氣動(dòng)擋渣技術(shù)在鞍鋼的應(yīng)用及存在的問(wèn)題

1、氣動(dòng)擋渣技術(shù)在鞍鋼的應(yīng)用及存在的問(wèn)題擋渣出鋼是轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制的重要操作，它能夠降低鋼包中鋼水的氧化性，降低鋼包中脫氧劑的消耗；減少夾雜，防止回磷、回硫，改善鋼水的純凈度，提高鋼水質(zhì)量；提高合金的收得率，減少鋼包粘渣，延長(zhǎng)鋼包及出鋼口耐火材料的使用壽命，提高爐外精煉的冶金效果，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。 為了提高轉(zhuǎn)爐擋渣效果，國(guó)內(nèi)外在擋渣技術(shù)方面進(jìn)行了深入研究。自1970年日本發(fā)明擋渣球擋渣出鋼技術(shù)以來(lái)，各國(guó)在擋渣技術(shù)方面進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和完善，發(fā)明了十幾種擋渣方法，使擋渣技術(shù)有了顯著進(jìn)步。鞍鋼為了確保新鋼1780機(jī)組和新軋大連鍍鋅線生產(chǎn)高質(zhì)量、高附加值產(chǎn)品的要求，在鞍鋼第二煉鋼廠二工區(qū)150t和180t轉(zhuǎn)爐上

2、增設(shè)了從奧鋼聯(lián)引進(jìn)的氣動(dòng)擋渣設(shè)施。 鞍鋼第三煉鋼廠生產(chǎn)工藝條件及擋渣設(shè)備 1 工藝條件 鞍鋼第二煉鋼廠二工區(qū)有3座轉(zhuǎn)爐，其中1號(hào)、2號(hào)轉(zhuǎn)爐為150t，3號(hào)轉(zhuǎn)爐為180t；冶煉周期為48min，出鋼時(shí)間為6min；出鋼結(jié)束時(shí)轉(zhuǎn)爐傾角1000，轉(zhuǎn)爐渣量約20t/爐，連鑄比100% ?；旧戏蠈?shí)施氣動(dòng)擋渣的技術(shù)要求。 2 氣動(dòng)擋渣系統(tǒng)的主要設(shè)備 鞍鋼引進(jìn)的氣動(dòng)擋渣系統(tǒng)主要由三部分組成。 (1)由奧鋼聯(lián)引進(jìn)的氣動(dòng)擋渣器。 擋渣器的箱體為焊接結(jié)構(gòu)，里面裝有氣缸和兩個(gè)操縱擺臂的軸，兩個(gè)軸上帶有嚙合在一起的齒輪。齒輪的作用就是擴(kuò)大擺臂的樞轉(zhuǎn)角度；擺臂通過(guò)法蘭連接在其中一個(gè)軸上；在擺臂的外半徑處安裝噴嘴，由

3、氣缸驅(qū)動(dòng)擺臂而帶動(dòng)噴嘴。操作員可以通過(guò)按鈕手動(dòng)控制擺動(dòng)，還可以借助于渣顯示系統(tǒng)自動(dòng)控制擺動(dòng)，保證擺動(dòng)動(dòng)作的時(shí)間0.5s。同時(shí)，擺動(dòng)軸里面的一個(gè)整體式閥門(mén)自動(dòng)向噴嘴供應(yīng)壓縮氮?dú)猓绻麌娮旒簲[動(dòng)出來(lái)，則阻檔氮?dú)獾妮S一體閥門(mén)自動(dòng)關(guān)閉。 為了縮短擋渣器關(guān)閉的時(shí)間，減少氣體消耗量，擋渣器在轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)到45時(shí)(調(diào)節(jié)范圍15)自動(dòng)打開(kāi)，只有在轉(zhuǎn)爐進(jìn)入出鋼位置時(shí)，噴嘴才能回轉(zhuǎn)打開(kāi)。 擋渣器的工作過(guò)程見(jiàn)表1所示，擋渣器的平要參數(shù)見(jiàn)表2所示。 表1 擋渣器工作過(guò)程 轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)角度/ 功能 45 鎖定擋渣器 4593 解鎖擋渣器 93 鎖定擋渣器 9345 鎖定擋渣器 45 自動(dòng)打開(kāi)擋渣器 表2 擋渣器參數(shù) 類(lèi)型 氣動(dòng)

