转炉滑板挡渣技术发展

近年来，国内外钢铁企业经营局面发生重大变化。我国钢铁行业总体面临严峻挑战，主要的问题表现为：产能过剩，产品品种相对单一，产品附加值低，产品综合竞争力差。如何有效改善这种局面，生产高质量、高技术含量、高附加值的优质产品已成为大势所趋，这就对我国钢企炼钢工艺的技术革新和钢种优化提出了更高的要求。
    国内外转炉挡渣技术得到快速发展
    在转炉炼钢工艺中，转炉钢水的纯净度已经成为制约高级品种钢开发的主要因素。而转炉出钢口挡渣技术的不断发展与进步，为今后钢种的优化提供了重要基础和有力保证。减少转炉出钢过程中的下渣量，是提高钢水质量的一个重要环节。在转炉出钢时进行有效的挡渣操作，不仅改善钢水质量，减少钢水回磷、回硫，减少钢中夹杂物，提高合金的收得率，而且会减少钢包粘渣，延长钢包使用寿命，也是降低炼钢成本的一个重要工艺技术。为此，国内外各钢厂对转炉出钢挡渣工艺技术的研发和应用都十分重视，各种转炉出钢挡渣工艺技术应运而生。
    以往，国内外转炉出钢挡渣采用较多的方法是用铁皮挡渣帽、软质挡渣塞、滑板挡渣挡前期渣，用挡渣球、挡渣镖、气动挡渣及滑板挡渣挡后期渣。相对于滑板挡渣法，以往应用的其他挡渣技术均存在一定的技术缺陷，如铁皮挡渣帽对前期渣有一定的挡渣效果，对中、后期下渣控制无效；软质挡渣塞能够有效地防止出钢前期下渣，对中、后期下渣控制无效；挡渣球对前、中期下渣控制无效，在后期挡渣工艺中，挡渣球在转炉内是以随波逐流的方式运动到出钢口，该技术操作简单、成本低廉、挡渣命中率较高（50%—70%）；挡渣镖对前期下渣控制无效，与挡渣球相比，可灵活调节比重，能自动而准确地到达预定位置，具有一定的抑制中期涡流卷渣效果，对后期下渣的挡渣成功率可以达到90%以上（大型转炉挡渣成功率在80%以上）；气动挡渣法在迅速性、可靠性等方面存在明显优势，但出钢时易发生吸入涡流，引起钢渣混出，挡渣时机不好掌握，且存在工作条件恶劣、部件更换频繁等不足。
    转炉滑板挡渣技术是近年来迅速发展的一种新兴技术，该技术主要由滑板挡渣系统、红外下渣检测系统和液压驱动系统三部分构成；通过红外下渣检测技术与PLC控制技术相结合，实现自动判渣和挡渣，是目前转炉出钢挡渣效果最佳、最新的一种生产工艺技术及装备。此技术的应用，可以有效地控制前期和后期下渣，挡渣成功率可以达到100%，下渣厚度可控制在40mm以下。
    转炉出钢口采用滑板挡渣是当今国际最先进的方法之一，也是难度最大的挡渣技术。德国SLAZGITTER.A.G钢厂于1997年开始在210吨转炉上采用电磁检测滑板法挡渣出钢，在2005年以前，我国对该技术的应用尚属空白。2006年11月以来，福建三明钢铁（集团）有限公司在国内首先实现40吨和80吨转炉滑板挡渣技术的成功应用。2008年9月，宝山钢铁股份有限公司相继在宝钢一、二炼钢厂300吨转炉进行转炉挡渣技术的推广应用。至今，宝钢、首钢、武钢、鞍钢等国内50家以上钢厂的100座以上的转炉均采用了滑板挡渣出钢技术，最大转炉容量为350吨，总装机容量达到15000吨以上，涵盖国产装置和CG120型、CG160型等国外转炉滑板挡渣装置。目前，我国已经成为世界上应用转炉滑板挡渣技术最普遍的国家。转炉滑板挡渣技术经各个钢厂实践应用后，已被证明是成熟可靠的技术，对炼钢工艺的优化和钢种、钢水质量的改善作用已初见成效。今后，该技术的发展还有很大的潜力。由于该技术对我国钢材整体品质的提升具有重大的影响，因此大力发展转炉滑板挡渣技术对我国钢铁行业的改造升级，以及钢企摆脱经营困境有着十分积极的现实意义。
    转炉滑板挡渣技术存在的不足
    国内转炉挡渣技术总体尚处于起步阶段，相关的耐材、设备和操作技术还须不断完善和优化。目前，制约该技术发展的主要不足之处有3个。
