关键词：合金，下料管，三通阀，混料，皮带
前言：宁波钢铁炼钢厂2007年5月投产，投产至今已经有10年，年产量450万吨，生产钢种钢种设计多个方面，有碳素结构钢、冷轧用钢、焊瓶钢、管线钢、电工钢等。
炼钢厂工艺设备情况：2座单吹颗粒镁铁水脱硫装置，1座KF机械搅拌脱硫装置，3座180吨顶底复吹转炉，1座LF钢包精炼炉，1座RH真空精炼炉，2台两机两流1650板坯连铸机。
随着市场竞争的变化及企业的发展，宁钢产品定位也随之而变，产品开始由低端化向精品化发展，向高附加值、高端化产品迈进，对加入钢水内合金的纯净度也要求的开始苛刻了。如一些低碳钢合金里混进几粒碳粉就会导致碳超标，钢水报废，造成品种开放失败，成本浪费。但是，因合金上料系统下料管及三通阀设计原因，无法满足炼钢厂精品钢开发和生产，在实际生产中也出现过碳粉因下料管结构原因及三通阀原因极少量的碳粉进入钛铁内造成IF钢碳含量超标，为此，炼钢厂将下料管内部料打料结构给为镶嵌铸铁板的形式，规定了上完碳粉上中锰的工艺及三通阀现场微信确认的形式，保证了合金入仓的纯洁度，实现了精品钢种开发与生产。
2.1 存在缺陷
宁钢炼钢合金上料系统下料管、三通阀下料管内部结构采用料打料的形式，也就是在下料管内部焊接多层槽钢，槽口朝上，在上料时部分料会存在槽内。在下料过程中，合金直接撞击槽内的合金，不会冲击下料管壁，从而延长下料管的使用寿命，减少因下料管破损造成合金浪费。但是，紧接着上其它合金时，合金里就会混进上一种合金，降低了合金入仓的纯净度，从而制约着炼钢厂品种钢的开发与生产。
另外，合金上料系统设计没有防混料措施。这样作业人员在误操作或者注意力不集中的情况下很容易混料，造成整理钢水报废，给公司造成重大损失。
2.2 影响钢种开发案例：
2.2.1 超低碳钢开发过程C元素控制的影响
超低碳钢C元素冶炼过程控制计划见表1.
IF钢的冶炼过程中，RH脱氧合金化过程中，只允许0.0002%含量的C元素增加，期间加入的合金有铝粒、金属锰、钛铁，每炉钢加入三种合金约有800kg，对于平均200t吨/炉的钢水量，就要求合金中混入的碳（包括碳粉或含碳合金中的碳）不能超过2kg。
假设碳粉中的碳含量为100%，则要求800kg中的碳粉混入量不大于2.5‰。每个料仓10t，每次上料8t，则要求每次料仓内碳粉残余量不大于20kg。
由于合金上料系统下料管及三通阀料打料槽钢上存有碳粉，在上钛铁时，将料打料槽钢上存有碳粉携带钛铁仓，导致IF钢冶炼过程中，RH工位C元素控制超标。
2.2.2 微量元素B元素控制的影响
B元素冶炼过程控制计划见表2.
硼铁合金的B含量为18%，B元素的加入是按每炉5kg的量加入，如果上料过程混有其他合金，则直接导致B元素无法满足钢种要求。
2.3 应对措施
2.3.1 将下料管内部料打料结构改为镶嵌铸铁板的形式，这样内部就不需要焊多层槽钢，能保证下料管内不留余料。另外，铸铁碳含量碳高，具有较强的耐磨性和减震性，成本又比较低廉的特性，比较适合安装在下料管内部，并能保证下料管内部不存料，确保经过下料管的合金不会进入其它物料。
2.3.2 操作控制
利用现在微信平台全面开展“指唱确认”工作。也就是在向某个料仓上料时，小车开到指定料仓后，经确认后将操作画面用手机拍下来，发到工作群，点击地下料仓对应料仓振动筛图像，然后，确认后将操作画面用手机拍下来，发到工作群，并备注准备上某种合金的名称，这样不但起到上料再确认作业，工作群里其他人员或领导也可第一时间看得到，起到相互监督的作用，减少人为混料概率。
2.3.3 工艺控制
工艺控制只是降低对钢水的影响。如在上完碳粉后，皮带进行空转10分钟以上，三通阀翻板来回打3次，紧接着上中锰，这样就可以把下料管及三通阀下料管的碳粉带走。而使用中锰的钢种对碳的要求较宽，影响较少。可以掩盖目前上料系统的缺陷。
2.3.4 设备系统控制
在转炉、LF炉、RH炉各层平台合金仓增加高于平台50mm以上仓沿，再增加自动打开与关闭式的料仓仓盖，当卸料小车开到指定料仓时，卸料小车翻板打动哪个仓对应的仓盖自动打开，其它仓盖处于关闭状态。这样可以避免因为溢料造成合金进入其它仓。
利用联锁功能，在合金操作系统设计联锁程序，只有地下料仓品名与转炉、LF炉、RH炉各层平台合金料仓品名对应时，皮带机才能启动，地下料仓才能下料。这样可以从设备本质安全是防止混料。
2.3措施实施后对钢种开发与生产的促进效果
通过改造，解决原有合金上料系统总有参杂的情况，在设备本质安全及人员管理上，防止混料事件的发生。一方面，实现了超低碳钢的C元素的稳定控制，从RH脱碳终到RH冶炼终的增碳量控制在0.0001%的水平。另一方面，实现了微合金，例如B元素的稳定控制。为品种开发奠定了基础。
3 结论
合金的纯净度直接影响着炼钢新品种的开发，故炼钢合金上料系统的设计直接关系着钢厂的生产经营方向。所一宁钢炼钢厂在对产品定位或提升钢厂生产经营模式时，必须对合金上料系统进行重新评估，并做出相应改造后，如：下料管不能使用料打料的形式，并且三通阀要有窜料检测系统，方能进行更高一个层次的品种开发与生产。
参考文献：
1、吴承建 《金属材料学》 冶金工业出版社 ，2009年
论文作者:韩亚伟、袁淳安、韦泽、贾国樑、周亚宁
论文发表刊物:《科技中国》2017年9期
论文发表时间:2018/2/9
标签：合金论文; 碳粉论文; 钢种论文; 炼钢厂论文; 系统论文; 钢水论文; 元素论文; 《科技中国》2017年9期论文;