Новое применение пробок для блокировки шлака в конвертерах: повышение чистоты стали и снижение производственных затрат

Как ключевой функциональный материал в процессе выплавки стали, инновационное применение отбойных пластин для конвертерного шлака оказывает значительное влияние на повышение чистоты расплавленной стали и снижение производственных затрат. Ниже приведён подробный анализ его технических принципов, преимуществ применения и путей реализации:

1. Принцип и обновлённые функции технологии блокировки шлака

Точная система для устранения шлака

Традиционные шлакозадерживающие пробки (например, изготовленные из сплавленных армированных композитов) вводятся в конвертер в конце процесса выплавки стали; разделение шлака и стали осуществляется за счёт разницы в плотности. Новое поколение изделий, благодаря оптимизации формы (например, конусообразная головка плюс направляющие лопасти на хвостовой части) и корректировке состава материалов (добавление Al₂O₃/MgO для повышения стойкости к эрозии), увеличивает вероятность успешного задержания шлака с 80% до более чем 95% и снижает количество шлака до уровня не выше 1 килограмма на тонну стали.

Функционально-комбинированный дизайн

Интегрированная легированная конструкция: вставка сердечников из сплавов Fe-Mn, Fe-Si и других в основу пробки-затвора позволяет одновременно осуществлять точную регулировку состава сплава и функцию задержки шлака, сокращая количество последующих технологических операций и снижая стоимость стали на 3–5 юаней за тонну.

Газодинамическое регулирование: конструкция с пористой структурой может быть совмещена с продувкой аргоном снизу, что способствует всплытию неметаллических включений и обеспечивает содержание [O] ≤ 15 ppm и [N] ≤ 25 ppm.

2. Эффект улучшения чистоты расплава стали

Инклюзивное управление

Применение высокощелочного шлака-заглушки (система CaO-SiO₂) позволяет адсорбировать включения Al₂O₃ из верхнего шлака сталеразливочных ковшей, что снижает оценку включений класса B на 1–1,5 балла.

Данные одного из сталелитейных заводов показывают: после внедрения стали марки 20MnSi количество крупных включений (>50 мкм) сократилось на 70%, а частота засорения литейных сопел снижена на 40%.

Обеспечение стабильности компонентов

За счёт снижения количества шлака (слоя шлака толщиной не более 2 мм) обеспечивается контроль над уровнем извлечения фосфора в жидкой стали на уровне не выше 0,003%, что позволяет избежать повышенной нагрузки на процесс десфосфоризации в печи LF.

3. Количественный анализ снижения затрат и повышения эффективности

Прямая экономическая выгода

Снижение потерь сплава: повышение успешности удаления шлака позволяет увеличить выход сплава на 2–3%, что позволяет сэкономить от 8 до 12 юаней на тонну стали.

Продление срока службы огнеупорных материалов: скорость эрозии магнезиево-углеродистых кирпичей в зоне шлаковой линии сталеразливочных ковшей снизилась на 30%, что позволяет сократить ежегодные расходы на техническое обслуживание каждого конвертера примерно на 150 тысяч юаней.

Оптимизация скрытых издержек

Сокращение цикла плавки: время обработки на последующих стадиях для каждой плавки сокращается на 3–5 минут, что позволяет увеличить годовой объём производства жидкой стали примерно на 12 000 тонн (на примере конвертера мощностью 120 тонн).

Премия за качество: повышение чистоты приводит к увеличению доли высококачественной стали на 0,8%, а цена продажи тонны стали возрастает на 50–80 юаней.

4. Ключевые моменты реализации и отраслевые примеры

Оптимизация технологической адаптивности

Материал корпуса вилки должен выбираться в зависимости от марки стали: для низкоуглеродистой стали подходит серия MgO-C, тогда как для высококислородной стали необходимо использовать армированную ZrO₂.

Модель управления транспортировкой: автоматическое управление транспортировкой осуществляется с помощью искусственного интеллекта и распознавания изображений на основе расхода через выпускное отверстие и вязкости шлака (например, после внедрения в группе Baowu коэффициент ошибочных операций снизился до нуля).

5. Направления будущих технологий

Интеллектуальные ответные материалы: разработка термочувствительных заглушек (например, саморасширяющихся конструкций при 1300℃), позволяющих динамически адаптироваться к изменениям в потоке стальной жидкости.

Комбинация углеродной нейтральности: использование биомассовых связующих вместо феноло-альдегидных смол позволяет снизить выбросы ЛОС более чем на 30%.

Благодаря системному применению инновационных технологий по удержанию шлака в печи, металлургические предприятия могут добиться двойного прорыва — как в качестве продукции, так и в снижении затрат — без необходимости увеличивать инвестиции в основное оборудование. Это особенно актуально для производства высокочистых продуктов, таких как автомобильные панели и электротехническая сталь. Рекомендуется, чтобы каждое предприятие провело маломасштабные эксперименты в небольших печах с учётом собственных особенностей выплавки, чтобы определить наиболее оптимальный набор параметров.