4、 設(shè)計(jì)溫度/ 400 固定方式 用螺栓固定在支架上,支架焊接在出鋼口附近的爐殼上 關(guān)閉時(shí)間/s 1.5 擋渣時(shí)間/s 10(最大) 不操作時(shí)允許環(huán)溫/ 500 氣缸直徑/ 340 擋渣氣體壓力/MPa 氮?dú)?1.2) 氣缸行程/ 226 控制氣體壓力/MPa 氮?dú)?1.6) 設(shè)計(jì)壓力/MPa 2 冷動(dòng)氣體壓力/MPa 壓縮空氣(0.40.6) 實(shí)驗(yàn)壓力/MPa 3 擋渣器主要組成部件包括：擋渣板、帶防熱罩的外殼、帶軸承的曲軸和軸、帶有座和蓋的噴嘴、帶有柔性連接的管線、汽缸、固定支架和固定件等。 (2)由奧鋼聯(lián)引進(jìn)的IRIS(紅外線干涉分光計(jì))鋼渣紅外線識(shí)別系統(tǒng)。 IRIS鋼渣紅外線識(shí)別系統(tǒng)主要

5、包括紅外線攝像機(jī)、介質(zhì)供給柜、評(píng)價(jià)裝置、可視化裝置、局部箱等部分。 紅外線攝像機(jī)對(duì)鋼水進(jìn)行永久性的監(jiān)視，攝像機(jī)所處的位置能夠清楚地看到出渣過(guò)程。 介質(zhì)供應(yīng)柜的主要任務(wù)：為攝像機(jī)提供電源；為鏡頭清洗降低壓力和處理清洗后的空氣；為攝像機(jī)外殼提供冷卻水；對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行溫度監(jiān)視和介質(zhì)監(jiān)視；視頻信號(hào)的處理和攝像機(jī)信號(hào)的處理。 評(píng)價(jià)裝置的主要任務(wù)是產(chǎn)生所有的控制信號(hào)；監(jiān)視系統(tǒng)的整個(gè)功能；歸檔數(shù)據(jù)等。 可視化裝置的主要任務(wù)是連續(xù)顯示攝像機(jī)的熱圖像；以圖像形式顯示系統(tǒng)狀態(tài)；以圖像形式顯示不同的過(guò)程參數(shù)；分析先前的出鋼程序；人工調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靈敏度。 局部箱的作用是通過(guò)光和聲學(xué)的方法或以圖像形式顯示渣警報(bào)；通過(guò)光或圖

6、像顯示系統(tǒng)狀態(tài)；用開(kāi)關(guān)選擇工作方式；用人工方式中的按鈕執(zhí)行系統(tǒng)操作。 (3)國(guó)內(nèi)配套的氣體供應(yīng)系統(tǒng)。 供氣系統(tǒng)包括氮?dú)饧訅赫尽⒌獨(dú)鈨?chǔ)氣罐、調(diào)壓閥組(減壓站)、氮?dú)饩彌_罐和氣動(dòng)控制柜等部分。 氮?dú)饧訅赫荆簢?guó)內(nèi)設(shè)計(jì)制造，安裝2臺(tái)無(wú)油氮?dú)饧訅簷C(jī)(其中一臺(tái)工作，另一臺(tái)備用)，Q2.5m3/min(150m3/h)，入口壓力為MPa，出口壓力為2.5MPa。 氮?dú)鈨?chǔ)氣罐：國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)制造，容積為32m3，工作壓力為2.5MPa。 調(diào)壓閥組(減壓站)：引進(jìn)設(shè)備，氣體流量為472m3/min，氣體壓力控制范圍是2.51.6MPa。 氮?dú)饩彌_罐：共三臺(tái)，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)制造，容積為4m3，工作壓力為1.6MPa。 氣動(dòng)控

