滑板挡渣在承钢提钒和炼钢转炉应用课件资料.doc

滑板挡渣技术在提钒和炼钢转炉的应用（河北钢铁集团承钢公司热轧卷板事业部，河北 承德 067002）摘要：滑板挡渣是移植大包滑动水口原理，在传统转炉的出钢口位置安装滑动水口装置，结合红外下渣检测和计算机控制，当出现下渣时，立即关闭滑板以彻底切断钢流达到挡渣的目的。因关闭速度快（0.6S内），出钢前期和后期下渣量均得到有效控制，钢水洁净度提高，脱氧剂成本也随之降低。滑板挡渣技术应用于提钒转炉为国内首次应用于提钒转炉，下渣量明显减少，钒回收率明显提高，经济效益显著。此外，部分元素在提钒工序氧化进入钒渣，而滑板挡渣技术有效降低了下渣量，使用提钒半钢炼钢后的产品残余元素降低。关键词：转炉，钒渣，提钒转炉，滑板挡渣Slag-Stopping Technology by Slide Gate in BOF for Steel-making And Vanadium-Extraction at Chengde SteelHongjia Huang Hai Gao Xiaolei Zhang Li Wu （Hot-rolled coil Division, Chengde Iron and Steel Company, Hebei Iron and Steel Group, ChengDe, HeBei Province, 067002）Abstract: The control principle of slide gate on BOF is similar to that of ladle after being transfered to CC at the beginning and the end of casting. Combined with infared slag detection, PLC and hydraulic system, a swift openning and closing(in 0.6s) is achieved on slide gate, which realizes the effective control of carrier-over slag in earlier and later stage during tapping, avoiding slag outflowing to ladle. Additionally, the purity of steel is improved and the cost of deoxidation agent is reduced. While slide gate slag-stopping technology is utilized on BOF for vanadium extraction, its the first time to capitalise on this technology. The result was proved remarkable: the yield rate of vanadium slag is extentially higher than any other slag-stopping technology, which facilitates Chengde Steel better economic benefit. Furthermore, due to parts of elements are oxidized as composition of vanadium slag at the process of vanadium-extraction, slide gate slag-stopping technology makes it possible that less vanadium-slag outflow into semi-steel, a byproduct of vanacium-extraction and raw material of steel-making. The content of residual elements of fianl product such as Cr and V are decreased. Key words: converter, vanadium slag ; vanadium extraction converter ; slide gate0 引言 近年来，滑板挡渣技术不断完善、成熟，在宝钢、首钢、太钢、邯宝等大型钢铁企业得到成功应用，滑板挡渣已成为转炉挡渣发展的趋势以及冶炼高端品种钢的必要手段。