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。滑动水口挡渣技术在减少钢水回磷、提高合金收得率、减少钢中夹杂物、提高钢水洁净度、减少钢包粘渣、延长钢包使用寿命等方面的有突出优势。转炉出钢口内水口连接于出钢口砖末端,下接出钢口上滑板,而外水口连接出钢口下滑板。因此,内/外水口及滑板在转炉出钢过程中不仅要经受高温钢水、钢渣的冲刷,还要经受强碱性炉渣的侵蚀和渗透;不连续出钢时还要经受(~℃)高温的强热震冲击。此外,在频繁挡渣操作过程,滑板铸孔和滑道要承受高温钢水、钢渣的磨蚀和熔损。因此,要求内/外水口及滑板选材应注重较好的抗渣侵蚀性、高温抗氧化性能及优良的抗热震性能,滑板材料还要兼具优良的耐磨性。目前市场上转炉出钢口外水口的材质主要有不烧镁碳质、不烧铝锆碳质和氧化锆质(镶嵌内芯)三种,其中镁碳质水口由于成本优势占据市场主流,铝锆碳质水口性能略优于镁碳质,镶嵌氧化锆质内芯水口处于研发阶段,其使用寿命可达炉次以上,甚至可与出钢口寿命同步。不烧水口大都经过浸渍沥青处理以达到封闭气孔,提高致密度及抗侵蚀性能的目的,其使用寿命在30~90炉次不等。表1不同材质外水口理化指标和使用寿命挡渣滑板是滑动水口挡渣技术应用的最关键部件之一。目前国内挡渣滑板的材质多选择铝锆碳质,作为控流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;但对于挡渣技术而言滑板使用寿命偏低,只能稳定在10~14炉左右。因此,研究人员通过多种途径对挡渣滑板的性能进行改进。有研究表明,引入膨胀石墨、Si粉能够一定程度上促进铝碳耐火材料中SiC晶须的形成,提高了滑板的韧性,增强了抵抗裂纹扩展的能力,使滑板的抗热震性及使用寿命提高。为了满足钢企提出的18~20炉次甚至25炉次以上的高寿命要求,滑板材质从常规的重烧铝锆碳质向本体采用铝锆碳质、镶嵌层采用锆质材料的复合结构转型。目前主要有以下三类:①镶嵌锆环的上滑板搭配镶嵌锆板的下滑板;②镶嵌锆板的上滑板搭配镶嵌锆板的下滑板;③镶嵌锆环的上滑板搭配滑道止滑区镶嵌锆板的下滑板。镶嵌滑板在~t转炉(前、后期挡渣)上的使用寿命至少可稳定在15~18炉次,如果前期挡渣采用其他挡渣方法,仅在后期采用滑板挡渣,滑板寿命可达到20~25炉次。表2不同材质滑板理化指标和使用寿命滑动水口挡渣技术的不足之处在于,耐火材料元件寿命偏低。为此,Interstop公司与RHI公司合作,对传统浇钢系统进行改进,开发出了炼钢转炉出钢口用CG型新型滑动水口。CG滑动水口系统采用全新的结构,可以在更换内滑板时不用从钢壳上取下整个滑动水口装置。该系统提高耐火材料的使用效果,显著缩短转炉停炉时间。CG新型滑动水口的上部连接元件的寿命为24.8炉,耐火材料元件的寿命为24.8次。中钢洛耐院总结了转炉挡渣滑板的损毁原因,发现挡渣上滑板与钢水接触,主要是侵蚀扩孔损毁,下滑板与外界空气接触,主要是热震裂纹扩展损毁。因此,通过在上滑板镶嵌锆环,在下滑板镶嵌锆板工艺,并通过物相组成控制和显微结构调控等措施,提高了锆环、锆板的抗热震性,使挡渣滑板寿命稳定在20炉次左右,显著提高滑板挡渣性价比。所开发的3个系列产品,能够满足不同工况的需求,具体性能见表3。表3转炉滑板锆环、锆板的理化指标和性能性能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;加大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。
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