滑板挡渣技术应用与探讨

供稿|刘国民 / Liu Guo-min

随着现代科技的高速发展，各种钢铁材料应用行业对现有钢种提出越来越苛刻的要求，尤其是钢中P、S等有害元素和夹杂物含量要求越低越好。为了能够冶炼出满足要求的优特钢及成份含量极窄的钢种，更要严格控制钢中P含量及夹杂物含量。要达到上述要求就必须尽可能的减少转炉出钢下渣，控制转炉渣进入钢包的量。安钢第二炼轧厂建厂以来使用挡渣棒挡渣，由于挡渣棒在出钢口中、后期挡渣效果差，严重制约了优质钢种的开发。

图1 转炉滑板机构出钢口示意图

2010年9月，安钢第二炼轧厂根据现场应用需求，首先在3#转炉引进滑板挡渣技术，并结合现场实际情况，克服老转炉设备限制，对相关设备进行了适应性改造，成功实现转炉滑板挡渣应用。根据3#炉滑板挡渣系统的成功应用经验，1#炉和2#炉也分别于2012年1月和2012年3月进行滑板挡渣改造。通过生产实践证明，设备改造后，渣层平均厚度可控制在30 mm以内，显著提高脱氧剂的综合利用率(低碳钢尤为突出)，降低造渣料的消耗；可实现不倒炉出钢，有利于解决炉机不匹配问题；无渣出钢避免了高氧化渣的混冲现象，有利于控制钢中夹杂物数量、种类、形状和尺寸，减少了钢水回磷量。由于实现了无渣出钢，杜绝了LF过程炉渣回磷(LF回磷率可控制到≤0.001%)，可提高高磷低成本合金替代高档合金的比例，有利于合金成本的降低，高端品种尤为突出；可提高出钢口寿命，降低耐材消耗成本。

转炉滑板挡渣设备挡渣方法的原理

转炉滑板挡渣是应用钢包滑动水口机构的工作原理，针对转炉高温、高粉尘、急冷急热环境优化设计后，移植到转炉出钢口部位。在现有转炉出钢口法兰上安装基准板、联结板部件，滑板挡渣机构本体安装于联结板，通过操作系统以液压控制的方式开启或关闭出钢口，以达到挡渣的目的。采用机构在线整体更换技术，可将更换时间控制在15 min之内，满足转炉与连铸生产的匹配。机构离线开启，实现机构内滑板砖的更换。

图2 转炉滑板挡渣系统装配图

转炉滑板挡渣系统生产过程中存在的问题及优化改造

滑板挡渣液压系统不稳定，液压缸使用炉数低，更换周期短

◆ 存在的问题分析

转炉挡渣机构液压系统问题主要表现在液压缸动作慢，密封容易烧损，液压系统动作时震动大等。这些问题均需要停炉检修或更换相关部件，导致转炉停炉。安钢大高炉投产后，转炉生产与大高炉的正常出铁对接，转炉停炉，将直接影响整个铁前生产，严重时，甚至可以憋停大高炉，给整个公司生产带来严重的经济损失。

液压系统故障，主要包括以下几个方面：

液压缸动作慢，打开和关闭滑板不及时。滑板打开相对较慢，滑板关闭较早钢水利用率降低，增加成本；若关闭不及时钢渣会流入钢水中影响钢水成分；所以要求一个合适的开关时间，滑板系统投入使用初期滑板打开时间为1.5 s，由于打开时间较长，生产工人极不容易掌握开闭时间，给转炉生产带来极大不便。

液压缸密封容易烧损，寿命短。我厂原转炉所用滑板挡渣液压缸防护设计不合理，特别是缸头处无任何防护，造成液压缸前段密封经常性碳化，这也是液压缸漏油的主要原因。液压缸前段密封碳化是由于裸露在缸体外的缸杆受热辐射后温度升高，缸杆将热量传递到前段密封上，导致前段密封碳化漏油。液压缸冷却水管为DN20硬管，该冷却管由于靠近高温炉体，管内容易结垢，堵塞管道，导致冷却水流量不足，无法保证液压缸冷却效果。

