丁劍

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北 唐山 063200）

隨著爐外精煉技術(shù)的不斷發(fā)展和普及，鋼包底吹氬技術(shù)是鋼包精煉爐中非常關(guān)鍵的技術(shù)之一，吹氬攪拌可有效促進(jìn)鋼——渣之間的物質(zhì)轉(zhuǎn)換，不僅可以去除非金屬夾雜物，還可以加速鋼液脫氧、脫碳反應(yīng)，有利于鋼液溫度均勻，精確調(diào)整復(fù)雜的化學(xué)成分。對(duì)于冶煉優(yōu)質(zhì)鋼，鋼包底吹氬技術(shù)是必不可少的。理想的、精確的、自動(dòng)化、數(shù)字化的鋼包底吹氬氣控制工藝對(duì)鋼水爐外處理越來越顯得重要。從成本高、效益低的頂吹攪拌到逐步完善、節(jié)能效果顯著的底吹氬攪拌工藝，使鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)不斷跨入新的臺(tái)階。尤其對(duì)于鋁鎮(zhèn)靜鋼、汽車用鋼以及管線鋼等品種鋼的生產(chǎn)，已進(jìn)入由量到質(zhì)的飛躍。

良好的鋼包底吹氬氣裝置除了對(duì)均勻鋼水成分和溫度，提高鋼水澆鑄性能外，對(duì)保證整個(gè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行起著決定性作用。

1 傳統(tǒng)的鋼包底吹氬裝置

1.1 工藝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，手動(dòng)操作，控制精度較低，人員操作存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)

早期的鋼包底吹氬裝置（如圖1）主要通過手動(dòng)操作針型閥控制閥門開度，采用浮子式流量計(jì)測(cè)量流量，吹氬時(shí)間采用人工記錄時(shí)間控制，鋼包與手動(dòng)控制閥站出口采用軟管連接，軟管采用滑環(huán)固定方式隨著鋼包車在鋼水處理位與鋼水吊運(yùn)位之間來回移動(dòng)，鋼水冶煉開始前，由人工將吹氬軟管插到鋼包本體的吹氬管路上，鋼水冶煉結(jié)束后，在由人工將軟管與鋼包進(jìn)行分離，此時(shí)，由于管路中氬氣未進(jìn)行泄壓，插拔軟管過程中，可能會(huì)造成鋼水噴濺，給操作人員帶來極大安全隱患，同時(shí)對(duì)氬氣流量控制也無法準(zhǔn)確控制，直接影響鋼水冶煉質(zhì)量，目前該吹氬方式已經(jīng)完全被淘汰。

圖1 早期鋼包底吹裝置

1.2 主流改進(jìn)版鋼包底吹裝置

目前絕大多數(shù)鋼廠采用此種鋼包底吹氬裝置（如圖2），此底吹氬裝置采用自動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，采用質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行流量監(jiān)測(cè)，壓力及流量采用遠(yuǎn)傳儀表，氬氣閥站出口軟管采用氬氣電動(dòng)卷筒控制，避免軟管隨鋼包車行駛過程中軟管拖動(dòng)損壞軟管。改進(jìn)的鋼包底吹氬裝置有反饋系統(tǒng)的氬氣流量調(diào)節(jié)器，設(shè)定流量后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)所選擇的參數(shù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)控制閥門開啟度，以適應(yīng)不同鋼包的透氣磚，完全采用計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制，操作人員采用計(jì)算機(jī)畫面設(shè)定底吹流量，鋼包底吹閥站根據(jù)設(shè)定的流量自動(dòng)調(diào)節(jié)，達(dá)到設(shè)定流量后，自動(dòng)關(guān)閉閥門，在此過程中，軟管與鋼包連接依然采用人工插拔軟管。

圖2 改進(jìn)版鋼包底吹裝置

2 目前傳統(tǒng)底吹氬裝置問題分析

傳統(tǒng)的鋼包底吹氬氣控制系統(tǒng)存在底吹效果不佳和氬氣流量過大或過小的情況，影響了產(chǎn)品質(zhì)量和加大了能源的消耗，同時(shí)在人工操作過程中，不僅增加了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，還增加了人員操作過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。具體問題如下。

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥反應(yīng)速度慢，在電腦顯示已經(jīng)打開閥門，但不一定有實(shí)際氣體流量，鋼水通常需要1分鐘左右才會(huì)有反應(yīng)，操作人員需要一定的時(shí)間才能調(diào)節(jié)到理想流量，延誤了吹氣攪拌的時(shí)間，影響冶金效果。很難做到迅速精確控制，操作人員無法正確判斷吹氣攪拌情況。

