnknerB，PasterA，SchwelbengerJ．新型VAFCON转炉挡渣系统［J］．钢铁，2002，37(8)：28－32．

［2］   孙兴洪，蒋小弟．宝钢炼钢厂转炉挡渣工艺技术的发展［J］．宝钢技术，2010(2)：58－62．

［3］   朱伟中，顾克井，田勇，等．转炉出钢挡渣改进实践［J］．钢铁研究，2003(3)：9－11．