120t转炉挡渣系统用耐火材料的工艺改进

1转炉滑板挡渣工艺

冶炼洁净钢的关键技术是无渣出钢，即采用转炉出钢口滑动水口挡渣工艺技术。由于滑板开闭非常迅速，能够对出钢过程中的前期渣和后期渣有效阻挡,而且可以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，是目前转炉岀钢挡渣效果最佳的一种生产工艺技术。采用滑板挡渣技术，实现了快速挡渣，挡渣成功率提高，平均渣厚降低，提高了合金和脱氧剂的收得率,降低了钢水回磷量,减少了精炼造渣剂及各种脱氧剂的消耗。

河北永洋特钢新区现有1台120t转炉，自投产以来便采用滑板挡渣出钢，达到了很好的冶炼效果。冶炼钢种有60Si2Mn、Q335B、9SiCr、33MnCrTiB、50CrV、55CrMn、U71Mn、等，主要产品有轻轨、重轨、起重机钢轨、矿工钢、电梯钢、弹簧扁钢等。

2挡渣系统耐材的损毁

转炉挡渣系统耐材包括挡渣滑板和出钢口，滑板系统安装在转炉出钢口末端。滑板系统由内水口、外水口、内滑板、外滑板组成(图1)。转炉挡渣系统耐材使用寿命的提高，可以节省劳动强度，降低生产成本，提高生产效率和安全性。

2.1 出钢口的损毁

钢水在高速流过出钢口内孔时，高温钢流与出钢口内孔产生较强的冲刷，对出钢口造成机械损坏。

钢水或炉渣中的氧对镁碳质出钢口的氧化，使耐火材料结构变得疏松,从而引起寿命下降。

图1 转炉滑板系统组成

2.2 转炉滑板的损毁

转炉滑板在出钢过程中，要经受高温钢水、钢渣的冲刷;多次挡渣操作过程中滑板和滑道要承受高温钢水、钢渣的冲刷、磨损、氧化和侵蚀。因此，转炉滑板多采用抗侵蚀性和抗热震性优良的铝锆碳材质。

3改进措施

永洋转炉挡渣用耐材由濮耐公司提供。最初出钢口寿命在200炉左右，滑板寿命在14炉左右，耐材消耗量较大，成本较高,并且生产效率低下。经过数次技术改进，转炉挡渣用耐材达到了很好的使用效果。

3.1 出钢口内孔设计的优化

出钢口采用分体式，相比整体式出钢口，其致密度、高温强度、耐侵蚀性均有提高，且使用寿命更长(图2)。

图2 出钢口设计的改变

原来使用的出钢口内侧孔径为160mm,出钢时间6~8min,过长的出钢时间造成以下不利影响：

(1)出钢时间长对转炉岀钢侧炉衬的蚀损加剧;

(2)出钢时间长导致钢温损失较大，因而对出钢温度的要求更高，这也使转炉的循环周期延长、生产效率降低;

(3)流经出钢口的钢水流与空气的接触时间变长，钢液与空气中的氮气、氧气之间的这种接触使钢水增氮和氧化。

经论证后将出钢口内侧孔径变为180mm,并且增大了内孔的锥度。实践证明，出钢口砖的孔径和锥度改变可以缩短出钢时间，由6~8min缩短为3.5~5min。出钢时间缩短提高了转炉的生产效率，降低了出钢过程的温度损失。

试验结果满足生产要求，因此最终确定采用内径为150/180mm的岀钢口。出钢口前端壁厚未改变，但出钢时间的缩短减少了对出钢口内孔的冲刷侵蚀，出钢口平均使用寿命可从原来的200炉提高到300炉以上。由此减少了更换出钢口的时间，降低了出钢口喷补料的消耗。

3.2 出钢口碗砖的使用

目前使用的出钢口与内水口结合处容易被钢水冲刷侵蚀，限制了出钢口寿命，因此在此位置安装一个可更换的碗砖(图3)。当碗砖出现严重的侵蚀熔损时，可以在更换内水口的同时更换碗砖，采用此种方法有望增加出钢口的整体寿命达400炉以上。

图3 出钢口碗砖示意图

3.3 挡渣滑板的改进

传统铝锆碳滑板所用原料锆莫来石在使用时容易分解，导致结构疏松和滑板耐蚀性下降，影响滑板使用寿命的进一步提高⑴。以锆刚玉、氧化锆代替锆莫来石，同时提高氧化锆含量，可以提高材料的抗侵蚀性。优化烧成制度和烧成气氛，促进滑板内SiC晶须的生长(图4)。基质中大量SiC晶须的生成,有利于提高材料强度，同时有助于提高材料的抗热震性。

出钢口内孔形状改变后，出钢速度增大,钢水与出钢口之间的干扰减弱，钢流比较平稳，减少了出钢口末端的湍流，避免了后期卷渣，对滑板板面的侵蚀降低。出钢时间缩短，减少了对挡渣滑板和内外水口的冲刷时间，使滑板和内外水口的扩孔速率降低。采用新出钢口后，滑板的使用寿命可由原来的14炉左右提高到18炉左右。后来试验将水口孔径由原来的150mm改为140mm,出钢时间没有明显增加，而滑板使用寿命可以提高到20炉以上，最高可达23炉。

图4 滑板材料中生成的SiC晶须

3.4 前后双挡渣技术

采用挡渣塞挡出钢前的前期下渣，再用滑板挡岀钢快结束时的后期下渣。这两种挡渣方法综合使用,挡渣效果明显提高。出钢结束后用装置将挡渣塞插入挡渣滑板的出钢孔内，依靠较大的摩擦力来阻止前期炉渣的冲击，从而达到阻挡前期炉渣的目的。前挡不使用滑板挡渣，是因为挡渣塞成本较低，而且使用效果较好。

4结 论

在120t转炉上通过优化出钢口内孔尺寸和锥度，增加可更换碗砖，使得出钢时间缩短，出钢口的使用寿命得到提高。另外,缩小滑板孔径、前挡使用挡渣塞、优化滑板材质,也可以提高挡渣滑板的使用寿命。通过采取上述措施,120t转炉滑板的平均寿命从14炉提高到20炉以上，出钢口的使用寿命提高到300炉以上，使用带碗砖的出钢口后有望将寿命提高到400炉。