承钢公司在当前面对钢铁行业“新常态”的大背景下，为保证高端品种的开发引进滑板挡渣技术。使用滑板挡渣技术后，转炉回磷量降低到10ppm以内，脱氧剂消耗降低0.75kg/t，精炼工序石灰消耗降低0.5kg/t，电耗降低5Kwh/t。钒渣是提取金属钒生产的主要原料。钒是一种银灰色的金属，熔点19192，属于高熔点金属，将其加入钢中就能使钢的弹性、强度大增，抗磨损和抗爆裂性极好，既耐高温又抗严寒，被广泛应用于汽车、航空航天、铁路、电池、电子技术、国防工业等领域1。钒有“现代工业的味精”、“金属维生素”的美誉，可见钒资源是一种不可再生的、稀有的战略资源。在我国仅有四川攀枝花和河北承德分布有钒矿，因此提高钒的回收率是承德钢铁公司不断探索研究的方向。于2013年10月在150吨提钒转炉首次成功采用了滑板挡渣技术，该技术应用于提钒转炉在我国尚属首次，是提高钒渣产量、钒的回收率的又一次跨越。1 滑板挡渣技术简介转炉出钢口滑板挡渣装置，主要由滑板挡渣机构系统和自动下渣检测系统两大部分组成。滑板挡渣机构系统又分出钢口滑板机构、液压站总成、液压缸及水冷、空冷系统及消耗耐火材料：内外水口砖和滑板砖组成。自动下渣检测系统国内通常使用红外下渣检测方式。整体结构图如图1.图1 滑板挡渣系统结构图Fig.1 Configuration of slide gate and slag-detection system滑板挡渣方法是移植大包滑动水口原理，在传统转炉的出钢口位置安装滑动水口装置，利用红外摄像头检测出钢过程中钢渣的含量，当检测到开始大量出渣时，立即关闭滑板以彻底切断钢流达到挡渣的目的。滑板挡渣装置采用机构离线整体更换技术，即在调试架上把离线机构更换新滑板调试合格后待用。项目步骤和措施为：首先将现有转炉出钢口法兰进行改造，在新法兰上安装新设计的基准板部件。在基准板上安装连接板部件，连接板上装有4只活节螺栓和2根定位销、2根定位桩。把机构从调试台上卸下后，就位于运输存放架上，运至炉前，更换时在滑板接口处均匀涂上铬钢玉火泥后用机械将机构纵向通过定位桩后推入定位销中，用风动工具迅速将四个活节螺栓螺母锁紧，启动油缸将活塞杆接柄推入滑动框连接槽中用活销连接，机构即安装完毕。操作方便、简单，更换时间可控制在10分钟之内。2 滑板挡渣技术在炼钢转炉的应用2.1 滑板挡渣技术的各项指标滑板机构关闭速度0.6s、滑板更换时间6-13min/次（不含内水口）、滑板机构使用寿命2000炉、上下滑板使用寿命12-19炉、水冷油缸使用寿命2000炉、出钢口寿命100炉。滑板采取镶锆（上滑板水口四周及下水口关闭区四周镶嵌锆环，宽度3mm，深度7mm）固化，炼钢转炉滑板最高使用19次，平均达到15.39次。2.2 钢包渣层厚度 转炉出钢时的下渣包括三个阶段，前期渣、出钢过程漩涡卷渣和后期渣。相关资料介绍，前期渣量大体占总渣量30%，漩涡卷渣约为30%，后期渣约占40%2。而使用滑板挡渣能彻底切断前期渣和后期渣，即开始出钢时待炉体摇至74 -78时打开滑板，出钢临近结束时，下渣检测系统发出声光报警后自动或人工关闭滑板，切断钢流。在不加入其它渣料前提下，出完钢后钢包渣层厚度可稳定控制在30mm以内。2.3 下渣检测报警优化在转炉出钢口末端安装滑板挡渣机构，通过自动下渣检测系统检测钢流中钢渣百分比，当钢渣百分比达到人为设置夹渣告警触发值和挡渣告警触发值的百分比参数时，系统立即自动或人工根据红外检测报警控制滑板挡渣机构开启或关闭出钢口，从而达到控渣出钢的目的。若报警值过低，系统过于灵敏，提前报警几率增加，导致转炉剩钢，恶化溅渣护炉效果和钢铁料；若此值过高，系统过于迟钝，系统见渣不报警，导致下渣。使用滑板挡渣时，对上述参数的合理设定显得尤为重要。在本项研究过程中，通过对162炉使用不同设定参数的炉次的回磷、剩钢等进行了跟踪对比，数据如表1所示。