转炉滑板挡渣与红外下渣检测技术的应用
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摘要：介绍了滑板挡渣及红外下渣检测原理，原有转炉通过出钢改造完成滑板挡渣技术的应用，使得转炉挡渣成功率高，挡渣效果好，降低生产成本，转炉下渣量可控制在40mm以下，优化了生产工艺，为生产品种钢提供了必要条件。
ABSTRACT:This paper describes the principle of slide gate stopping slag and Infrared slag detection. The old converter finished the slide gate stopping slag’s application through tapping modification. Stopping slag with slide gate is successful which can reduce the cost of production. Slag tapping amount can be controlled around 40 mm, which provides requirement for the production of variety of steel.
Key Words:slide gate stopping slag Infrared slag detection slag tapping volume
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1 引言
为紧跟市场节奏，满足市场需求，唐山不锈钢有限责任公司对产品结构不断调整，对产品质量的要求越来越高，因此控制转炉出钢的下渣量，成为整个工艺的关键环节。唐山不锈钢公司共三座转炉，自转炉投产以后，全部采用挡渣镖进行挡渣。为了冶炼特种钢，2013年3月，唐山不锈钢公司对2#转炉出钢形式进行改造，增上滑板挡渣与红外下渣检测设备。从而钢水质量得到了改善，减少了钢水的回磷、回硫及夹杂物，提高了合金的收得率，同时也降低了精炼工序的冶炼成本。
2挡渣镖与滑板挡渣的比较
1）转炉出钢时下渣共分为三个阶段，包括前期渣、出渣过程漩涡效应渣、后期渣。挡渣镖只能在出钢末期通过专用设备，将挡渣镖投入到出钢口内，缺点是：不能控制前期渣，出钢后期投挡渣镖的时机很难把握。因此，渣层的平均厚度在200mm左右。
2）转炉在出钢操作时，滑板挡渣技术可通过在出钢前关闭出钢口滑板，当钢水盖过出钢口位置后再打开滑板出钢，避免了前期渣的产生。到出钢末期，通过红外下渣检测手段，可实现自动判渣和挡渣，通过系统连锁信号，将滑板快速关闭，挡渣成功率可达100%。因此，渣层平均厚度能保证在40mm以下。
3滑板挡渣与红外下渣检测的原理
采用滑板挡渣加上红外检测系统可以将转炉倾动角度信号和红外下渣检测技术与滑动水口的开闭相结合，实现了全自动判渣和挡渣，挡渣成功率达到100 ％ , 钢包渣厚可以稳定控制在40 mm 以下。
1）滑板挡渣原理：在转炉出钢过程中，由于转炉渣的密度小于钢水而浮于钢水面上，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(a）所示；过程渣，前期渣之后开始出钢，临近出钢后期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(b)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2 所示。
图1 前期下渣和后期下渣
图2 转炉出钢过程中下渣
出钢前关闭滑动水口，转炉倾动到75°～80°时（前期渣已经完全通过出钢口区域）再打开滑动水口出钢，实现对出钢过程前期渣下渣的有效控制。出钢后期转炉倾动到90°～110°时，出钢结束红外检测到下渣后立即关闭滑板。实现对出钢过程后期下渣的有效控制。
2）红外下渣检测原理：转炉红外下渣检测系统根据钢渣与钢水在特定光波波段的差异，使用摄像仪拍摄出钢图像，并将图像送到工控机，在图像采集卡处理后，由软件对采集的图像信号进行识别处理，自动分辨出钢流中的钢水和钢渣，并实时识别注流中含渣百分比。当检测到注流下渣时，并且超过系统所设定的含渣百分比，系统结合下渣时注流形态等信息进行综合分析，及时输出报警信号，同时由计算机系统给出滑板关闭动作信号，由液压系统驱动关闭滑板停止出钢，从而减少渣流入大包，提高钢水的纯净度与钢水收得率。
4转炉滑板挡渣改造
100t转炉为满足滑板挡渣机构安装条件，需将转炉出钢口角度由原来的0°改为10°，出钢口部分需进行改造。
转炉新设计旋转接头为三通道，从驱动端进2路油管、1路气管，冷却水由炉帽提供。油管从耳轴进入托圈后沿托圈内部铺设至人孔盖板位置，在人孔盖板上面开三个Φ40孔，2路油管、1路气管从三个Φ40孔中穿出，向上延伸至托圈上部与水冷管结合后铺设至水冷油缸处，2路油管、2路水管连接至水冷油缸，1路气管与机构空冷管连接；人孔上开的三个Φ40孔用盖板分别与钢管和人孔板封闭焊接。
转炉出钢口侧裙板改造，适应滑板挡渣机构的安装及防护要求。液压缸采用水冷液压缸，由托圈引出1路冷却水，用于挡渣机构液压缸冷却。
增加红外下渣检测系统，使其能够实现自动挡渣。
5 效益测算
1）滑板挡渣增加成本
根据外厂转炉滑板挡渣机构使用经验，全年含正常使用备品备件消耗，使用成本约为1元/吨钢。
耐火材料按每炉产钢100吨计算，包含出钢口、内外水口、滑板、挡渣塞、火泥等辅料，折合消耗成本约为2.4元/吨钢；安装、维护人员费用约为0.47元/吨钢。耐火材料合计成本约为2.87元/吨钢.
使用滑板挡渣累计成本升高1+2.87=3.87元/吨。
2）滑板挡渣可节省成本
无渣出钢，可使低碳钢脱氧剂中铝的综合利用率由现在的45%提高到60%；可节约铝耗0.41kg/t ，转炉SPHC系列按年产60万吨，降低成本6.56元/吨。
无渣出钢，可使LF回磷率由原来的0.004%降低到0.001%，铝耗可节省0.225kg/t，降低成本3.6元/吨。
节省现有挡渣标、挡渣塞和出钢口，可节约成本1.3元/吨。
使用滑板挡渣后，钢包寿命由75炉升高到80炉，提高5炉效益。钢包成本则降低成本1元/吨。
因滑板挡渣能保证下渣量稳定，可适当提高转炉终点磷含量，减少因拉碳磷高补吹、后吹等，可降低成本1元/吨。
使用滑板挡渣后，吨钢成本可降低13.46元/吨。
综合上述，使用滑板挡渣后，吨钢可节省成本.9.59元
6 结语
转炉滑板挡渣与红外下渣检测的应用，有效的控制了下渣量，改善了钢水的质量，降低了生产成本，为企业提高产品质量和将本增效，打下了坚实的基础。