液压系统不稳定，震动大。滑板打开与关闭要求时间极短，对液压缸来说形成快速、大流量、短行程的液压动作，快速的打开关闭对液压系统产生强烈的液压冲击，导致液压缸更换频繁，因控制阀块布置在站内油箱上，液压冲击造成的管路振动会延伸至液压站内。另由于该系统中间管路及站内管路连接均为硬管连接，强烈的振动导致站内阀台经常多处漏油，不但产生巨大的油耗，还给维修工人带来很大的工作量。同时由于强烈的震动中间管路与管夹连接处产生磨损，带来很大的安全隐患。

◆ 液压系统优化改造

针对转炉挡渣机构液压系统问题，技术人员对数次故障的现象、原因及处理方法进行了认真的分析，并参照设备设计性能参数进行比对，经综合分析研究后，采取了以下几方面的措施。

增加液压缸缸径，提高液压缸动作速度。针对此情况，考虑到该液压系统主泵使用的是恒压变量泵，增大液压缸的直径，在压力恒定的情况下，即增大了系统的流量，同时提高了液压缸动作的速度，经计算将液压缸直径由原来的125 mm改为140 mm，最终将开闭时间定在0.8～0.9 s之间，满足了现场生产的需要。

为防止液压缸被烧损，采取了如下措施：(1)加大冷却水管通径，充分保证冷却效果，有效延长液压缸使用寿命，改造后液压缸缸体温度大大降低，冷却效果明显加强；(2)用钢板、槽钢制作液压缸整体活动式防护罩，防止辐射、钢渣对液压缸损坏。

为减低液压系统震动大的问题，采取了如下措施：将阀台A/B出口硬管连接改为软管连接，考虑到最佳的吸收阀台振动的效果将软管改在出阀台1 m处，由于原管路为φ38 mm的硬管，但考虑到软管若为φ38 mm四层高压软管比较硬，软管更换维修时很不方便，所以将软管做成了φ38 mm的接头(M64的螺纹)，管体为φ32 mm的管子。经过此项改造有效的改善了站内阀台漏油情况。其次，为了降低中间管路振动在旋转接头前增加两个10 L蓄能器，有效地缓解了管路振动。

图3 滑板挡渣结构液压室布置图

滑板挡渣机构冷却系统不完善，机构容易烧损

◆ 存在的问题分析

由于滑板挡渣机构原设计问题，机构冷却系统设计不足或存在缺陷，导致机构液压缸和机构本体容易烧损。问题主要包括：

液压缸缸头防护不足，液压缸烧损严重。由于液压缸缸头原设计未考虑防护，炉体及出钢口高温直接辐射在液压缸缸头上，导致液压缸密封容易烧损、缸杆变形严重，液压缸寿命低。投产初，每条液压缸平均使用寿命仅为300炉左右，严重影响了转炉的正常生产，且每次更换液压缸时间为4 h，给转炉正常生产带来了极大的负面影响。

液压缸冷却水管管径小，冷却水流量不足，液压缸温度高。投用之初，液压缸冷却水管管径为DN20流量仅为20 m3/h，导致液压缸温度一直在80 ℃，极易烧损。

滑板挡渣机构无整体防护罩，钢渣容易溅在机构上，烧损滑板挡渣机构。由于原设计未考虑转炉生产或出钢时溅渣，导致只要转炉溅渣，部分热钢渣直接溅在挡渣机构上，烧损挡渣机构。

◆ 滑板挡渣机构冷却系统优化改造

针对滑板挡渣机构冷却系统不完善，机构容易烧损的问题，我们采取了下列措施。

在液压缸上方增加防护罩，并及时清理防护罩上的积渣，每次利用检修时间对防护罩进行检查维护，确保高温钢渣不掉在液压缸上，并有效避免了出钢口和炉体的高温辐射，达到保护液压缸缸体和缸杆的目的，有效延长液压缸的使用寿命。

