转炉渣堵塞塞头的新应用：提高钢水纯度，降低生产成本

2025-09-28

作为炼钢过程中的关键功能材料，转炉渣挡板的创新应用对提高钢水纯度、降低生产成本具有显著效果。以下是对其技术原理、应用优势及实施路径的详细分析：

1、堵渣塞技术的原理与功能升级

精确的堵渣机构

传统的挡渣塞（如钎焊增强复合材料制成的挡渣塞）在炼钢结束时投入转炉，利用密度差异实现钢渣分离。新一代产品通过优化形状（如锥形头部+尾部导流翼）和调整材料配比（添加Al₂O₃/MgO以提高抗侵蚀性能），将挡渣成功率从80%提升至95%以上，并将渣量降至≤1千克/吨钢。

功能复合设计

合金一体化：将Fe-Mn、Fe-Si等合金芯块嵌入塞棒本体，同步实现合金微调与挡渣功能，减少后续加工工序，使钢合金成本每吨降低3至5元。

气体动力调控：多孔结构设计可与底部吹氩气相结合，促进非金属夹杂物上浮，使[O]≤15ppm，[N]≤25ppm。

2、对钢水纯度的改善效果

包容性控制

采用高碱性炉渣堵塞塞（CaO-SiO₂体系）可吸附钢包顶渣中的Al₂O₃夹杂物，使B类夹杂物的评级降低1至1.5级。

某钢铁厂的数据显示：应用20MnSi钢种后，大颗粒夹杂物（>50 μm）减少了70%，连铸喷嘴堵塞率降低了40%。

组件稳定性保障

通过减少炉渣量（≤2毫米厚的炉渣层），将钢水的磷回收率控制在0.003%以内，以避免LF炉中脱磷工序的负担。

3、成本降低与效率提升的定量分析

直接经济效益

降低合金损耗：提高挡渣成功率，可使合金收得率提高2-3%，每吨钢可节省合金成本8-12元。

耐火材料使用寿命延长：钢包渣线部位镁碳砖的侵蚀速率降低30%，每座转炉每年的维护成本可降低约15万元。

隐性成本优化

缩短冶炼周期：每炉次将后续工序的处理时间缩短3至5分钟，使年钢水产量增加约12000吨（以120吨转炉为例）。

品质溢价：纯度提升使高品质钢材的合格率提高0.8%，每吨钢材的售价增加50至80元。

4、关键实施要点与行业案例

工艺适应性的优化

插头主体的材质需根据钢种进行选择：低碳钢适用于MgO-C系列，而高氧钢则需选用ZrO₂增强型。

输送时机模型：基于出钢口的流量及钢渣的黏度，通过人工智能图像识别实现自动控制输送（例如，经宝武集团应用后，误操作率降至0）。

5、未来技术方向

智能响应材料：开发对温度敏感的塞体（如1300℃自膨胀结构），使其能够动态适应钢水流场的变化。

碳中和组合：采用生物质粘合剂替代酚醛树脂，将VOCs排放量减少30%以上。

通过系统性地应用炉渣挡渣技术创新，钢铁企业可在不增加主要设备投资的情况下，实现质量和成本的双重突破，尤其适用于生产汽车面板和电工钢等高纯度产品。建议各企业根据自身冶炼特点开展小炉试验，以确定更优的参数组合。

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