滑板挡渣技术在石横特钢炼钢系统的应用实践

贾培刚

（山东石横特钢集团有限公司 炼钢厂，山东 肥城271612）

1 前言

为提高钢水质量，减少下渣量，实现降本增效，石横特钢炼钢厂及时引进了国内先进的滑板挡渣技术，并在二炼钢应用实践。但随着公司进行品种开发的调整，滑板挡渣的应用对生产节奏、综合效益产生了一定的制约。炼钢厂技术科对滑板挡渣技术进行了研究、改进。为降低生产成本，对各种挡渣工艺进行了综合对比，确定了在保证钢水质量前提下最佳的挡渣组合，达到了公司效益最大化。

2 滑板挡渣技术应用效果

随着国家现代化建设的高速发展，对钢材质量的要求日益提高，钢中磷硫等有害元素和夹杂物含量要求也越来越苛刻，生产高质量、高技术含量、高附加值的优钢产品成为钢铁企业的必然选择。转炉滑板挡渣技术是最近几年发展起来的新技术、新工艺，通过红外下渣检测技术与PLC控制技术相结合，实现出钢过程的自动判渣和挡渣。转炉滑板挡渣技术随着炼钢工艺不断改进，而日趋成熟，挡渣成功率高，挡渣效果优良，已得到国内各大钢厂的认可［1］。石横特钢二炼钢车间为了开发电力角钢D级钢、精轧螺纹钢等高质量的钢材，引进吸收了转炉滑板挡渣技术，取得了较好的效果。

2.1 回磷测算

采用滑板挡渣技术后，转炉下渣大幅减少，降低了钢水回磷，减轻了转炉脱磷负荷，从而降低造渣材料消耗、减少后吹危害。为验证控磷效果，要求使用双挡渣，即出钢前关闭滑板，待钢水漫过出钢口后打开滑板，根据下渣检测装置发现下渣后，立即关闭滑板，经对试验炉次进行统计，采用滑板挡渣回磷平均0.001 6%（回磷量=坯样平均磷含量-转炉终点出钢平均磷含量）。根据统计炉数回磷量绘制回磷量波动图形，如图1所示。

图1 回磷量波动情况

2.2 留钢量测算

滑板挡渣红外线只要能检测到下渣就立即关闭滑板，这样能够非常有效阻止渣子进入钢包，但是也导致了炉子内留有钢水钢量，为此，为检验滑板挡渣炉子内留钢量，拿出1个钢包车渣盆渣子作为验证，具体为试验滑板挡渣时不再留渣，借助下渣检测装置，见渣后立即关闭滑板，之后炉子不允许倾动，静止10 s，开动钢包车渣盆至出钢口下，打开滑板借助下渣检测系统，待炉子内钢水出至渣盆后，关闭滑板。该渣盆由焖渣车间单独处理，产生的渣钢必须经过计量，以检测炉子内的留钢量。经过统计计量，试验炉次共产生渣钢5.11 t，平均每炉留钢量约464 kg。

2.3 合金收得率测算

因挡渣效果较好，钢包内氧化渣降低，可降低脱氧剂消耗以及提高合金收得率。通过统计计算使用滑板挡渣生产的31炉钢，硅锰合金，硅收得率为83.7%，锰的收得率为93.16%。硅锰回收率情况如图2所示。

2.4 其他应用效果

1）钢包内下渣量减少后，降低了精炼钢种在精炼炉对钢包内氧化渣的改质，可进一步降低精炼炉电极消耗、电耗、精炼渣耗等成本，对钢包的使用、钢包透气砖等均有利。

2）提高钢水质量。钢水质量属于隐形效益，因下渣率降低，钢水质量得到提升，下游钢材质量才有所保障，可提高公司市场竞争力。

3）生产过程中滑板挡渣机构件需要更换，按照合同要求双挡滑板使用寿命为15炉，单挡滑板使用寿命为18炉，2018年5月份二炼钢更换滑板22次，平均用时10.13 min。

4）使用滑板挡渣炉子内留钢量较大，与大转炉相比，出完钢后，炉子内的留钢量占渣子的比例较大，不利于溅渣护炉，会造成炉况较差，炉体维护费用升高。

图2 硅锰回收率

3 其他挡渣方式的挡渣情况

随着钢材市场需求的增加，吨钢利润十分显著，公司对钢材品种进行了适当调整以及炼钢厂实施降低铁比增产、缩短冶炼周期等措施，最大限度的提高产量，但滑板的寿命属性决定了每天要更换3次滑板，影响1.5～2炉钢产量，增产和更换滑板减产之间产生了矛盾，不利于二炼钢产能的释放，为此炼钢厂技术科对滑板挡渣效益情况与其他几种挡渣方式效益进行了对比验证。