    一是耐材寿命相对偏短，尤其是滑板元件寿命有待进一步延长。转炉滑板是滑板挡渣技术应用最关键的部件之一。目前，国内转炉滑板的材质多选择铝锆碳质。作为钢包滑板材质而言，其强度高、抗热震性好，抗冲刷和抗侵蚀性优良。但是，对于转炉滑板挡渣技术而言，滑板使用寿命偏短，只能稳定在10炉—14炉，基本为每班更换1次，机构更换次数相对频繁，在一定程度上不能适应转炉快节奏炼钢生产的需要，同时也增加了工人的劳动强度。
    二是红外判渣检测系统的灵敏度、精准度和可靠性有待进一步提高。滑板挡渣技术采用红外下渣检测系统进行判渣及掌控关闭滑板指令的发出，对红外下渣检测系统的灵敏度、准确性提出很高要求。目前，该系统的综合性能还有待进一步提高，否则在出钢后期，由于钢渣混合现象明显，若下渣检测系统准确度不足，易造成钢水残留较多或下渣量过大，影响挡渣效果及后期的溅渣和钢铁料消耗指标。
    三是液压驱动系统稳定性差，影响滑板关闭速度，易造成渗漏钢事故的发生。受高温等使用条件综合因素制约，液压驱动系统液压油流量可能发生异常变化，从而影响油缸的运行速度，导致滑板关闭速度变慢。正常关闭时间为0.5秒—0.7秒，若液压系统异常变化，滑板关闭时间会达到1.2秒—1.5秒，严重影响滑板正常关闭速度，易导致板间异常夹钢现象，严重时甚至导致渗钢、漏钢事故的发生。
    转炉滑板挡渣技术的改进及创新
    一是完善和优化滑板的材质，大幅度延长使用寿命。针对目前转炉滑板材质普遍存在的问题，鞍山浦项特种耐火材料有限公司（以下简称鞍山浦项）立足于钢厂实际生产条件，不断优化滑板材质，改善滑板的抗氧化性、耐磨性、热震稳定性、抗侵蚀性等综合性能，先后研发了镁碳质、铝碳质、铝锆碳质、铝锆碳镶嵌锆质等材质，最终采用铝锆碳质本体复合锆质镶嵌环技术，使滑板的综合使用寿命大幅度延长，平均寿命由原来的10炉—16炉稳定提升到23炉—25炉，最长寿命达到27炉，达到国内领先水平；实现了炼钢厂一天更换一次滑板的目标，大大降低了工人的劳动强度，为钢厂转炉快节奏炼钢工艺的实施提供了有力保证。
    二是优化滑板的结构设计，完善配套系统的功能，基本杜绝渗漏钢事故发生。鞍山浦项通过不断完善和优化滑板的外形结构设计和镶嵌结构设计，加大滑板高温下膨胀变形的锁紧力，预防异常裂纹的发生和扩展，防止异常渗漏钢通道的形成；提高红外下渣检测系统准确性和液压驱动装置油缸运行速度的稳定性，重点解决应用中发现的不足问题，大大提高了滑板挡渣技术的使用安全性和可靠性。
    三是上滑板采用在线快换技术，作业效率明显提高。鞍山浦项采用两块上滑板在线快换技术，1分钟内完成侧推快换，大大降低机构在线和离线的更换频率，缩短机构整体更换时间，较普通单块上滑板无快换技术节约更换时间约50%，使滑板挡渣操作更加快捷、安全；减少对钢厂生产组织的影响和作业时间的占有，降低炼钢耐材综合消耗和工人劳动强度。
    由于对转炉挡渣关键技术的持续创新和提升，鞍山浦项特种耐火材料有限公司滑板挡渣技术的国内外市场竞争能力不断增强，成功进入德国SLAZGITTER.A.G、首钢（迁安）、宝钢（梅山）、鞍钢（鲅鱼圈）等国内外大中型转炉挡渣技术重点应用单位，从而抢得市场先机，为企业赢得良好的声誉和品牌竞争力。
    转炉滑板挡渣技术的发展趋势
    随着国内外钢铁市场逐步回暖，滑板挡渣技术呈现出良好的发展趋势，今后的技术重点发展方向和全新应用领域更加明晰。
    采用转炉滑板挡渣技术，滑板挡渣系统耐材使用寿命的匹配性显得尤为关键。系统耐材主要由出钢口砖、内水口砖、上滑板、下滑板、外水口砖等五大耐火元件构成，在合理延长各自元件寿命的基础上，如何提高各耐材元件配套寿命合理性，尽量减少耐材的更换次数及对炼钢整体工艺时间的影响，应是今后滑板挡渣技术的重点发展方向之一。
    随着转炉滑板挡渣技术的不断成熟与完善，该技术的应用领域会不断延伸和扩大，目前电炉滑板挡渣技术正在迅速发展和进步。