1．前言
国内外转炉挡渣出钢一般采用挡渣球，其比重介于钢水和炉渣比重之间，出钢时将其抛入出钢口上方，漂浮于钢水和炉渣之间。出钢完成后，挡渣球会自动阻塞出钢口，使炉渣尽可能少地进入钢包。由于八钢转炉炼钢厂厂转炉吨位小，采用单段出钢口更换、套管法补出钢口工艺。新炉运转200炉后后的出钢口座砖上部凹凸不平，严重影响挡渣球的挡渣效果，出钢带渣严重，使合金收得率降低；钢包内渣层过厚，使浇注完毕的钢包带渣严重，不易清除，违反了“红包、净包出钢”的原则。为了满足新建lf炉要求钢包内的渣层厚度≯100mm，降低钢包中的渣层厚度已成为当务之急。为此，对挡渣球效果差的原因进行了分析，设计出了新型替代产品。
2．分析与设计
挡渣球在我厂转炉挡渣效果差（见表1），主要由于出钢口周围形状不规则。出钢后期挡渣球本应落入凹坑，但却落在出钢口周围突起物上，即被担空，钢渣仍然通过挡渣球与出钢口的空隙流入钢包，致使挡渣失败。因此设计出能将出钢后该空隙阻塞的挡渣器是关键。
表1转炉炉龄208炉后测得钢包渣层厚度及比例
| 钢包渣层厚度（mm） | 50以下 | 50~100 | 100~200 | 200以上 |
| 炉数（炉） | 15 | 45 | 102 | 65 |
| 比例（%） | 6.6 | 19.8 | 44.9 | 28.7 |
经过简单水模实验（图1），先将球状物、桶状物及锥形物阻塞表面形状不规则出口，再倒入水，水流完的时间分别为0.6s、1.1s及3.4s（表2），因此，水流通过出口时间越长，证明阻塞效果越好，即挡渣的效果越好，挡渣器的应为锥形物；
表2相同重量的水通过出口时间
| 序号 | 名称及尺寸
（mm） | 出口直径（mm） | 水总重（kg） | 通过出口时间（秒） | 阻塞效果 |
| 1 | 球状物（φ20） | 15 | 1 | 0.6 | 差 |
| 2 | 桶状物（φ15x50） | 15 | 1 | 1.1 | 一般（有翻滚现象） |
| 3 | 锥形物（φ10／φ20）x50 | 15 | 1 | 3.4 | 好 |
2.1渣器的设计
锥形挡渣器的设计关键是重心的调整，比重不能
超过4.5g/cm3，重心的位置在锥体尖头一侧（图2），计算如下：
g×l=g1×l1+g2×(h+l2)
其中：g为挡渣器的重心，l为重心的位置；g1为材质1的重心，l1为材质1重心的位置；g2为材质2的重心，l2为材质2重心的位置；h为高度；
因此，挡渣器的比重应在g′~g″之间，钢水密度为7g/cm3；钢渣密度为3～3.5g/cm3；经验认为，挡渣器的比重为4~4.5g/cm3，图2中l＜h/2；
3．2浮力计算
f重=f钢水浮＋f渣浮
其中f重为作用于挡渣器上的总重量；f钢水浮为钢水作用于挡渣器上的浮力；f渣浮为钢渣作用于挡渣器上的浮力；h浮=f钢水浮/ρgf表
其中h浮为挡渣器在钢水中的高度；ρ为挡渣器的密度；f表表示挡渣器的作用面积；
计算后得知：h浮＞l，证明挡渣器在钢水中状态为直立，并且浮于钢水与钢渣交界面中间，钢水出净时，挡渣器能及时落入出钢口处，阻塞钢渣；
3应用
3．1设计后的挡渣器形状为锥形，结合铁皮挡渣塞（挡前期渣用），实测数据如下（表3）.
表3转炉炉龄216炉后实测渣层厚度（mm）
| 渣层厚度（mm） | 50以下 | 50~100 | 100~200 | 200以上 |
| 炉数（炉） | 67 | 134 | 17 | 5 |
| 比例（%） | 30 | 60 | 7.6 | 2 .4 |
3．2使用该挡渣器后，lf精炼炉开炉期间，未出现一次因渣层厚度超标导致钢水回炉事故，与国内同规模厂家相比，是唯一在转炉与lf精炼炉环节中未使用扒渣工艺的厂家.
3．3使用锥形挡渣器时，挡渣器加入后由于钢水旋流的吸力作用，未在钢水与钢渣界面旋转，而直接被吸入出钢口，阻塞钢水流出，出现钢水出不干净的现象。
4结语
4．1转炉应用结果表明，锥形挡渣器的效果好于球形挡渣器。
4．2转炉出钢口座砖不规则时，锥形挡渣器可以有效地控制出钢带渣，使钢包内的渣层＜100mm。
4．3在锥形挡渣器的锥体下部扩开4条对称形凹槽，使锥形挡渣器随出钢口部位涡流旋转，挡住过程渣，即使钢水旋流将其吸入出钢口，钢水也能通过凹槽流出，防止了出现钢水出不干净的现象。
参考文献：[1].戴云阁等现代转炉炼钢东北大学出版社.1998
作者简介：李东，男，汉族，31岁，1991年毕业于沈阳冶专，现任八钢股份公司转炉炼钢厂耐材专业工程师，工业炉工程师，曾发表过两篇论文传呼：3891888-62657
