王騰飛 王和兵 戴昭穎 崔文靜
(首鋼京唐公司)
摘 要：京唐公司對(duì)煉鋼過(guò)程中鋼水包進(jìn)行一系列優(yōu)化改造，包括鋼包增容改造和鋼包底吹改造，使鋼包裝容量由 290t 增加到 310t，同時(shí)也保證了鋼包包底吹成率，最終達(dá)到提高煉鋼產(chǎn)能，降低煉鋼成本的目的。
關(guān)鍵詞：鋼水包；增容；底吹；改造
目前京唐公司鋼包實(shí)際使用容積嚴(yán)重影響轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)節(jié)奏，也制約了300t 轉(zhuǎn)爐的產(chǎn)能效率，國(guó)內(nèi)外 300t 轉(zhuǎn)爐的平均爐產(chǎn)量都應(yīng)大于公稱(chēng)設(shè)計(jì)能力，京唐公司的 300t 轉(zhuǎn)爐平均爐產(chǎn)量不足290t，這是長(zhǎng)期困擾生產(chǎn)效率發(fā)揮的重要瓶頸。因此，京唐公司下決心進(jìn)行鋼包增容攻關(guān)，徹底解決由于鋼包過(guò)小造成的各種弊端，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的高效穩(wěn)定運(yùn)行。
1 鋼包增容改造
1.1 鋼包增容改造要求
為了降低改造成本，京唐公司決定最大化利用現(xiàn)有包殼，對(duì)鋼包包底、 包底支座、 傾翻裝置進(jìn)行利舊。包底保持現(xiàn)有各部尺寸，耳軸座四周大支撐與鋼包座利舊，切除與筒體焊縫及熱影響區(qū)，兩側(cè)分別切除 35mm。耳軸嵌入耳軸座的長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)去短，保持內(nèi)側(cè)耳軸固定塊和凸出部位與原鋼包內(nèi)壁一致，鋼包傾翻裝置尺寸不變進(jìn)行利舊。包底先沿焊縫切除，見(jiàn)圖1。切除包底高度 90mm，包壁與包底焊接位置由包底內(nèi)側(cè)持平改為外側(cè)持平，過(guò)渡焊接，棱角R20mm 打磨光滑，包底由改造前的會(huì)形成小臺(tái)階到目前與包壁齊平，鋼包永久層砌筑后可保證厚度相同。
鋼包增容后包體直徑增加約 68mm，因此鋼包包體鋼板需要更換，為保證強(qiáng)度，鋼板厚度由原來(lái) 40mm 增加至42mm。鋼包耳軸及耳軸座部位是鋼包吊運(yùn)最關(guān)鍵的部位。目前京唐公司 37臺(tái)現(xiàn)有鋼包壽命均超過(guò)8年，耳軸吊運(yùn)過(guò)程中已出現(xiàn)研磨，為安全起見(jiàn)，增容改造時(shí)更換耳軸。為保證鋼包增容后外部尺寸不變，通過(guò)設(shè)計(jì)院審核通過(guò)后，腰箍及罐座新制，內(nèi)側(cè)尺寸減短，但為保證強(qiáng)度，增加板厚，鋼包加揭蓋鉸坐與鋼包上口的位置與水平距離減少 35mm。鋼包蓋直徑與鋼包外徑相同，鉸接座按圖制作施工，增容鋼包各部技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。
1.2 對(duì)其它設(shè)備的影響
鋼包增容改造后，包殼尺寸增加對(duì)相關(guān)設(shè)備造成一定影響，京唐公司在對(duì)鋼包增容改造時(shí)充分考慮了480t 天車(chē)龍門(mén)鉤、 離線鋼包烘烤、 鋼水車(chē)、 480t 過(guò)跨車(chē)、LF爐、 RH爐、 CAS 爐、 鋼包加蓋系統(tǒng)和鑄機(jī)回轉(zhuǎn)臺(tái)等關(guān)鍵限制環(huán)節(jié)，保證以上主體設(shè)備不作改動(dòng)，其它輔助設(shè)備適當(dāng)調(diào)整，從而使該項(xiàng)目有良好的可操作性。
1.2.1 擴(kuò)容對(duì)龍門(mén)鉤的影響
目前 480t 天車(chē)龍門(mén)鉤中心距為5600mm，包殼直徑加大后，如何在不更換龍門(mén)鉤的前提下保證鋼包正常、 安全吊運(yùn)是必須要解決的問(wèn)題。為保證龍門(mén)鉤的穩(wěn)定性，經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的校核，對(duì)鋼包兩側(cè)筋板在寬度方向縮短，鋼板厚度加厚，從而保證龍門(mén)鉤間距不變。鋼包增容后，每包鋼水由原來(lái) 290t 增至目前 320t，包殼重量約71t， 耐材重約 80t，總重約 470t，而天車(chē)承重 480t，因此增容后未超天車(chē)負(fù)荷。