针对液压缸冷却水管管径小，冷却水流量不足，液压缸温度高的问题，我们对液压缸冷却系统进行了改造，将液压缸冷却水管管径由原来的DN20增加至目前的DN40，流量由原来的20 m3/h增加至目前的420 m3/h，液压缸温度由原来的80 ℃降低到20 ℃，有效降低了因冷却能力不足而造成的液压缸烧损数量。

针对滑板挡渣机构无整体防护罩，钢渣容易溅在机构上，烧损滑板挡渣机构的问题，我们在滑板挡渣机构上增加了防护板，有效降低了转炉溅渣对机构的损坏，并减少了出钢口和炉体的高温辐射，大幅度提高了滑板挡渣机构的使用寿命。

滑板挡渣机构设计存在缺陷，更换机构困难

◆ 存在的问题分析

滑板挡渣机构投用之初，由于未考虑现场使用实际情况，部分零部件布置不合理，导致机构容易损坏，且给更换机构或检修造成了很大困难。主要包括以下方面：

原设计液压缸液压硬管接头与液压硬管接头间采用嵌入式密封。一旦密封损坏，更换密封时，由于两接头间可调间隙小，仅为10 mm，无法快速将该密封取出，需将两侧接头拆下，取出损坏密封再安装新密封，回装接头。该维修工序需1 h，既给生产协调带来了不利影响，也增加了维修工人劳动强度。

滑板挡渣缸油路法兰和水路接头焊接在同一侧，且维修空间狭小，更换滑板缸时拆装极为困难，更换时间在4 h左右。

滑板挡渣机构两侧防护板原设计为焊接式，每次检修机构，需将两侧防护板割开取下，检修结束，还需将两侧防护板焊接，每次需耗时1 h。

◆ 滑板挡渣机构本体优化改造

针对滑板挡渣机构设计存在缺陷，更换机构困难的问题，采取了如下措施：

针对液压缸液压硬管法兰间密封不易更换的问题，我们对两侧法兰进行了改造，将原来的法兰上凹槽改成平面法兰。更换密封时，只需将两侧法兰分开，取出旧密封，将新密封用润滑油粘在一侧法兰上，压紧法兰，拧紧螺栓即可。改造后，更换该密封时间由原来的1 h缩减到目前的20 min。

图4 液压缸硬管法兰图

针对滑板挡渣缸油路法兰和水路接头焊接在同一侧，维修空间狭小，更换滑板缸时拆装极为困难的问题，我们对液压缸的液压管、水管进行了改造，把水管分别布置在机构的两侧，解决了更换机构困难的问题。

针对滑板挡渣机构两侧防护板不好拆装的问题，我们对防护板结构进行了改造，将焊接式防护门改成外侧为转轴式支撑，内侧为卡套式门扣的结构，检修机构时，只需将卡套打开，就可快速、简便的开关防护板，拆装该防护板的时间由原来的1 h减低到目前的5 min。

滑板挡渣系统优化改造后产生的效果

转炉滑板挡渣系统优化改造后，提高了转炉滑板挡渣系统工艺操作和设备运行的可靠性和稳定性，生产效率显著提高、创造了可观的经济效益、同时还节约了大量的备件采购资金，为降低事故，减轻职工劳动强度，提高经济技术指标和产品质量创造了有利条件，通过改造，经核算，全年可创造效益470.6万元，节省更换和检修滑板挡渣机构零部件时间共计1404 h。

结束语

通过对滑板挡渣系统的优化改造，安钢第二炼轧厂三座转炉滑板挡渣机构已经能成熟的应用于转炉炼钢生产，对该厂实现转炉自动化炼钢、顺利承接大高炉投产奠定了坚实的基础，在国内外具有一定的推广价值。

[1] 张风雷， 连和平， 冀慧， 等. 安钢150t转炉滑板挡渣技术的应用与研究. 中国设备工程， 2012， (5)： 57