7、制柜：引進(jìn)設(shè)備，包括所有必要的閥門(mén)和從冷卻狀態(tài)切換到高壓氮?dú)夤?yīng)狀態(tài)的裝置以及控制氣缸、擋渣和冷卻減壓的裝置。 系統(tǒng)中設(shè)有防止保護(hù)設(shè)備損壞的安全聯(lián)鎖功能，當(dāng)擋渣氣體和汽缸氣體的壓力降到1MPa以下時(shí)，噴嘴自動(dòng)回轉(zhuǎn)打開(kāi)或噴嘴不能回轉(zhuǎn)進(jìn)入。 氣動(dòng)擋渣工藝 1 氣動(dòng)擋渣技術(shù)的基本原理 氣動(dòng)擋渣技術(shù)原理如圖1所示。 圖1 氣動(dòng)擋渣技術(shù)原理圖 轉(zhuǎn)爐出鋼結(jié)束時(shí)，通過(guò)渣識(shí)別系統(tǒng)的檢測(cè)，在大量的爐渣將要從出鋼口流出前，利用高壓氣體驅(qū)動(dòng)安裝在爐殼上的氣缸，使擋渣器旋轉(zhuǎn)，在極短的時(shí)間內(nèi)將旋轉(zhuǎn)臂前端的噴嘴插入出鋼口內(nèi)，通過(guò)由噴嘴內(nèi)噴出的高壓氮?dú)鈱t渣擋回轉(zhuǎn)爐內(nèi)。 IRIS鋼渣紅外線識(shí)別系統(tǒng)利用紅外線攝像對(duì)鋼水進(jìn)行永

8、久性的監(jiān)視。在確定的紅外線范圍內(nèi)，鋼水和爐渣的釋放特征不同，這使得該識(shí)別系統(tǒng)能夠很容易地探測(cè)和區(qū)分這兩種物質(zhì)。紅外線攝像機(jī)產(chǎn)生的圖像有不同的顏色，代表著不同的溫度。攝像機(jī)的圖像呈藍(lán)色(表示沒(méi)有鋼流通過(guò)攝像機(jī)的視野)，純凈的鋼流顯示為綠-橙色，渣顯示為白色。這樣，出鋼結(jié)束時(shí)，鋼渣的轉(zhuǎn)換很容易識(shí)別。如果絕大部分的鋼水流呈白色，說(shuō)明下渣量較大。在探測(cè)到鋼水中有渣時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出報(bào)警，擋渣器可以自動(dòng)關(guān)閉。 2 氣動(dòng)擋渣所需的氣體消耗及壓力 氣動(dòng)擋渣所用氣體及壓力見(jiàn)表3所示。 表3 氣源及壓力 類(lèi)型 氣體 最小壓 力/MPa 消耗 時(shí)間/s 流量/ m3min-1 消耗/m3 爐-1 擋渣氣體 N2 1

9、.2 10 160 27 控制氣體 N2 1.6 5 20 1.7 冷卻氣體 N2 1.6 200 20 67 冷卻氣體 空氣 0.5 200 4.2 215 3 氣動(dòng)擋渣的工藝特點(diǎn) 氣動(dòng)擋渣工藝有如下的工藝特點(diǎn)： 擋渣功能采用氣動(dòng)的方法執(zhí)行，不受不規(guī)則的出鋼口和爐渣粘度的影響，對(duì)于各類(lèi)鋼渣都可以提供可靠的密封。 噴嘴的設(shè)計(jì)帶倒錐度，直徑比出鋼口的小，噴嘴與出鋼口之間有一個(gè)環(huán)形的縫隙，可以防止一者的耐材受到機(jī)械損壞。擋渣期間，引入的空氣流過(guò)這個(gè)縫隙，進(jìn)一步增強(qiáng)了擋渣效果。 連續(xù)的氣體冷卻確保了擋渣器的最大使用壽命。在轉(zhuǎn)爐爐襯砌筑期間，對(duì)擋渣器進(jìn)行維護(hù)。一個(gè)爐役期內(nèi)不要求定期維護(hù)，大約1000爐