1.2.2 擴(kuò)容對(duì)鋼包包胎的影響
鋼包增容后包體直徑增加約 68mm，因此用作打結(jié)永久層的原包胎需要作廢，包胎直徑相應(yīng)增大并與新增容鋼包匹配，其它部位尺寸和結(jié)構(gòu)不變。
1.2.3 擴(kuò)容對(duì)鋼包相關(guān)附屬設(shè)備的影響
增容鋼包高度未增加，因此對(duì)鋼包離線烘烤、LF 爐、RH 爐、CAS 爐不產(chǎn)生影響，但鋼包增粗會(huì)對(duì)鋼包加蓋包蓋、鋼水車(chē)座包支架以及大包轉(zhuǎn)臺(tái)叉臂產(chǎn)生影響。為了盡量不改動(dòng)目前設(shè)備尺寸，設(shè)備專(zhuān)業(yè)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪試驗(yàn)最終達(dá)成一致意見(jiàn):
新鋼包包口直徑為 4700mm，與鋼包加蓋包蓋直徑相當(dāng)，防止包蓋掉入鋼包內(nèi)， 要求打完永久層并砌完耐火磚后再加裝包蓋。增容鋼包座直徑變?yōu)?4386mm，座入鋼水車(chē)和大包叉臂后兩側(cè)間距由原來(lái) 35mm 到目前的 10mm 左右，間距減小對(duì)鋼包平穩(wěn)座入大包轉(zhuǎn)臺(tái)產(chǎn)生一定影響，決定打磨減薄鋼水車(chē)座包架和大包叉臂耐磨帶15mm，同時(shí)要求制作商制作鋼包時(shí)直徑按照負(fù)公差控制。
1.3 擴(kuò)容鋼包砌筑要求
包壁永久層打結(jié)前在包壁上砌筑石棉板，采用輕質(zhì)澆注料打結(jié)。輕質(zhì)料加水量按照 6％ ~ 8％ 左右控制，攪拌均勻，安放好新鋼包胎具，按現(xiàn)有工藝要求操作。包底采用重質(zhì)料打結(jié)，包底及水口座磚仍采用現(xiàn)有砌筑方法，即先裝好上、 下座磚，再拼砌底部磚，磚與磚之間的縫隙要小于 2mm，做到磚縫縱橫錯(cuò)開(kāi)， 磚縫泥漿飽滿(mǎn)，包底砌筑找正、 卡牢。
對(duì)于擴(kuò)容改造的鋼包包殼，鋼包包壁工作層采用 190mm 襯磚、 渣線部位采用 210mm 鎂碳磚[1] ，正式實(shí)施鋼包恢復(fù)裝容量生產(chǎn)組織前需保證使用 25 次以上，中修鋼包包壁工作層采用180mm 襯磚，渣線部位采用 210mm 鎂碳磚。
2 鋼包底吹優(yōu)化
2.1優(yōu)化透氣磚結(jié)構(gòu)
原狹縫式透氣磚在使用和澆注過(guò)程中高溫鋼水、 熔渣可能通過(guò)縫隙滲入底吹透氣磚， 造成氣道被滲鋼、 滲渣堵塞。因此特設(shè)計(jì)制作了一種新型的狹縫復(fù)合彌散型透氣磚，如圖 ２ 所示。該透氣磚主要包括氬氣硬管、 磚芯本體、 圓臺(tái) (狹縫塊)、 彌散塊、 磚芯座磚，氬氣硬管與磚芯本體的鐵皮焊接在一起，圓臺(tái) (狹縫塊) 安裝在磚芯本體的內(nèi)部靠下部位， 彌散塊安裝在磚芯本體的內(nèi)部圓臺(tái) (狹縫塊) 的上部，磚芯座磚在最外側(cè)，將氬氣硬管上部及磚芯本體包起來(lái)。
經(jīng)過(guò)試驗(yàn)推廣使用后，發(fā)現(xiàn)這種復(fù)合型底吹磚能滿(mǎn)足目前正常使用，并且透氣率從99.72%提高并穩(wěn)定在99.85%以上， 保證了鋼包的底吹效果。
2.2 改進(jìn)透氣磚材質(zhì)，提高透氣磚壽命
原底吹透氣磚主要由板狀剛玉、 尖晶石和氧化鉻組成，在實(shí)際使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)其熱震穩(wěn)定性和耐壓強(qiáng)度不高，在鋼水熱壓下可能產(chǎn)生變質(zhì)，影響壽命和吹成率。因此，考慮引入鋁鎂尖晶石和鉻剛玉，能使透氣磚在冷熱交替壞境下形成顯微裂紋，緩沖因溫度變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力，以減輕其剝落，提高抗熱震性。另外，考慮到京唐鋼包為 300t 的大型鋼包， 承裝鋼水有效高度達(dá)到4m，必須增強(qiáng)底吹透氣磚的耐壓強(qiáng)度[2]，因此適當(dāng)調(diào)整了氧化鋁微粉含量。透氣磚改進(jìn)后的材質(zhì)，主要由 80％ 左右的剛玉、 氧化鋁微粉、 2.5%左右的氧化鉻和鎂鋁尖晶石組成， 另加入 3％ 左右的結(jié)合劑，改進(jìn)前后所測(cè)得物理性能對(duì)比見(jiàn)表 2。
