气动挡渣技术在鞍钢的应用及存在的问题

1、气动挡渣技术在鞍钢的应用及存在的问题挡渣出钢是转炉终点控制的重要操作，它能够降低钢包中钢水的氧化性，降低钢包中脱氧剂的消耗；减少夹杂，防止回磷、回硫，改善钢水的纯净度，提高钢水质量；提高合金的收得率，减少钢包粘渣，延长钢包及出钢口耐火材料的使用寿命，提高炉外精炼的冶金效果，保证了产品的质量。 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，各国在挡渣技术方面进一步开发和完善，发明了十几种挡渣方法，使挡渣技术有了显著进步。鞍钢为了确保新钢1780机组和新轧大连镀锌线生产高质量、高附加值产品的要求，在鞍钢第二炼钢厂二工区150t和180t转炉上

2、增设了从奥钢联引进的气动挡渣设施。 鞍钢第三炼钢厂生产工艺条件及挡渣设备 1 工艺条件 鞍钢第二炼钢厂二工区有3座转炉，其中1号、2号转炉为150t，3号转炉为180t；冶炼周期为48min，出钢时间为6min；出钢结束时转炉倾角1000，转炉渣量约20t/炉，连铸比100% 。基本上符合实施气动挡渣的技术要求。 2 气动挡渣系统的主要设备 鞍钢引进的气动挡渣系统主要由三部分组成。 (1)由奥钢联引进的气动挡渣器。 挡渣器的箱体为焊接结构，里面装有气缸和两个操纵摆臂的轴，两个轴上带有啮合在一起的齿轮。齿轮的作用就是扩大摆臂的枢转角度；摆臂通过法兰连接在其中一个轴上；在摆臂的外半径处安装喷嘴，由

3、气缸驱动摆臂而带动喷嘴。操作员可以通过按钮手动控制摆动，还可以借助于渣显示系统自动控制摆动，保证摆动动作的时间0.5s。同时，摆动轴里面的一个整体式阀门自动向喷嘴供应压缩氮气，如果喷嘴己摆动出来，则阻档氮气的轴一体阀门自动关闭。 为了缩短挡渣器关闭的时间，减少气体消耗量，挡渣器在转炉倾动到45时(调节范围15)自动打开，只有在转炉进入出钢位置时，喷嘴才能回转打开。 挡渣器的工作过程见表1所示，挡渣器的平要参数见表2所示。 表1 挡渣器工作过程 转炉倾动角度/ 功能 45 锁定挡渣器 4593 解锁挡渣器 93 锁定挡渣器 9345 锁定挡渣器 45 自动打开挡渣器 表2 挡渣器参数 类型 气动

4、 设计温度/ 400 固定方式 用螺栓固定在支架上,支架焊接在出钢口附近的炉壳上 关闭时间/s 1.5 挡渣时间/s 10(最大) 不操作时允许环温/ 500 气缸直径/ 340 挡渣气体压力/MPa 氮气(1.2) 气缸行程/ 226 控制气体压力/MPa 氮气(1.6) 设计压力/MPa 2 冷动气体压力/MPa 压缩空气(0.40.6) 实验压力/MPa 3 挡渣器主要组成部件包括：挡渣板、带防热罩的外壳、带轴承的曲轴和轴、带有座和盖的喷嘴、带有柔性连接的管线、汽缸、固定支架和固定件等。 (2)由奥钢联引进的IRIS(红外线干涉分光计)钢渣红外线识别系统。 IRIS钢渣红外线识别系统主要

5、包括红外线摄像机、介质供给柜、评价装置、可视化装置、局部箱等部分。 红外线摄像机对钢水进行永久性的监视，摄像机所处的位置能够清楚地看到出渣过程。 介质供应柜的主要任务：为摄像机提供电源；为镜头清洗降低压力和处理清洗后的空气；为摄像机外壳提供冷却水；对摄像机进行温度监视和介质监视；视频信号的处理和摄像机信号的处理。 评价装置的主要任务是产生所有的控制信号；监视系统的整个功能；归档数据等。 可视化装置的主要任务是连续显示摄像机的热图像；以图像形式显示系统状态；以图像形式显示不同的过程参数；分析先前的出钢程序；人工调节系统的灵敏度。 局部箱的作用是通过光和声学的方法或以图像形式显示渣警报；通过光或图

6、像显示系统状态；用开关选择工作方式；用人工方式中的按钮执行系统操作。 (3)国内配套的气体供应系统。 供气系统包括氮气加压站、氮气储气罐、调压阀组(减压站)、氮气缓冲罐和气动控制柜等部分。 氮气加压站：国内设计制造，安装2台无油氮气加压机(其中一台工作，另一台备用)，Q2.5m3/min(150m3/h)，入口压力为MPa，出口压力为2.5MPa。 氮气储气罐：国内设计制造，容积为32m3，工作压力为2.5MPa。 调压阀组(减压站)：引进设备，气体流量为472m3/min，气体压力控制范围是2.51.6MPa。 氮气缓冲罐：共三台，国内设计制造，容积为4m3，工作压力为1.6MPa。 气动控

