宋文生、王利勇、亢少華

（山西建邦集團通才工貿(mào)有限公司   山西 臨汾，043400）

摘要：為提高連鑄中間包壽命，提升金屬收得率，降低員工勞動強度，山西通才工貿(mào)有限公司煉鋼廠與濟南新峨嵋實業(yè)有限公司聯(lián)手，共同針對當前高拉速下中包存在的的水口擴徑、穩(wěn)流器侵蝕嚴重等問題進行攻關(guān)，制定了相應(yīng)的技術(shù)改進措施，如使用大面水口、無引流技術(shù)、改造穩(wěn)流器和中間包結(jié)構(gòu)等，從而使得拉速在3.2-4.5m/min情況下中間包使用壽命穩(wěn)定提升至90h以上，單包過鋼量達到41089噸。

    關(guān)鍵詞：高拉速；中間包；壽命；改進措施

1 前言

山西通才工貿(mào)有限公司煉鋼廠擁有八機八流的小方坯連鑄機2臺，主要生產(chǎn)鋼種HRB400E，HRB500E，MG335，Q195，Q235，PC鋼棒，硬線鋼等，普鋼連鑄拉速可穩(wěn)定在3.2-4.5m/min之間。但由于其中間包壽命低，導(dǎo)致噸鋼消耗高、金屬收得率低、能耗高，大大增加了煉鋼工序成本和員工勞動強度。因此為提高中間包的使用壽命，減少因頻換換包造成時間的浪費，降低生產(chǎn)成本和員工勞動強度，成為當前必須要解決的首要問題，煉鋼廠根據(jù)現(xiàn)場實際情況，理論聯(lián)系實際，對現(xiàn)場設(shè)備和生產(chǎn)模式進行不斷改革，達到預(yù)期目標。

2 當前中包使用狀況分析

針對2021年1-9月中間包非計劃停澆的影響因素進行統(tǒng)計分析，結(jié)果如表1所示。

表1  2021年1-9月份中間包壽命

從上表的數(shù)據(jù)可以看出，2021年1-10月中間包由于水口擴徑導(dǎo)致的中包停澆共計占81.54%，較2020年增長22.84%，耐材侵蝕嚴重導(dǎo)致的中包停澆共計占1.54%，較2020年下降26.72%。穩(wěn)流器侵蝕嚴重導(dǎo)致的中包停澆共計占16.92%，較上年幾乎不變。

經(jīng)分析，造成水口擴徑加劇的主要原因有三方面：

1、當前中間包隨著時間的推移變形量逐漸增加，中包液壓缸檔頭外側(cè)到水口處的距離偏差將近4mm，導(dǎo)致中間包各流已不在同一個中軸線上，更換水口使用同一個行程的液壓缸將導(dǎo)致下水口和上水口不對中，是導(dǎo)致水口擴徑的一個重要原因。此外，快換機構(gòu)滑道在使用過程中存在磨損、變形、燒坑等缺陷，在受熱膨脹時，上、下水口間產(chǎn)生間隙，易導(dǎo)致上下水口間夾鋼片。

圖1  中間包上、下水口的配合圖

2、其次進入2021年后連鑄機平均拉速由3.3m/min提高至4.5m/min，鋼水的沖擊動能增加，鋼流流速增快致使對上水口鋯芯侵蝕加快，澆鑄后期頻繁出現(xiàn)水口擴徑的現(xiàn)象，嚴重影響中包使用壽命。

3、為了減少水口夾渣，我廠快換上水口將單截鎬芯改為雙截鎬芯組合而成，鎬芯總長度由130cm加長至240mm，導(dǎo)致引流過程中經(jīng)常出現(xiàn)引流燒壞上水口的現(xiàn)象，炸裂后的上水口在后續(xù)使用過程中會出現(xiàn)頻繁掉塊現(xiàn)象，這也是造成水口頻繁擴徑又一原因。

中間包停澆后觀察中包上水口鋼柱的形狀從而判斷水口的擴徑情況。從圖2的蘑菇頭可以推測出該水口擴徑的主要原因為上下水口配合間產(chǎn)生縫隙，上下水口夾鋼片，從圖3的鋼柱形狀可以判斷出該水口擴徑的原因為上水口鎬芯掉塊。