技术科确定其他以下4种挡渣方式：方案1，采用滑板挡渣技术。方案2，滑板挡渣使用双挡，出钢前关闭滑板，待钢水漫过出钢口后打开滑板，根据下渣检测装置发现下渣后，停顿1～2 s，待炉子内钢水全部流入钢包后再关闭滑板。方案3，使用挡渣锥+挡渣塞挡渣。方案4，前挡使用滑板，阻止第一股渣子进入钢包，后挡使用挡渣锥，保证炉子内钢水全部流入钢包。

3.1 回磷测算

4种挡渣方案回磷率统计如表1所示。

表1 4种挡渣方案回磷率统计

3.2 留钢量测算

方案2。滑板挡渣使用双挡，出钢前关闭滑板，待钢水漫过出钢口后打开滑板，根据下渣检测装置发现下渣后，停顿1～2 s，待炉子内钢水全部流入钢包后再关闭滑板。后续处理产生的渣钢量为1.298 t，平均每炉留钢量约68.3 kg。

方案3。挡渣锥挡渣时锥体压在出钢口内侧喇叭口上，钢水从挡渣锥缝隙流至钢包内，炉子内基本没有钢水留存，所以使用挡渣锥挡渣时，炉子内的留钢量很少，经统计平均留钢量35 kg/炉。

方案4。前挡使用滑板，后挡使用挡渣锥，炉子内留钢量为35 kg/炉。

其他挡渣方案折合吨钢留钢量如表2所示。

表2 其他挡渣方案折合吨钢留钢量统计

3.3 合金收得率测算

4种挡渣方案硅锰回收率如表3所示。

表3 4种挡渣方案硅锰回收率统计

4 成本测算

4.1 直接挡渣成本

计算条件。1）经炼钢厂技术科长期统计计算转炉脱磷0.001%综合成本为0.346元/t。2）留钢量多导致产生渣钢量造成成本升高，转炉加工费用以及炉渣处理费用合计综合成本折合0.46元/kg。3）经炼钢厂技术科长期统计计算转炉硅锰合金，硅回收率每提高1%影响成本降低0.304元；锰回收率每提高1%影响成本降低1.097元。

为便于比对成本，以方案3为基准，对比测算其余3种方案的成本。方案1较方案3挡渣成本升高0.37元/t；方案2较方案3挡渣成本升高3.71元/t；方案4较方案3挡渣成本升高0.49元/t。

4.2 因挡渣方式不同影响对产量影响的成本计算

滑板挡渣生产过程中滑板挡渣机构件需要更换，按照合同要求双挡滑板使用寿命为15炉，单挡滑板使用寿命为18炉。经统计，2018年5月份二炼钢更换滑板22次，平均用时10.13 min，滑板使用寿命为18炉，5月份二炼钢生产炉数为1 345炉，如全部使用滑板需更换75次，影响时间为759.75 min，二炼钢机时产量按2.30 t/min计算，影响产量降低1 747 t。5月份二炼钢产量为81 721.455 t，影响效益降低10.69元/t。

方案3出钢口寿命平均约440炉，生产炉数按1 345炉计算，则需要更换3.06次，每次更换时间平均120 min，则合计影响停机366.827 min。二炼钢机时产量按2.30 t/min计算，影响产量降低843.68 t，5月份二炼钢产量为81 721.455 t，影响效益降低5.16元/t。

通过以上滑板挡渣对比，方案3因产量降低影响成本升高5.53元/t。但是当铁水少时，该部分效益不会产生，炼钢厂日产量按10 500 t计算，铁比按82%计算，当铁水产量高于9 041 t时影响效益降低，当铁水产量低于9 041 t时，使用滑板不会造成效益降低。

5 结语

滑板挡渣技术在石横特钢优特钢生产中取得了一定的效果，但随着生产节奏以及操作水平的提升，挡渣技术应用制约了效益提升，尤其在产量效益较高的情况下，滑板挡渣技术成本居高不下失去的效益优势。石横特钢及时对挡渣工艺进行系统分析，最终确定了滑板挡渣技术在精轧螺纹、电力D级钢上应用、MG600等优特钢上使用，其余钢种采用方案3挡渣技术。