7、制柜：引进设备，包括所有必要的阀门和从冷却状态切换到高压氮气供应状态的装置以及控制气缸、挡渣和冷却减压的装置。 系统中设有防止保护设备损坏的安全联锁功能，当挡渣气体和汽缸气体的压力降到1MPa以下时，喷嘴自动回转打开或喷嘴不能回转进入。 气动挡渣工艺 1 气动挡渣技术的基本原理 气动挡渣技术原理如图1所示。 图1 气动挡渣技术原理图 转炉出钢结束时，通过渣识别系统的检测，在大量的炉渣将要从出钢口流出前，利用高压气体驱动安装在炉壳上的气缸，使挡渣器旋转，在极短的时间内将旋转臂前端的喷嘴插入出钢口内，通过由喷嘴内喷出的高压氮气将炉渣挡回转炉内。 IRIS钢渣红外线识别系统利用红外线摄像对钢水进行永

8、久性的监视。在确定的红外线范围内，钢水和炉渣的释放特征不同，这使得该识别系统能够很容易地探测和区分这两种物质。红外线摄像机产生的图像有不同的颜色，代表着不同的温度。摄像机的图像呈蓝色(表示没有钢流通过摄像机的视野)，纯净的钢流显示为绿-橙色，渣显示为白色。这样，出钢结束时，钢渣的转换很容易识别。如果绝大部分的钢水流呈白色，说明下渣量较大。在探测到钢水中有渣时，系统就会发出报警，挡渣器可以自动关闭。 2 气动挡渣所需的气体消耗及压力 气动挡渣所用气体及压力见表3所示。 表3 气源及压力 类型 气体 最小压 力/MPa 消耗 时间/s 流量/ m3min-1 消耗/m3 炉-1 挡渣气体 N2 1

9、.2 10 160 27 控制气体 N2 1.6 5 20 1.7 冷却气体 N2 1.6 200 20 67 冷却气体 空气 0.5 200 4.2 215 3 气动挡渣的工艺特点 气动挡渣工艺有如下的工艺特点： 挡渣功能采用气动的方法执行，不受不规则的出钢口和炉渣粘度的影响，对于各类钢渣都可以提供可靠的密封。 喷嘴的设计带倒锥度，直径比出钢口的小，喷嘴与出钢口之间有一个环形的缝隙，可以防止一者的耐材受到机械损坏。挡渣期间，引入的空气流过这个缝隙，进一步增强了挡渣效果。 连续的气体冷却确保了挡渣器的最大使用寿命。在转炉炉衬砌筑期间，对挡渣器进行维护。一个炉役期内不要求定期维护，大约1000炉

10、之后进行预防性的喷嘴更换。 气体管道经过转炉托圈，转炉可以不受限制地旋转。 气动挡渣的技术指标 (1)挡渣器的反应时间 挡渣器的反应时间即旋转臂开始动作到完成挡渣动作之间的耗时。在实际操作中取10炉测试，挡渣器的反应时间不超过1.5s。 (2)挡渣成功率 出钢后大罐表面渣层厚度不超过50mm即为挡渣成功。实际取50炉测试，成功率达96%。 (3)挡渣效果 实际生产中取10炉测试，其中初期出钢口连续5炉，后期出钢口连续5炉。测试结果为，钢中带渣不超过5kg/t钢，大罐内渣层厚度不超过50mm。 使用中存在的问题及解决方法 鞍钢第二炼钢厂二工区的气动挡渣技术基本上达到了设计效果，但是在使用中也存在

11、一些问题。 (1)降低出钢口寿命 由于气动挡渣时向出钢口吹入压力约1.2MPa的高压氮气(时间为10s)，加之挡渣器关闭时产生机械冲撞，所以对出钢口挂渣产生了破坏，在一定程度上加剧了外出钢口的损坏，降低了出钢口的寿命。因此，要加强外出钢口的维护，及时更换出钢口。 (2)对出钢口安装精度要求高 采用挡渣技术后，在任何方向上出钢口轴线和喷嘴轴线间允许的公差都应10mm(1)。 要严格按照操作规程，使用对中维护工具对出钢口进行安装与维护。 (3)产生剩钢现象 在生产对下渣量要求严格的高纯净度钢种或无渣出钢的情况下，喷嘴在渣出现之前己经摆进到熔融的钢流中，这样既降低了喷嘴的寿命，同时使一部分钢水被挡回

12、炉内，产生剩钢现象。目前，生产过程中剩钢现象还不是很严重，但生产纯净度要求较高的钢种时就会产生严重的剩钢现象，对溅渣护炉和下一炉钢的冶炼有很大影响。 (4)难以解决涡流卷渣问题 气动挡渣主要挡出钢结束时的末期渣，对出钢过程中涡流卷渣无法有效挡住。转炉出钢时的下渣分三个阶段，其中约15%发生在出钢开始阶段，约60%被出钢过程中形成的旋涡吸出，剩下的约25%发生在出钢结束阶段。而气动挡渣渣识别系统无法辨别涡流卷渣，只能挡住末期的约25%的下渣。对于下渣要求较严格的钢种，应配合挡渣塞、挡渣漂、挡渣料等手段以减少涡流卷渣的数量。本钢大型转炉气动挡渣装置投产本钢大型转炉气动挡渣装置投产 本钢炼钢厂引进国外当代最先进的气动挡渣工艺设备，经过了号炉半个月的热负荷试车、功能考核、各项技术指标均达到设计要求，正式投入生产使用。这标志着本钢转炉炼钢技术又上一个新台阶，挡渣工艺技术已达到国际先进水平，改进一步提高钢的质量、开发高附加值新产品、降低生产成本、提高企业经济效益起到重要作用。 这种气动挡渣工艺，是在转炉出钢快要结束而钢渣经过出钢口注向钢水罐射，从炉外