脫磷爐煉鋼時(shí)若鋼包底吹磚壽命在 15 爐以上，為了保證底吹吹成率，燒完底吹、 投放完引流砂后在東、 西兩側(cè)底吹磚凹槽內(nèi)各投放 10kg引流砂。隨時(shí)觀察拆包后的透氣磚殘余厚度，在安全使用的前提下，使底吹透氣磚得到最大程度的利用，提高其使用壽命，底吹磚壽命≥20 爐或者經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)底吹磚侵蝕嚴(yán)重時(shí)，用專(zhuān)用工具根據(jù)不同的傾翻機(jī)的尺寸測(cè)量底吹磚的侵蝕深度，當(dāng)侵蝕深度≥280mm 時(shí)必須甩包。以上措施把鋼包底吹磚的平均使用壽命由23爐提高到25爐，鋼包平均中修包齡也明顯提高。
2.3 優(yōu)化吹掃裝置
鋼包加蓋項(xiàng)目[3] 全面投入使用后，鋼包內(nèi)襯溫度最高可達(dá) 1300℃ 以上，普通燒氧管進(jìn)入鋼包后會(huì)發(fā)生彎曲，吹掃難度大大增加，鋼包底吹磚無(wú)法進(jìn)行有效吹掃會(huì)造成底吹磚的透氣量不足，從而造成精煉底吹異常爐次明顯增加。
為解決該問(wèn)題，對(duì)吹掃裝置進(jìn)行了改進(jìn)，如圖 ３ 所示。該裝置采用內(nèi)管與外管通過(guò)擋圈連接，煤氣管焊接在外管上與外管連通，把手焊接在外管外壁上，外管與內(nèi)管之間為煤氣的通道，能保證加蓋鋼包底吹磚的快速吹掃，同時(shí)避免由于用燒氧管吹掃時(shí)對(duì)底吹磚過(guò)度吹掃而降低底吹磚的使用壽命。
2.4 優(yōu)化底吹工藝
為避免自動(dòng)底吹管路漏氣對(duì)底吹造成影響，將鋼包自動(dòng)底吹管路由鋼包蘑菇頭母端[4] 出來(lái)出來(lái)后往上沿鋼包包壁經(jīng)過(guò)鋼包加強(qiáng)筋孔與手插管在手插管左側(cè)連接，當(dāng)不使用鋼包自動(dòng)底吹管路或自動(dòng)底吹管路底吹蘑菇頭口發(fā)生漏氣時(shí)將自動(dòng)底吹管路閥門(mén)關(guān)閉，使用手插管進(jìn)行底吹操作。
鋼包底吹磚反吹管路漏氣檢查方法：先將氬氣減壓閥關(guān)閉，將氬氣總閥門(mén)打開(kāi)，觀察流量顯示屏，如果顯示屏示數(shù)在 50L / min 以?xún)?nèi)說(shuō)明管路沒(méi)有漏氣的地方，若示數(shù)大于 50L / min，則說(shuō)明反吹管路及接頭可能存在漏氣，需進(jìn)行檢查并及時(shí)處理。
以上四項(xiàng)優(yōu)化底吹工藝措施實(shí)施后，鋼包的吹成率有了明顯提升，見(jiàn)表3。底吹年均吹成率從 99.84％ 提高并穩(wěn)定在 99.98％ 以上，鋼包底 吹磚[5]的平均使用壽命由 23 爐提高到25 爐，每月減少 5 套由于底吹磚原因造成鋼包異常下線，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到了寶鋼、 韓國(guó)浦項(xiàng)和新日鐵等先進(jìn)鋼廠的水平，如表 4 所示。
3 應(yīng)用效果
京唐公司擴(kuò)容鋼包上線運(yùn)行后，鋼水承裝質(zhì)量由原來(lái) 290t 提高至目前 310t，直接為煉鋼部穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)產(chǎn)打下基礎(chǔ)，一煉鋼轉(zhuǎn)爐年產(chǎn)能增加7％ ，約 63 萬(wàn)t，總年產(chǎn)能達(dá)到 970 萬(wàn) t，接近浦項(xiàng)光陽(yáng)產(chǎn)量水平。通過(guò)鋼包擴(kuò)容改造有效促進(jìn)了煉鋼產(chǎn)量的增加，從而有效減少爐前單爐輔助時(shí)對(duì)產(chǎn)量的影響，同時(shí)由于單爐產(chǎn)量增加，噸鋼動(dòng)力費(fèi)用、 耐材費(fèi)用和人工費(fèi)用相應(yīng)減少，大大降低了噸鋼生產(chǎn)成本。
同時(shí)鋼包包底狹縫復(fù)合彌散型透氣磚以及新型煤氧槍的采用以及底吹工藝的改進(jìn)，使吹成率從99.84%提高并穩(wěn)定在99.98%以上，同時(shí)底吹磚的壽命也得到明顯提高，達(dá)到了寶鋼、 韓國(guó)浦項(xiàng)和新日鐵等先進(jìn)鋼廠的水平。
參 考 文 獻(xiàn)
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