转炉无渣出钢工艺技术的研究与应用(正式稿)

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1、三钢转炉无渣出钢工艺技术的研究与应用（福建三钢闽光股份有限公司）摘要本文介绍了三钢成功的开发出转炉无渣出钢工艺技术。通过研究设计转炉出钢口挡渣闸阀和自动下渣检测系统，实现少渣、无渣出钢的目的，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。关键词转炉无渣出钢下渣检测计算机快速更换闸阀使用寿命闸阀挡渣网管优化1引言在转炉炼钢生产中，出钢流入钢包的高氧化性渣会造成不利影响：(1)影响钢包耐火材料的寿命；(2)炉渣中硫、磷等有害成分重新渗透到钢水中，影响钢坯质量；(3)增加炉后铁合金的消耗；(4)增加后续工序中合成渣的用量；(5)增加后

2、步精炼工序处理时间；（6）增加钢中夹杂物。为了提高转炉挡渣效果，国内外在挡渣技术方面进行了深入研究。自1970年日本发明挡渣球挡渣出钢技术以来，各国为完善转炉出钢挡渣技术发明了几十种挡渣方法（1），目前还在进行不断地改进和完善。已知的转炉出钢挡渣方法有挡渣球法、挡渣塞法、气动挡渣法、挡渣棒法等。气动挡渣是采用电子示渣器对钢流监测，并根据检测信号用气动装置推动耐火材料塞子封堵出钢口进行挡渣。挡渣设备处于炉口极为恶劣的高温状态下，易于损坏，不便维修，且价格昂贵，同时，气源、管线在炉身、耳轴中布置不便。因此该技术在国内未能得到推广应用。其他挡渣法在出钢末期投入

3、，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。三钢随着品种结构调整步伐的加快，转炉出钢的下渣量直接影响高附加值优质钢的开发及钢质量的提高，尤其是要求具有较低的磷和硫含量及品位洁净的优质钢种，为此，2005年初福建三钢提出了转炉无渣出钢新的研究课题。2转炉无渣出钢工作原理据文献（2）介绍，转炉出钢初期下渣量约占流入钢包总渣量的15％，出钢后期下渣量约占总下渣量的65％，出钢完毕转炉复位时的下渣量约占总下渣量的20％。因此本项目研究必须解决出钢各阶段的挡渣任务，实现转炉无渣出钢。转炉无渣出钢工作原理是在转炉出

4、钢口末端设计闸阀系统，与自动下渣检测系统相结合，通过执行系统，采用液压控制的方式开启或关闭出钢口，达到挡渣的目的。83转炉无渣出钢工艺的研发内容按照技术先进、成熟、可靠的原则，进行挡渣闸阀设计、下渣自动检测、液压快速驱动、长寿耐材选用、机构快速更换、出钢自动控制等7项内容的研发。3.1挡渣闸阀设计由于出钢口所在的特定位置，易受高温恶劣环境和吹炼期间喷溅的影响，因此闸阀机构的设计，是本技术的关键之一。（1）闸阀设计样式为了闸阀机构安装、拆卸快捷方便，40t转炉出钢口滑动水口闸阀机构选用在线更换耐火闸阀的形式，在出钢口上安装示意图见图1。100t转炉出钢口滑

5、动水口闸阀机构及消耗件耐火材料均比40t转炉要大而重，若在线更换滑板砖，不但劳动强度大，更换时间长，而且存在安全隐患。为此，决定选用整体更换，将更换消耗件耐火闸阀的过程在离线进行，以缩短闸阀机构更换时间，在转炉出钢口安装示意图见图2。图140t转炉出钢口闸阀机构安装示意图8图2100t转炉出钢口闸阀机构安装示意图（2）材料的选用闸阀机构要能够承受高温烘烤，不严重变形，为此机构本体选择抗氧化，耐热性较好的铸钢件。3.2自动下渣检测为了实现准确检测和控制挡渣，必须避免人为因素的影响，挡渣过程采用自动下渣检测。国内目前使用电磁感应检测方法居多，该方法采用高温材

6、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。因此在本项目中使用图像处理技术来识别注流中钢水和钢渣，结合闸阀挡渣机构实现无渣出钢。本方案采用近红外热像仪、远红外热探测仪对注流热成像，并实时采集转炉生产过程中相关的工艺参数，包括：开氧信号、吹氧时间、转炉倾角等，在出钢时对注流热图像进行图像处理，当图像处理系统检测到注流含渣百分比超过设定值，且转炉倾角处于设定的出钢末期范围内，触发控制系统控制液压机构关闭闸阀，注流含渣量变化曲线如图3所示。8图3注流含

7、渣量变化曲线3.3液压快速驱动保证液压系统运行安全可靠的前提下，要求尽可能提高油缸的推拉速度，以便减少闸门开启与关闭时间，降低下渣量。（1）驱动油缸设计油缸长期处在高温环境中，尤其是在出钢时，受钢包中高温钢水的辐射，油缸需承受≥600℃高温烘烤。为此，设计时首选的是全水冷式油缸。（2）液压站设计液压泵站是转炉出钢口滑动水口闸阀的动力源，对闸阀的液压控制进行如下研发：a、具备快速关闭功能。b、滑动水口闸阀的开口度具备微调功能。c、液压系统能够满足连续运转的工矿要求3.4机构快速更换机构的快速更换对转炉冶炼有直接影响，研究主要从以下几方面的改进，来达到快速在

8、线更换机构目的。（1）各项专用工具的选择、制作（2）机构安装初定位方式的改进。（