宝钢转炉滑动水口挡渣工艺技术-宝钢

1、2012年6月孙兴洪1. 宝钢股份炼钢厂转炉挡渣工艺技术应用历程宝钢股份炼钢厂转炉挡渣工艺技术应用历程 2. 宝钢转炉滑动水口挡渣工艺技术宝钢转炉滑动水口挡渣工艺技术3. 转炉滑动水口挡渣工艺技术的应用展望转炉滑动水口挡渣工艺技术的应用展望目录目录转炉终渣与精炼结束钢包渣成分比较转炉终渣与精炼结束钢包渣成分比较与精炼结束钢包渣成分相比，转炉终渣与精炼结束钢包渣成分相比，转炉终渣高的氧化性，增加钢水脱氧及合金化过程中的脱氧剂和合金的消耗，高的氧化性，增加钢水脱氧及合金化过程中的脱氧剂和合金的消耗， 增加氧化物夹杂的含量增加氧化物夹杂的含量高的磷和硫含量，钢水精炼过程中将回磷、回硫高的磷和硫含量，

2、钢水精炼过程中将回磷、回硫 转炉出钢转炉出钢下渣的危害下渣的危害减少转炉出钢到钢包的下渣量，不仅是改善钢水质量的一个减少转炉出钢到钢包的下渣量，不仅是改善钢水质量的一个重要工艺技术，而且也是降重要工艺技术，而且也是降 低炼钢成本的一个重要工艺技低炼钢成本的一个重要工艺技术术转炉出钢转炉出钢下渣的危害下渣的危害在转炉出钢过程中，由于转炉渣的比重小于钢水而浮于钢面上，因此转炉出钢时的下渣包括三部分：前期渣，转炉倾动至平均38 50出前期渣，如图1-1所示；过程渣， 前期渣之后开始出钢, 可观察到钢水的涡旋效应卷渣；后期渣，出钢后期至出钢结束阶段，如图1-2所示。转炉出钢到钢包的下渣量中, 前期渣量

3、大体占30 % , 涡旋效应从钢水表面带下的渣量约为30 %, 后期渣约40 % ，如图1-3所示。 转炉出钢下渣过程分析转炉出钢下渣过程分析 产品定位在精品、高质量和高附加值产品定位在精品、高质量和高附加值 杜绝精品、高质量和高附加值品种生产杜绝精品、高质量和高附加值品种生产“留钢留钢” 转炉出钢下渣量控制问题影响到钢水成分、夹转炉出钢下渣量控制问题影响到钢水成分、夹杂物等控制杂物等控制 有效挡渣，有效挡渣， 可减少脱氧剂及合金的消耗，减少可减少脱氧剂及合金的消耗，减少钢包粘渣，延长钢包的使用寿命钢包粘渣，延长钢包的使用寿命 可提高转炉出钢口耐材的使用寿命，起到了降可提高转炉出钢口耐材的使用

4、寿命，起到了降低钢产品成本的作用低钢产品成本的作用宝钢转炉滑动水口挡渣工艺技术应用背景宝钢转炉滑动水口挡渣工艺技术应用背景宝钢宝钢股份股份炼钢厂转炉挡渣炼钢厂转炉挡渣工艺工艺技术技术应用历程应用历程时间 炉座8889 909899 2000 010203 0405060910转炉出钢挡渣1LD挡渣球挡渣镖+AMEPA2LD挡渣球挡渣镖+AMEPA3LD挡渣球挡渣镖+AMEPA滑动水口+AMEPA4LD气动挡渣挡渣镖+AMEPA滑动水口+AMEPA5LD气动挡渣挡渣镖+AMEPA滑动水口+AMEPA6LD挡渣镖+AMEPA滑动水口+AMEPA010年钢产量 (百万吨 )# # # 从挡渣球 到滑

5、动水口宝钢宝钢股份股份炼钢厂转炉挡渣炼钢厂转炉挡渣工艺工艺技术技术应用效果应用效果宝钢转炉滑动水口挡渣工艺技术的研发及集成宝钢转炉滑动水口挡渣工艺技术的研发及集成 立项研究立项研究2007年可研，2008年4月立项研究，2008年9月18日首次开始在宝钢股份公司炼钢厂3#转炉进行工业化应用试验。通过不断改进及完善，2009年6月稳定应用。 成果推广应用成果推广应用2009年开始技术改造：4#转炉2009年12月；5#转炉2010年3月；6#转炉2010年5月相继完成了转炉滑动水口挡渣工艺技术改造。 更换机械研发更换机械研发2009年开始研发在线快速更换挡渣机构的机械手，2012年3月完成。实现

