2-宝钢转炉滑动水口挡渣工艺技术-宝钢

2012年6月孙兴洪宝钢转炉出钢口滑动水口挡渣工艺技术1.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3.转炉滑动水口挡渣工艺技术的应用展望目录转炉终渣与精炼结束钢包渣成分比较T.FeCaOSiO2AL2O3MgOTiO2P2O5SMnO备注19.9042.4611.601.4110.640.631.6460.0283.74转炉停吹渣4.2524.9715.2935.654.150.980.1650.0259.03钢包精炼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，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、回硫转炉出钢下渣的危害增加钢水的回硫、回磷量，影响钢坯质量增加后续精炼工序中合成渣的用量增加钢中夹杂物增加炉后铁合金的消耗增加后步精炼工序处理时间影响钢包等耐材的寿命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重要工艺技术，而且也是降低炼钢成本的一个重要工艺技术转炉出钢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★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“留钢”★转炉出钢下渣量控制问题影响到钢水成分、夹杂物等控制★有效挡渣，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★可提高转炉出钢口耐材的使用寿命，起到了降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股份炼钢厂转炉挡渣工艺技术应用历程　时间炉座888990989920000102030405060910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+AMEPA从挡渣球到滑动水口宝钢股份炼钢厂转炉挡渣工艺技术应用效果宝钢股份炼钢厂转炉挡渣工艺技术应用效果挡渣工艺挡渣成功率，%挡渣效果备注锥形皮挡渣帽+挡渣球挡渣60一般锥形铁皮挡渣帽+气动方式挡渣60好电磁感应线圈易损坏，设备故障率高锥形铁皮挡渣帽+挡渣鏢挡渣80较好AMEPA红外下渣检测技术辅助判渣滑动水口+AMEPA红外下渣检测技术100最好全自动挡渣宝钢转炉滑动水口挡渣工艺技术的研发及集成★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。实现更加高效，更加安全在线更换挡渣机构。★深化研究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，效果验证，稳定应用相关问题解决成果固化，推广应用安全、高效、高质量实现在线滑动水口机构更换高性价比的滑动水口机构及相关耐火材料研发，降低成本实施设备技术改善，对初次研发设备进行完善宝钢转炉滑动水口挡渣工艺技术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.滑动水口挡渣原理宝钢转炉滑动水口挡渣工艺技术转炉闸阀机构液压系统自动挡渣检测系统基准板/连接板安装板/门框/滑动框弹簧/弹簧压板液压站油缸及管线耐材出钢口砖内水口砖上滑板砖下滑板砖外水口砖转炉出钢口闸阀机构总成转炉滑动水口挡渣系统组成宝钢转炉滑动水口挡渣工艺技术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在线液压站离线维护站宝钢转炉滑动水口挡渣工艺技术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。宝钢转炉滑动水口挡渣工艺技术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--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-------自动判渣及挡渣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，100%在挡渣设备正常投入条件下，挡渣成功率100%★挡渣效果最好的挡渣工艺技术-----------前后挡渣★最佳的安全环保出钢★挡渣效果最好的挡渣工艺技术-----------钢包下渣量最少对转炉出钢前期下渣及后期下渣最有效阻挡60544842363024180.040.030.020.010.00slag_thick，mm密度均值41.20标准差9.777N296正态钢包slag_thick直方图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其他相关信息成品磷平均含量，ppm钢水平均回磷量，ppm1LD2LD3LD1LD2LD3LD10911910717.719.312.3最大值12613012210910096最小值647564-1.0-14.0-11.0统计炉数698669炉令区间488～12681292～22272545～3272减少钢水回磷（注：3LD采用滑动水口挡渣）宝钢转炉滑动水口挡渣工艺效果宝钢某钢种按炉座成品磷含量及钢水回磷量汇总减少合金氧化损失宝钢某钢种按炉座铝加入量其他相关信息平均铝加入量（kg/炉）标准差1LD2LD3LD1LD2LD3LD528.8568.2535.1103.1120.791.57最大值962.31046756.3最小值379.2252.8215.7统计炉数698669其他相关信息成品铝含量，ppm成品酸溶铝含量ppm1LD2LD3LD1LD2LD3LD41.040.842.536.036.337.9最大值485950455547最小值313130262726统计炉数698669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“留钢”损失4t宝钢转炉滑动水口挡渣工艺效果★滑动水口挡渣工艺技术-------对出钢时间影响分析注：3LD采用滑动水口挡渣，1LD、2LD挡渣镖挡渣转炉滑动水口挡渣工艺对出钢时间影响★滑动水口挡渣工艺技术-------对出钢时间影响分析注：3LD采用滑动水口挡渣，1LD、2LD挡渣镖挡渣9.759.008.257.506.756.005.251.00.80.60.40.20.0出钢时间，min密度6.7010.78021706.6340.67981707.1490.4087170均值标准差N1LD2LD3LD变量1LD,2LD,3LD直方图正态转炉滑动水口挡渣工艺对出钢时间影响★滑动水口挡渣工艺技术-------对出钢时间影响分析注：3LD采用滑动水口挡渣，1LD、2LD挡渣镖挡渣出钢口次数平均出钢时间，min标准差1LD2LD3LD1LD2LD3LD1--258.037.877.820.4740.6390.42726--507.367.077.220.1810.1570.14151--756.926.657.010.1340.1340.11576--1006.506.347.180.1530.0950.160101--1256.136.087.120.1520.1280.251126--1505.866.147.010.1170.1560.237151--1705.966.216.580.2330.4460.182合计6.706.637.150.7800.6800.409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应用展望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★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。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技术应用展望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，更加安全、方便、快捷，对生产组织及作业的影响不断减小；★设备投资及维护成本不断降低，工程改造技术日臻完善。转炉滑动水口挡渣工艺技术应用展望转炉滑动水口挡渣工艺技术的迅速推广应用随着转炉滑动水口挡渣工艺技术稳定性、安全性问题解决，使用成本不断降低，该工艺技术在国内应用迅速扩大。宝钢2008年成果开发应用转炉滑动水口挡渣工艺技术后，在2010---2011不到两年时间内，国内已经有9家炼钢厂19座转炉采用了滑动水口挡渣工艺技术。目前仍有不少炼钢厂正在或计划实施转炉滑动水口挡渣工艺技术，并呈迅速扩展趋势。转炉滑动水口挡渣工艺技术应用展望序号使用单