圖2  上下水口夾鋼后鋼柱        圖3 上水口掉塊后鋼柱

3 整改措施

3.1、水口鎬芯加厚：由于鋯芯較外圍料更加耐鋼水侵蝕，因此對鎬芯厚度進行調(diào)整，將鎬芯厚度由10mm增加至20mm，擴大了鋯芯面范圍，提高快換水口的耐侵蝕能力。

3.2、 定期對快換式機構(gòu)進行檢查與維護：通過定期的檢查與維護，及時將變形嚴重的快換機構(gòu)修復(fù)，提高機構(gòu)精確度。

3.3、無引流技術(shù)：然后將提前做好的可燃阻擋裝置塞入下截水口內(nèi)部，然后將上截水口內(nèi)部灌好引流砂，如圖4所示。開澆時通過富氧使得阻擋裝置在高溫下自燃，上部引流砂流出，實現(xiàn)中包自開。

圖4  烤包前灌好引流砂 

圖5  90小時后各流鋼柱

通過上述三項措施的實施后，水口擴徑的現(xiàn)象大幅度減少，上圖為我廠一個中間包使用92小時后的水口鋼柱，從圖中可以發(fā)現(xiàn)所有流次鋼柱呈現(xiàn)規(guī)則圓柱狀，上水口無明顯擴徑現(xiàn)象。

3.2 穩(wěn)流器的改造

穩(wěn)流器作為中間包承接鋼水的重要部件，承接鋼流從大包下來沖擊力。好的穩(wěn)流器可提高中間包沖擊區(qū)部位鋼液的耐沖刷和抗熱震能力；穩(wěn)流器材質(zhì)較差，不耐鋼水沖刷，結(jié)構(gòu)致密性較差，體積密度低于標準要求，氣孔較多，從而導(dǎo)致穩(wěn)流器在烘烤過程中或中間包開澆前期易炸裂、漂浮甚至出現(xiàn)翻鋼事故，內(nèi)部鑲嵌的鎂碳磚脫離穩(wěn)流器漂浮上來，從而嚴重威脅安全生產(chǎn)，影響了中間包使用壽命。

為了提高穩(wěn)流器壽命，在穩(wěn)流器的沖擊點區(qū)域采用大于4.5Mpa的沖擊壓力將10cm厚的鎂碳磚壓入穩(wěn)流器，提高鎂碳磚與穩(wěn)流器的結(jié)合力，防止?jié)茶T過程中鎂碳磚脫離穩(wěn)流器。

通過以上問題，我廠與濟南新峨嵋科研人員共同研究，改造前的穩(wěn)流器如圖6所示，改造后的穩(wěn)流器如圖7所示，相比原來的穩(wěn)流器，新穩(wěn)流器內(nèi)部鎂碳磚由一塊增加至兩塊，通過鎂碳磚較強的耐沖刷能力從而提高了了穩(wěn)流器的整體耐沖刷能力，使得穩(wěn)流器壽命大幅度提高。

圖6  改造前穩(wěn)流器形式

以上鎂碳磚改為特質(zhì)沖擊板

圖7 改造后穩(wěn)流器形式

3.3 干式料成分調(diào)整與沖擊區(qū)對面加板

由表1我們可以看出2021年前十個月由包壁耐材侵蝕嚴重導(dǎo)致停澆的僅占1.54%，但隨著中間包壽命的提高提高至60小時以上后，包壁壽命較低也成為制約了中間包壽命的進一步提升主要因素，因此為了進一步提高中間包壽命必須提高包壁耐材壽命。

中間包工作襯在高溫下工作,承受高溫的作用的同時還承受鋼水注流對工作襯材料的高速沖擊,這要求耐火材料具有較強的沖刷蝕損作用。之前包壁耐材使用鎂質(zhì)干式料振動打結(jié)，其結(jié)構(gòu)松散本身在使用前不用燒結(jié),僅靠樹脂固化形成的殘?zhí)继兼溄Y(jié)合,高溫下殘?zhí)紦]發(fā),這使干式料的抗沖刷蝕損作用較差^[2]，因此我們通過與濟南新峨嵋實業(yè)有限公司廠家溝通，對鎂砂質(zhì)干式料成分進行改進，提高了干式料抗沖刷能力，滿足了中間包90小時的使用需求。 