10、之后進(jìn)行預(yù)防性的噴嘴更換。 氣體管道經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)爐托圈，轉(zhuǎn)爐可以不受限制地旋轉(zhuǎn)。 氣動(dòng)擋渣的技術(shù)指標(biāo) (1)擋渣器的反應(yīng)時(shí)間 擋渣器的反應(yīng)時(shí)間即旋轉(zhuǎn)臂開(kāi)始動(dòng)作到完成擋渣動(dòng)作之間的耗時(shí)。在實(shí)際操作中取10爐測(cè)試，擋渣器的反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)1.5s。 (2)擋渣成功率 出鋼后大罐表面渣層厚度不超過(guò)50mm即為擋渣成功。實(shí)際取50爐測(cè)試，成功率達(dá)96%。 (3)擋渣效果 實(shí)際生產(chǎn)中取10爐測(cè)試，其中初期出鋼口連續(xù)5爐，后期出鋼口連續(xù)5爐。測(cè)試結(jié)果為，鋼中帶渣不超過(guò)5kg/t鋼，大罐內(nèi)渣層厚度不超過(guò)50mm。 使用中存在的問(wèn)題及解決方法 鞍鋼第二煉鋼廠二工區(qū)的氣動(dòng)擋渣技術(shù)基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)效果，但是在使用中也存在

11、一些問(wèn)題。 (1)降低出鋼口壽命 由于氣動(dòng)擋渣時(shí)向出鋼口吹入壓力約1.2MPa的高壓氮?dú)?時(shí)間為10s)，加之擋渣器關(guān)閉時(shí)產(chǎn)生機(jī)械沖撞，所以對(duì)出鋼口掛渣產(chǎn)生了破壞，在一定程度上加劇了外出鋼口的損壞，降低了出鋼口的壽命。因此，要加強(qiáng)外出鋼口的維護(hù)，及時(shí)更換出鋼口。 (2)對(duì)出鋼口安裝精度要求高 采用擋渣技術(shù)后，在任何方向上出鋼口軸線和噴嘴軸線間允許的公差都應(yīng)10mm(1)。 要嚴(yán)格按照操作規(guī)程，使用對(duì)中維護(hù)工具對(duì)出鋼口進(jìn)行安裝與維護(hù)。 (3)產(chǎn)生剩鋼現(xiàn)象 在生產(chǎn)對(duì)下渣量要求嚴(yán)格的高純凈度鋼種或無(wú)渣出鋼的情況下，噴嘴在渣出現(xiàn)之前己經(jīng)擺進(jìn)到熔融的鋼流中，這樣既降低了噴嘴的壽命，同時(shí)使一部分鋼水被擋回

12、爐內(nèi)，產(chǎn)生剩鋼現(xiàn)象。目前，生產(chǎn)過(guò)程中剩鋼現(xiàn)象還不是很?chē)?yán)重，但生產(chǎn)純凈度要求較高的鋼種時(shí)就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的剩鋼現(xiàn)象，對(duì)濺渣護(hù)爐和下一爐鋼的冶煉有很大影響。 (4)難以解決渦流卷渣問(wèn)題 氣動(dòng)擋渣主要擋出鋼結(jié)束時(shí)的末期渣，對(duì)出鋼過(guò)程中渦流卷渣無(wú)法有效擋住。轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)的下渣分三個(gè)階段，其中約15%發(fā)生在出鋼開(kāi)始階段，約60%被出鋼過(guò)程中形成的旋渦吸出，剩下的約25%發(fā)生在出鋼結(jié)束階段。而氣動(dòng)擋渣渣識(shí)別系統(tǒng)無(wú)法辨別渦流卷渣，只能擋住末期的約25%的下渣。對(duì)于下渣要求較嚴(yán)格的鋼種，應(yīng)配合擋渣塞、擋渣漂、擋渣料等手段以減少渦流卷渣的數(shù)量。本鋼大型轉(zhuǎn)爐氣動(dòng)擋渣裝置投產(chǎn)本鋼大型轉(zhuǎn)爐氣動(dòng)擋渣裝置投產(chǎn) 本鋼煉鋼廠引進(jìn)國(guó)外當(dāng)代最先進(jìn)的氣動(dòng)擋渣工藝設(shè)備，經(jīng)過(guò)了號(hào)爐半個(gè)月的熱負(fù)荷試車(chē)、功能考核、各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，正式投入生產(chǎn)使用。這標(biāo)志著本鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)又上一個(gè)新臺(tái)階，擋渣工藝技術(shù)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，改進(jìn)一步提高鋼的質(zhì)量、開(kāi)發(fā)高附加值新產(chǎn)品、降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益起到重要作用。 這種氣動(dòng)擋渣工藝，是在轉(zhuǎn)爐出鋼快要結(jié)束而鋼渣經(jīng)過(guò)出鋼口注向鋼水罐射，從爐外