表1 不同设定报警参数的炉次的回磷、剩钢对比Table1 Comparison of rephosphorization and liquid steel remained at BOF after tapping under different alarm parameters挡渣告警触发值样本炉数回磷量/ppm平均剩钢量/t25%29 4.514626%33 4.983527%29 10.323428%28 9.781.52.529%31 11.26130%30 11.79基本无剩钢31%32 13.0432%45 16.9733%31 18.9534%29 22.3335%27 20.1936%20 27.60因此，综合判断设定值如下：冶炼内控磷含量0.020%以下钢种时，挡渣告警触发值选定27%-29%较为合适；冶炼内控磷含量0.015%-0.020%钢种时，挡渣告警触发值选定29%-31%较为合适.2.4 滑板挡渣技术使用效果炼钢转炉使用滑板挡渣，有效降低了转炉下渣量，平均下渣量（不加入其它渣料情况下）可稳定控制在30mm以下（高级别钢种可实现0下渣）。下渣量的减少有效降低了铝锭、铝粉和铝线等脱氧剂消耗，同时钢水洁净度得到有效改善。与利用投放车大臂前段的夹紧装置夹住导向杆,然后定位到出钢口上方投放而导入出钢口的方式来进行转炉出钢挡渣的挡渣标3效果更为稳定可靠。炼钢转炉应用出钢口滑板挡渣后，冶炼DC03钢种炉次脱氧剂及精炼消耗对比如表2所示。表2 不同挡渣方式消耗对比Table2 Comparison of auxiliary material comsuption with different slag-stopping methods挡渣方式转炉终点样本数铝锭（kg/炉）氩站氧/ppm精炼石灰（kg/炉）铝粉（kg/炉）铝线（m/炉）T/C/%挡渣标16380.0374227271198.5131244滑板16340.0435226481131.6126.8190跟踪该该种全氧数据如下表3所示。表2 DC03钢种全氧全氧变化趋势Table2 TO of different stages of the past year after slide gate utilized3 滑板挡渣技术在提钒转炉的应用3.1 滑板挡渣技术对钒回收率的改善提钒工艺决定了转炉内半钢和炉渣温度相对与炼钢转炉较低，提钒转炉内的钒渣状态大多以成团的黏状物存在，流动性大大降低，在出钢末期可能半钢出完后，炉内钒渣流动不到出钢口内，此时滑板下渣检测系统检测不到炉渣信号，如果不人为给它结束信号，计算机系统就不会给滑板挡渣机构关闭信号，所以根据提钒实际生产的特殊性，取消了自动模式，改为半自动模式，即检测到下渣信号系统发出声光报警，从而指示出钢操作者迅速关闭滑板。转炉系统的生产模式是1座提钒转炉提钒后生成的半钢供2座转炉炼钢，导致提钒工序的连续性作业要求比较高，所以将提钒转炉的上下滑板使用次数限定在30炉更换（实际平均寿命为47.26次），并且滑动水口机构及消耗件选用整体更换，更换用时小于15min（不包含内水口），把更换滑板工序放在离线进行，这样大大缩短了滑动水口机构的更换时间，基本能满足生产系统的正常稳定运行。自使用滑板挡渣后，提钒铁水钒回收率如下图所示：图2 滑板挡渣对钒回收率改善趋势Fig.2 the yield rate of vanadium slag 通过上图可以看出，优化滑板挡渣工艺后，提钒铁水钒回收率稳定在72%以上，回收率较挡渣标挡渣提高约5%。3.1 滑板挡渣技术应对残余元素的改善提钒工艺决定了部分元素在提钒过程中被氧化而进入钒渣。使用滑板挡渣技术后，下渣量得到有效控制，与铁水冶炼的成品残余元素控制水平如下表所示。表3 使用铁水和半钢冶炼的各钢种残余元素对比Table3 comparison the content of residual element of using hot metal and ssemi-steel元素CuAsNiSnMoNbV要求0.050.010.030.010.01 0.0050.006铁水冶炼最大%0.0150.00490.0170.020.0050.0430.005最小%0.010.00140.0160.010.0010.0010.002平均%0.01160.00290.01640.000460.001760.01230.0028半钢冶炼最大%0.0220.0040.0190.010.0050.0040.0079最小%0.00800.011000.0010.0006平均%0.01280.001570.01390.000280.001550.00190.00148 从上表可以看出，使用安装滑板挡渣的提钒转炉生产的半钢的残余元素中，As、Ni、Sn、Mo、V等残余元素明显低于使用铁水冶炼的控制水平。上述残余元素的有效降低对4 结论4.1滑板挡渣技术可实现挡渣成功率99%以上