當鋼液注入穩(wěn)流器后向四周沖刷，造成沖擊區(qū)對側(cè)包壁持續(xù)收到鋼液沖刷，干式料抗沖刷能力較穩(wěn)流器弱，因此沖擊區(qū)對面包壁侵蝕速率較快。如圖8所示我廠中間包停澆后經(jīng)常發(fā)現(xiàn)沖擊區(qū)對面渣線部位侵蝕速率較其他部位快。為了解決這一問題，與新峨嵋廠家研究，在打結(jié)的過程中增加一塊沖擊板，可以有效提高該側(cè)抗沖刷能力。   

圖8 沖擊區(qū)對面寢室嚴重        圖9 沖擊區(qū)對面增加壁板

3.4 合理規(guī)范的澆鑄過程

 中包必須滿液位澆鑄，針對班組長、大包工進行培訓(xùn)教育并增大現(xiàn)場抽查力度，必須使班組長和員工嚴格執(zhí)行。通過明確規(guī)定，禁止采用降低中間包液面的方法調(diào)節(jié)拉速，并規(guī)定轉(zhuǎn)包過程中，中包液面必須漲至滿包位，保證鋼水在穩(wěn)流器內(nèi)的有足夠的留存量。通過提高鋼包澆鑄動作的規(guī)范性與可控性，減輕鋼流對穩(wěn)流器的沖刷，提高穩(wěn)流器的使用壽命。

增加中包排渣頻次，班中必須排渣3次，中包渣層超過60mm必須進行排渣操作。當渣量大又不能及時排出時，渣線對包襯的侵蝕嚴重。渣厚不能超過60mm，節(jié)奏合適要及時放渣，渣厚控制在60mm以下，防止包壁渣線侵蝕嚴重，發(fā)生包壁穿鋼。同時大包工要加強操作，在控制好大包余鋼的同時，避免大量渣子放到中間包內(nèi)，造成包壁渣線侵蝕嚴重。

3.5 加強人員操作水平

在正常生產(chǎn)過程中，由于員工個人操作問題造成的熱接和拉出事故在二次開澆的過程中進行的燒水口操作也是影響中間包壽命的一個部分。因此加強了對員工的個人技能的培養(yǎng)和責(zé)任心培養(yǎng)，使得每個員工明確自己的責(zé)任從而能在生產(chǎn)中更好的完成所安排工作，使連鑄機順暢運行。

4 應(yīng)用效果

由上圖可以看出通過相應(yīng)措施的有效落地，我廠的中間包壽命穩(wěn)步上升，目前已中包穩(wěn)定生產(chǎn)90多個小時，平均過鋼量達25000噸以上，隨著后期對包壁的材質(zhì)的改善，中包壽命將會進一步提升。

5  結(jié)語

     1) 通過對定徑水口、穩(wěn)流器和干式料等方面進行優(yōu)化改進大幅度提高了中間包壽命，使得中間包穩(wěn)定在90小時以上，平均過鋼量25000噸，最大過鋼量41089噸。

2) 高拉速下高壽命中間包的成功研發(fā)提高了連鑄機作業(yè)率，減少了中間包更換的數(shù)量，提高了金屬收得率，也為生產(chǎn)組織提供了有利保障。

參考資料：

[1] 郭振峰, 呂艷改, 許彩云與新峨嵋科研人員祝軍輝、付星福. 共同對連鑄中間包整體穩(wěn)流器的結(jié)構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用[J]. 耐火與石灰, 2016, 41(1):3.

[2]黃波與新峨嵋科研人員祝軍輝、付星福. 共同對樹脂結(jié)合不燒鎂鈣系,低碳鎂碳系耐火材料抗渣性能的研究[D]. 武漢科技大學(xué), 2002.