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)范圍較小，同時(shí)調(diào)節(jié)閥一般在30%～70%閥門開度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)效果最佳，但在冶煉實(shí)際過程中，鋼包底吹氬氣不僅需要大流量攪拌，也需要小流量進(jìn)行軟吹，流量需要精準(zhǔn)控制，流量需要在50～1300NL/min精準(zhǔn)可調(diào)，目前大多數(shù)調(diào)節(jié)閥已無法滿足鋼水冶煉需求。

當(dāng)氣體管道某部分出現(xiàn)漏氣、堵塞、管道壓力不足等情況，如鋼包與氣源的連接管道易漏氣，更換鋼包過程中快換接頭存在磨損，使用時(shí)間長(zhǎng)了易漏氣，并且由于操作不規(guī)范，進(jìn)場(chǎng)造成快換接頭被拉壞但不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。鋼包在運(yùn)輸過程中軟管磨損嚴(yán)重，也易造成漏氣。操作人員無法迅速正確判斷吹氣攪拌不成功、不理想的原因。

鋼水進(jìn)站后，往往需要操作人員到鋼水車上進(jìn)行軟管插接的工作，人員距離鋼包較近，鋼水化學(xué)反應(yīng)期間容易造成噴濺，給操作人員帶來人身傷害。

3 一種新型的鋼包底吹氬裝置的應(yīng)用

一種新型的鋼包底吹氬控制閥組內(nèi)配有一套氣體流量核心控制件，出口分支為4個(gè)出氣支管，以保證和完成兩個(gè)精煉工位共4個(gè)底吹磚吹氣過程的氣體控制，每2個(gè)出口為一組，負(fù)責(zé)對(duì)應(yīng)工位1個(gè)鋼包的底吹供氣功能，流量核心控制組件采用多組微量氬氣流量控制范圍在10～1200NL/min之間，調(diào)整步長(zhǎng)為10NL/min，反應(yīng)時(shí)間≤0.2s。控制閥組的控制采用與上位機(jī)以太網(wǎng)通訊，通過程序遠(yuǎn)程控制鋼包底吹的流量，遠(yuǎn)程操作畫面顯示流量快速切換、各種壓力及流量顯示、吹氣攪拌結(jié)束等。操作現(xiàn)場(chǎng)通過設(shè)置操作箱面板的西門子液晶顯示屏，操作人員可以隨時(shí)跟蹤整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行狀況；氣體流量顯示表和壓力顯示表隨時(shí)顯示鋼包里的吹氣攪拌情況；從操作箱上可以直接分析出氣管道的嚴(yán)密性和管道氣體壓力情況、透氣磚性能等。

一種新型的鋼包底吹氬快速精準(zhǔn)對(duì)接裝置，底吹氬閥站出口軟管與鋼包連接有原來的手動(dòng)插接形式變?yōu)樽詣?dòng)對(duì)接形式，同時(shí)也改進(jìn)了原來自動(dòng)對(duì)接吹氬接頭存在的弊端（如圖3），第一代自動(dòng)對(duì)接吹氬接頭存在對(duì)接精度差、容易被鋼包壓壞的弊端，新一代自動(dòng)對(duì)接底吹氬接頭采用自動(dòng)對(duì)接彈性補(bǔ)償接觸密封裝置（如圖4），該自動(dòng)對(duì)接裝置主要是分別安裝在鋼包車坐包臺(tái)上和鋼包耳座底部，主要具有以下幾個(gè)突出特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，性能安全可靠，密封效果良好，更換方便快捷，成本大幅降低，提高勞動(dòng)效率，降低人員安全風(fēng)險(xiǎn)等。

圖3 第一代自動(dòng)對(duì)接吹氬接頭

圖4 新一代自動(dòng)對(duì)接吹氬接頭

4 結(jié)語

通過新一代的鋼包底吹氬控制閥組及新一代自動(dòng)對(duì)接吹氬接頭的應(yīng)用，設(shè)備的技術(shù)參數(shù)和功能到達(dá)工藝要求，具有操作簡(jiǎn)單、氬氣流量穩(wěn)定、運(yùn)行穩(wěn)定、流量計(jì)數(shù)準(zhǔn)確、故障率低、降低職工勞動(dòng)強(qiáng)度及風(fēng)險(xiǎn)等特點(diǎn)，能夠滿足精煉工藝各種鋼種軟吹流量的精準(zhǔn)控制以及設(shè)備穩(wěn)定性的要求，大大提高了鋼水冶煉質(zhì)量，降低生產(chǎn)過程中職工的安全風(fēng)險(xiǎn)。