6、更加高效，更加安全在线更换挡渣机构。 深化深化研究研究2009年开始研发更高使用寿命的新一代挡渣机构，以及配套的耐火材料，降低使用成本20%以上。 深化应用深化应用2011年6月完成对3#转炉滑动水口挡渣设备实施技术改善，全面升级相关系统。 大型转炉工业化应用，效果验大型转炉工业化应用，效果验证，稳定应用相关问题解决证，稳定应用相关问题解决 成果固化，推广应用成果固化，推广应用 安全、高效、高质量实现在线安全、高效、高质量实现在线滑动水口机构更换滑动水口机构更换 高性价比的滑动水口机构及相高性价比的滑动水口机构及相关耐火材料研发，降低成本关耐火材料研发，降低成本 实施设备技术改善，对初次研实施

7、设备技术改善，对初次研发设备进行完善发设备进行完善转炉出钢滑动水口挡渣工艺，其工作原理类似钢包滑动水口。转炉滑动水口挡渣闸阀装置安装在转炉出钢口的外端，滑动水口开闭采用液压驱动方式，由自动控制系统的PLC自动采集转炉倾动角度信号及AMEPA红外下渣检测信号，并根据挡渣工艺要求，在0. 5秒内自动完成滑动水口的全开或全闭，实现对出钢过程中的前期渣和后期渣最有效的阻挡，是目前转炉出钢挡渣效果最佳的一种生产工艺技术。转炉滑动水口全自动挡渣工艺原理转炉滑动水口全自动挡渣工艺原理图1.1.挡渣闸阀系统 a.全开位置 b.全关位置 图1.2. 滑动水口挡渣原理转炉闸阀机构转炉闸阀机构液压系统液压系统自动挡

8、渣检测系统自动挡渣检测系统基基准准板板/ /连连接接板板安安装装板板/ /门门框框/ /滑滑动动框框弹弹簧簧/ /弹弹簧簧压压板板液液压压站站油油缸缸及及管管线线耐耐材材出钢口砖出钢口砖内水口砖内水口砖上滑板砖上滑板砖下滑板砖下滑板砖外水口砖外水口砖转炉出钢口闸阀机构总成转炉出钢口闸阀机构总成转炉滑动水口挡渣转炉滑动水口挡渣系统组成系统组成主体设备包括液压站系统、挡渣闸阀系统及离线更换维护系统旋转接头挡渣机构转炉滑动水口挡渣工艺主要设备转炉滑动水口挡渣工艺主要设备在线液压站离线维护站新型转炉旋转接头的研发新型转炉旋转接头的研发将静止的油管、冷却空气通过该旋转接头与转炉上的配管相连接；静止与旋转

9、之间的密封问题；在有限的孔径上布置多种能介的布置和相互干扰问题；与转炉耳轴上的连接问题。其机构如图所示。第一代闸阀机构 第二代闸阀机构转炉滑动水口挡渣工艺主要设备转炉滑动水口挡渣工艺主要设备-挡渣机构挡渣机构第三代闸阀机构出钢口与滑动水口相关配合关系出钢口与滑动水口相关配合关系转炉滑动水口挡渣工艺相关耐火材料转炉滑动水口挡渣工艺相关耐火材料 自动化程度最高的挡渣工艺技术自动化程度最高的挡渣工艺技术-自动自动判渣及判渣及挡渣挡渣 宝钢转炉滑动水口挡渣工艺目标实现宝钢转炉滑动水口挡渣工艺目标实现 挡渣成功率最高的挡渣工艺技术挡渣成功率最高的挡渣工艺技术-挡渣成功率，挡渣成功率，100%在挡渣设备正

10、常投入条件下，挡渣成功率100% 挡渣效果最好的挡渣工艺技术挡渣效果最好的挡渣工艺技术-前后挡渣前后挡渣 最佳的安全环保出钢最佳的安全环保出钢 挡渣效果最好的挡渣工艺技术挡渣效果最好的挡渣工艺技术-钢包钢包下渣量最少下渣量最少对转炉出钢前期下渣及后期下渣最有效阻挡60544842363024180.040.030.020.010.00s s l l a a g g _ _ t t h h i i c c k k ， m m m m密密度度均值41.20标准差9.777N296正态 钢钢 包包 s sl la ag g_ _t th hi ic ck k 直直 方方 图图 宝钢转炉滑动水口挡渣工

11、艺目标实现宝钢转炉滑动水口挡渣工艺目标实现 最佳的安全环保出钢最佳的安全环保出钢出钢结束滑动水口处于关闭，抬炉过程中没有钢水和钢渣流出，如图1-c所示（1-f无挡渣情况）。不会危及操作人员安全，以及对钢包、钢包台车带来损坏，更加环保和安全 宝钢转炉滑动水口挡渣工艺目标实现宝钢转炉滑动水口挡渣工艺目标实现减少钢水回磷减少钢水回磷（注：（注：3LD采用滑动水口挡渣）采用滑动水口挡渣） 宝钢转炉滑动水口挡渣工艺效果宝钢转炉滑动水口挡渣工艺效果宝钢某钢种宝钢某钢种按炉座成品磷含量及钢水回磷量汇总按炉座成品磷含量及钢水回磷量汇总减少合金氧化损失减少合金氧化损失 宝钢某钢种按炉座铝加入量宝钢某钢种按炉座铝

