鞍钢气动挡渣技术的应用及存在的问题天津三特---徐工.pdf

气动挡渣技术在鞍钢的应用及存在的问题2007-02-09 10-39 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 45~93 解锁挡渣器＞93 锁定挡渣器93~45 锁定挡渣器 ＜45 自动打开挡渣器表 2 挡渣器参数类型气动设计温度 /℃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 /MPa2 冷动气体压力 /MPa压缩空气 (0.4~0.6)实验压力 /MPa3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 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 )， Q＝2.5m3/min(150m3/h)， 入口压力为 0.40.5MPa， 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 2.5~1.6MPa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 所示类型气体最小压 力/MPa消耗 时间/s流量/ m3· min-1消耗/m3 · 炉-1挡渣气体N21.21016027控制气体N21.65201.7 冷却气体N21.62002067冷却气体空气0.52004.2215表 3 气源及压力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。