260 t 转炉提高挡渣成功率实践

孙岳琦，李超，马锋，王富亮，马宁，赵自鑫，冉茂铎

（鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司，辽宁 营口 115007）

转炉造渣制度是重要的转炉冶炼制度之一。转炉生产中，需要通过造渣实现一系列冶金功能，包括：钢水脱磷与脱硫、吸收反应产生的氧化夹杂物、熔池保温等[1-3]。 鞍钢在转炉熔渣控制相关技术方面开展了大量研究，如复吹优化改善造渣，改进冶炼中化渣工艺，对钢水罐中熔渣改质等[4-12]。但研究表明，转炉终点熔渣具有氧化性高和杂质元素含量高的特点，一旦进入钢水罐便会造成钢水“回磷”，增加脱氧合金化材料的消耗，降低耐材寿命等不良后果[13]。 为防止转炉下渣，国内钢企一般应用下渣检测设备和滑板，取得较好的挡渣效果[14-20]。

鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司炼钢部（以下简称“鲅鱼圈炼钢部”）2008 年建厂，近几年，转炉陆续安装滑板挡渣装置，部分重点钢种采用挡渣锥加滑板挡渣的“双挡渣”模式，其他钢种依然采用挡渣锥的挡渣方式。 生产统计发现，使用挡渣锥的挡渣成功率较低，为95.3%，挡渣失败影响了生产成本和产品质量。 为此，分析影响挡渣成功率的因素，并采取相应优化措施后，取得较好的实践效果，对其他钢铁企业转炉生产中提高挡渣成功率有一定的参考意义。

1 挡渣工艺介绍

鲅鱼圈炼钢部拥有3 座260 t 顶底复合吹炼转炉，挡渣工艺相关参数如表1 所示。

表1 挡渣工艺相关参数Table 1 Related Parameters of Slag Blocking Process

出钢开始前安装好挡渣锥元件，夹紧于挡渣车头部。出钢开始后挡渣车移动到炉口附近，在转炉出钢中末期投入挡渣锥。出钢结束后，使用工具将挡渣锥从出钢口捅掉，结束挡渣操作。

2 影响挡渣成功率的原因分析

造成挡渣失败的原因较多，对挡渣失败炉次进行统计分析，认为主要原因如下：

（1）挡渣锥投入位置不准确

实际生产中，存在新出钢或炉体角度偏差后挡渣锥投入失败的情况。 主要原因是投入挡渣锥的前后、左右、上下位置不准确，造成挡渣锥无法准确落入出钢口内。

（2）挡渣锥作业准备不充分

挡渣锥投入后，由于装配不合理会导致挡渣锥熔化，或者由于挡渣锥冷热温差大导致其炸裂。

（3）挡渣锥投入时机不合理

如果挡渣锥投入过早，挡渣锥在钢水中时间长，容易熔化； 如果投入过晚会出钢混渣。

（4）转炉炉口、炉型的形状不规则

由于转炉炉口积渣过多或过大，造成挡渣车前大臂无法顺利进入转炉炉内，无法投放挡渣锥；转炉出钢口内口附近不平，挡渣锥投入后未垂直坐在出钢口内部。

（5）终点氧含量控制不合理

高氧化性钢渣对挡渣锥具有较强的侵蚀性，终点氧值过高时，会造成挡渣锥投入不久后熔化，未能起到阻挡下渣的作用； 低氧化性钢渣粘度较大，流动性差，挡渣锥容易被粘的钢渣裹住，无法进入出钢口内。

（6）终点渣量控制不合理

终点渣量过大时，挡渣锥不容易穿过厚渣层进入出钢口，影响了挡渣效果。

挡渣失败原因占比情况见表2 所示。

表2 挡渣失败原因占比情况Table 2 Percentages of Causes Leading to Failure of Slag Blocking%

3 采取的优化措施

3.1 模拟出钢过程确定挡渣锥投入位置

针对挡渣锥投入位置不准确问题，采取如下措施：对新出钢口、连续两次投入失败炉次进行校验操作，模拟出钢过程，挡渣锥安装完成后，撂炉到-90°，点动撂炉至-92°～-93°，切断倾动系统供电，保持转炉角度不变，模拟操作出钢时的挡渣锥投入过程。顺利投入挡渣锥即为校验成功，同时记录以下几个位置：相对出钢口的上下、左右及前后位置三个方向的具体点，并在地面、平台墙面进行标记，以便实际生产中快速投入。