12、加入量宝钢某钢种按炉座成品铝及酸溶铝含量宝钢某钢种按炉座成品铝及酸溶铝含量 宝钢转炉滑动水口挡渣工艺效果宝钢转炉滑动水口挡渣工艺效果减少留钢钢水损失减少留钢钢水损失采用转炉滑动水口挡渣工艺技术前后，宝钢品种钢生产减少“留钢”操作实绩： 滑动水口工艺技术采用前的实际平均装入量305.8t，出钢量 302.4t； 滑动水口工艺技术采用后的实际平均装入量300.7t，出钢量 301.6t。 平均每炉减少平均每炉减少“留钢留钢”损失损失4t 宝钢转炉滑动水口挡渣工艺效果宝钢转炉滑动水口挡渣工艺效果 滑动水口滑动水口挡渣工艺技术挡渣工艺技术-对出钢时间影响分析对出钢时间影响分析注：注：3LD采用滑动水口

13、挡渣，采用滑动水口挡渣，1LD、2LD挡渣镖挡渣挡渣镖挡渣 转炉滑动水口挡渣工艺对出钢时间影响转炉滑动水口挡渣工艺对出钢时间影响 滑动水口滑动水口挡渣工艺技术挡渣工艺技术-对出钢时间影响分析对出钢时间影响分析注：注：3LD采用滑动水口挡渣，采用滑动水口挡渣，1LD、2LD挡渣镖挡渣挡渣镖挡渣9.759.008.257.506.756.005.251.00.80.60.40.20.0出出 钢钢 时时 间间 ， m m i i n n密密度度6.7010.78021706.6340.67981707.1490.4087170均 值标 准 差N1LD2LD3LD变 量1 1 L L D D , ,

14、2 2 L L D D , , 3 3 L L D D 直直 方方 图图正 态 转炉滑动水口挡渣工艺对出钢时间影响转炉滑动水口挡渣工艺对出钢时间影响 滑动水口滑动水口挡渣工艺技术挡渣工艺技术-对出钢时间影响分析对出钢时间影响分析注：注：3LD采用滑动水口挡渣，采用滑动水口挡渣，1LD、2LD挡渣镖挡渣挡渣镖挡渣 转炉滑动水口挡渣工艺对出钢时间影响转炉滑动水口挡渣工艺对出钢时间影响转炉滑动水口挡渣工艺技术优势转炉滑动水口挡渣工艺技术优势 自动化程度最高的挡渣工艺技术-自动判渣及挡渣；挡渣成功率最高的挡渣工艺技术-挡渣成功率，100%； 挡渣效果最好的挡渣工艺技术-转炉出钢下渣量最少最安全、环保的

15、挡渣工艺技术由此带来的直接效果： 最大限度提高钢水清洁度，提高钢水质量； 提高合金的收得率，特别有利于需要成分精确控制钢种的稳定生产； 最大限度减少高品质钢生产中的“留钢”损失；生产安全、环保友好；提高质量，降低生产成本转炉滑动水口挡渣工艺技术应用难点转炉滑动水口挡渣工艺技术应用难点 装置设备复杂，设备投资及维护成本较高-液压系统、挡渣系统、下渣检测系统等；设备的安装与拆卸均不方便-挡渣机构采用离线组装，在线更换，对生产作业及组织有一定的影响； 使用成本相对较高-耐火材料及挡渣机构使用成本较高；使用过程中挡渣滑板存在渗漏钢水风险由于转炉滑动水口挡渣工艺技术应用难点，限制了该工艺技术的工业应用。

16、在宝钢之前，全世界只有德国的萨尔茨吉特（Slazgitter.A.G）钢厂从90年代开始在两座210t转炉上应用；国内只有福建三明钢厂2006年开始在40t转炉进行试验应用，2007年在一座100t转炉应用。转炉滑动水口挡渣工艺关键技术突破转炉滑动水口挡渣工艺关键技术突破虽然宝钢转炉滑动水口挡渣工艺技术的研发及应用，是全球第三家钢铁厂（大型转炉第一家应用），但宝钢是第一家系统研发和应用该工艺技术的炼钢厂，解决了转炉滑动水口挡渣工艺技术，从工艺、设备设计与制造、工程改造、日常的设备及生产操作与维护等系统关键工艺技术难题。目前宝钢已经申报受理、授权8项专利技术，5项宝钢技术秘密；建立了相应的技术规程、岗位规程及使用技术标准等。 使用过程中挡渣滑板渗漏钢水问题基本杜绝； 相关耐火材料及挡渣机构不断优化，使用寿命大幅度提高，使用成本 明显降低； 挡渣机构在线更换及离线维护，更