一、项目名称：转炉滑动水口挡渣出钢工艺的研发与应用

项目英文名称：Research a↑nd Application of Slag-Stopping Tapping Technology by Slide Gate in BOF

二、技术分类：炼钢

三、技术内容简介及指标

本技术是中国金属学会2002年炼钢厂考察团在德国萨茨吉特钢厂考察时发现的。三明钢厂通过自行研发申请了国内首个专利，并成功地于2006年开始在60 t转炉上应用，2008年获“中国钢铁工业协会、中国金属学会冶金科技奖三等奖”。目前已有几十座60～300 t转炉应用。以下以首钢迁钢210t转炉应用情况为例进行全面介绍。

1）挡渣出钢系统.

挡渣系统由检测、控制和挡渣三部分组成。在转炉出钢口末端安装滑动水口系统，通过自动下渣检测系统来控制液压滑动水口快速开启或关闭，达到挡渣的目的。图1为挡渣出钢装置实体图。

图1 挡渣出钢装置图

2）滑动水口机构。

为了滑动水口机构安装、拆卸快捷方便，100t转炉滑动水口机构及消耗件选用整体更换，将更换滑板的过程在离线进行，以缩短滑动水口机构更换时间。

3）耐火材料。

滑动水口用的耐火材料由出钢口砖、内水口砖、内滑板砖、外滑板砖和外水口砖5块砖组成，同时砖与砖间采用凹凸连接方式。

4）液压快速驱动。

保证液压系统运行安全可靠的前提下，要求尽可能提高油缸的推拉速度，以便减少水口开启与关闭时间，降低下渣量。油缸长期处在高温环境中，尤其是在出钢时，受钢包中高温钢水的辐射，油缸需承受≥600℃高温烘烤。为此，设计时首要考虑的是油缸的耐热性能。

液压泵站是转炉出钢口挡渣滑板的动力源，对滑板的液压控制具备快速关闭功能；挡渣滑板的开口度具备微调功能；液压系统能够满足连续运转的工况要求。

5）机构快速更换。

机构的快速更换对转炉冶炼有直接影响，主要对机构初定位方式、更换方式、专用工具进行设计，以达到快速更换机构的目的。

6）系统管网优化。

①设计不锈钢管水冷油路，解决因高温而烧损油路的问题。

②气路与油路穿过耳轴和托圈，通过旋转接头实现与转炉同步旋转，并避免被炉渣损坏。

③油路与滑动水口机构的连接方便更换。

④油管连接件在高温区密封不漏油。

7）自动下渣检测。

为了实现准确检测和控制挡渣，必须避免人为因素的影响，挡渣过程采用自动下渣检测。采用近红外热像仪、远红外热探测仪对注流热成像，并实时采集转炉生产过程中相关的工艺参数，包括：开氧信号、吹氧时间、转炉倾角等，在出钢时对注流热图像进行图像处理，当图像处理系统检测到注流含渣百分比超过设定值，触发控制系统控制液压机构关闭滑动水口。

指标：滑动水口机构使用寿命约为3000～5000炉；上下滑板使用寿命≥12炉；滑板关闭时间<0.8s；机构的快换时间在8～15min，平均为10min，能够满足正常的冶炼生产和维护的需要。

四、技术应用情况、效果及案例

本技术主要应用效果有以下4方面：

1）实现自动出钢。编制计算机控制程序，达到出钢控渣自动化，防止操作人员主观干扰及反应时间滞后的影响。

2）避免出钢前期下渣。

传统出钢操作：转炉摇到出钢位置的过程中，渣层漂浮在出钢口上，在钢水开始流出之前，钢渣先流出出钢口，导致出钢前期下渣。

滑动水口挡渣操作：通过在出钢前关闭出钢口滑板加以避免。出钢摇炉到35°时，挡渣滑板自动关闭，一旦摇到70°“开始出钢”的位置时，挡渣滑板自动打开。这样，就避免了出钢前期下渣。

3）快速、可靠、准确挡渣。

传统出钢操作：由于出钢口的设计形状及侵蚀情况的影响，挡渣效果几乎无法控制。

滑动水口挡渣操作：采用密闭功能安全可靠的滑动水口挡渣系统，确保有效地挡渣。系统可以通过调整下渣检测系统的灵敏度，来满足不同钢种质量的挡渣要求。

4）稳定出钢时间。稳定出钢时间，便于生产控制。

以下为2007年试验数据为例：

挡渣效果：采用挡渣球挡渣时，流入钢包的渣层厚度为47.6mm，吨钢下渣量为8.2kg，挡渣成功率仅为70.1%；当使用挡渣塞时，渣层厚度为33.1mm，吨钢下渣量为6.5kg，挡渣成功率仅为89.1%；当采用滑动水口挡渣出钢时，渣层厚度仅为27.3mm，吨钢下渣量为5kg，挡渣成功率达到100%。与采用挡渣球和采用挡渣塞出钢相比，渣层厚度分别减少了20.3mm和5.8mm，吨钢下渣量减少了3.2kg和1.5kg，挡渣成功率提高了29.9%和10.9%。减少下渣量，提高挡渣成功率，可有效降低出钢过程合金消耗，提高合金收得率。

合金和脱氧剂的收得率：以冶炼普通钢种（HRB400E）时硅和锰的收得率为例说明。采用挡渣塞时，锰和硅的收得率分别为92.14%和86.12%，当采用滑动水口挡渣出钢时，锰和硅的收得率分别为93.11%和87.34%，与采用挡渣塞出钢相比，锰和硅的收得率分别提高了0.97%和1.22%。

以冶炼优质钢种（ML08Al）时锰和铝的收得率为例说明。采用挡渣塞挡渣时，锰和铝的收得率分别为90.02%和18.85%，当采用滑动水口挡渣出钢时，锰和铝的收得率分别为91.13%和21.95%。与采用挡渣塞出钢相比，锰和铝的收得率分别提高了1.11%和3.1%。由于ML08Al属于铝镇静钢，因此需采用铝进行终脱氧及合金化，由于铝的还原性非常强，极易被氧化，所以铝的收得率较低。

钢水回磷量：以冶炼普钢（Q235）时钢水回磷量对比为例分析。采用滑动水口挡渣钢水回磷量约13.6´10^-6，比挡渣塞挡渣降低3.4´10^-6，比挡渣球挡渣降低26.4´10^-6。

以冶炼优钢（ML08Al）时钢水回磷量对比为例分析。采用滑动水口挡渣钢水回磷量约21.1´10^-6，比挡渣塞挡渣降低10.0´10^-6。

滑动水口综合效益（2007年试验数据）：与挡渣塞挡渣比较，由于出钢下渣量的减少，合金收得率提高，可节约合金消耗，综合效益优势明显。滑动水口成本约为2.36元/t（钢），普通钢种（以HRB400E钢种为例）采用滑动水口综合效益约为0.01元/t（钢）；优质钢种（以ML08Al钢种为例），综合效益约为2.63元/t（钢）。

目前，三明钢厂、上海宝钢、西宁特钢、莱钢、安钢、京唐、迁钢，马鞍山等厂几十座转炉已推广使用该技术。

五、技术推广前景

在进一步提高滑板寿命、优化滑动水口机构以节省更换时间、研究不同钢种出钢挡渣工艺规程等情况下，可在全国500多座转炉上加快推广应用。