3.2 优化挡渣锥投入作业准备

在挡渣锥的耐火材料与金属管的裸露结合部位使用耐火泥进行涂抹，避免钢液由缝隙侵入耐材中间，造成挡渣锥熔化；为避免挡渣锥内部由于不干燥、温度低造成炸裂问题，挡渣锥在投入前30 min 之内完成烘烤，烘烤温度控制在50～150 ℃，保证烘烤时间≥20 min。烘烤后在转炉旁保温，保持挡渣锥内具有一定温度。 挡渣锥烘烤制度见图1所示。

图1 挡渣锥烘烤制度Fig. 1 Baking System for Slag Blocking Awl

3.3 优化挡渣锥投入时机

挡渣锥投入的角度和位置与校验作业结果一致，出钢量（进入钢包钢水重量/总钢水重量）控制在70%～80%。 为避免钢包内火大影响判断，投入挡渣锥与脱氧合金化、顶渣改质作业不同时进行。挡渣锥投入时机如图2 所示。 为防止混渣，投入挡渣锥后，马上进行撂炉操作，撂炉档位为1 档，连续撂炉2°～4°（对应图2 红框处），直到炉口将要淌渣时停止。

图2 挡渣锥投入时机Fig. 2 Opportunities for Putting into Slag Blocking Awl

3.4 优化转炉炉口与炉型

保证转炉炉口外侧无大块积渣，炉口炉衬砖内侧积渣厚度要求≤1.5 m；保证转炉出钢口所在的炉衬表面平整，无坑、沟，若发现相应缺陷及时进行喷补解决。

3.5 合理控制转炉终点氧含量

合理控制终点氧含量，实践表明，氧值为0.03%～0.10%能较好避免挡渣锥熔化及钢渣粘住挡渣锥的问题。

3.6 减少冶炼终点渣量

当冶炼终点渣量>6 kg/t 时，转炉终点后摇炉倒出一部分钢渣，要求转炉放渣角度≥88°，以炉口不淌出液态渣为原则，保证炉内剩余钢渣量达到下限值后抬炉出钢。

4 取得的效果

采取上述优化措施后，统计37 炉次数据，优化前后渣厚控制和挡渣成功率对比见图3。 由图3 可以看出，优化后钢包内平均渣厚由101 mm降低到89 mm，挡渣成功率由95.3%提高到97.5%，对实现钢水洁净化、控制钢水回磷、降低脱氧合金化成本、提高钢包耐材寿命等起到有利的作用。

图3 优化前后渣厚控制和挡渣成功率对比Fig. 3 Comparison of Slag Thickness Control and Success Rate of Slag Blocking before and after Optimization

5 结论

分析认为，影响转炉冶炼挡渣锥挡渣效果的主要原因有挡渣锥投入位置不准确，挡渣锥作业准备不充分，挡渣锥投入时机不合理，转炉炉口、炉型的形状不规则，终点氧含量及渣量控制不合理。 对工艺优化后，提高了挡渣成功率，得到结论如下。

（1）生产前，应及时清理炉口积渣，出钢口附近炉衬出现问题立即修补； 冶炼终点氧值控制范围为0.03%～0.10%； 冶炼终点渣量>6 kg/t 时进行出钢前放渣作业，转炉放渣角度≥88°。

（2）挡渣前，改进装配、对挡渣锥烘烤保温，避免了挡渣锥熔化、炸裂的问题；准确校验挡渣锥投入操作，在转炉-92°～-93°，出钢量比例为70%～80%时投入挡渣锥，实现了挡渣锥的准确投入。

（3）采取上述措施后，钢包内渣厚由101 mm降低到89 mm，挡渣成功率由95.3%提高到97.5%，对实现钢水洁净化、控制钢水回磷、降低脱氧合金化成本、 提高钢包耐材寿命等起到有利的作用。