宋文生、王利勇、亢少華

（山西建邦集團(tuán)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(dòng)強(qiáng)度，山西通才工貿(mào)有限公司煉鋼廠與濟(jì)南新峨嵋實(shí)業(yè)有限公司聯(lián)手，共同針對當(dāng)前高拉速下中包存在的的水口擴(kuò)徑、穩(wěn)流器侵蝕嚴(yán)重等問題進(jìn)行攻關(guān)，制定了相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)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(dá)到41089噸。

    關(guān)鍵詞：高拉速；中間包；壽命；改進(jìn)措施

1 前言

山西通才工貿(mào)有限公司煉鋼廠擁有八機(jī)八流的小方坯連鑄機(jī)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(dòng)強(qiáng)度。因此為提高中間包的使用壽命，減少因頻換換包造成時(shí)間的浪費(fèi)，降低生產(chǎn)成本和員工勞動(dòng)強(qiáng)度，成為當(dāng)前必須要解決的首要問題，煉鋼廠根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，理論聯(lián)系實(shí)際，對現(xiàn)場設(shè)備和生產(chǎn)模式進(jìn)行不斷改革，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

2 當(dāng)前中包使用狀況分析

針對2021年1-9月中間包非計(jì)劃停澆的影響因素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(kuò)徑導(dǎo)致的中包停澆共計(jì)占81.54%，較2020年增長22.84%，耐材侵蝕嚴(yán)重導(dǎo)致的中包停澆共計(jì)占1.54%，較2020年下降26.72%。穩(wěn)流器侵蝕嚴(yán)重導(dǎo)致的中包停澆共計(jì)占16.92%，較上年幾乎不變。

經(jīng)分析，造成水口擴(kuò)徑加劇的主要原因有三方面：

1、當(dāng)前中間包隨著時(shí)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(gè)中軸線上，更換水口使用同一個(gè)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(kuò)徑的一個(gè)重要原因。此外，快換機(jī)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(shí)，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(jìn)入2021年后連鑄機(jī)平均拉速由3.3m/min提高至4.5m/min，鋼水的沖擊動(dòng)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(kuò)徑的現(xiàn)象，嚴(yán)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(huì)出現(xiàn)頻繁掉塊現(xiàn)象，這也是造成水口頻繁擴(kuò)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(kuò)徑情況。從圖2的蘑菇頭可以推測出該水口擴(kuò)徑的主要原因?yàn)樯舷滤谂浜祥g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(kuò)徑的原因?yàn)樯纤阪€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(jìn)行調(diào)整，將鎬芯厚度由10mm增加至20mm，擴(kuò)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(jī)構(gòu)進(jìn)行檢查與維護(hù)：通過定期的檢查與維護(hù)，及時(shí)將變形嚴(yán)重的快換機(jī)構(gòu)修復(fù)，提高機(jī)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(shí)通過富氧使得阻擋裝置在高溫下自燃，上部引流砂流出，實(shí)現(xiàn)中包自開。

圖4  烤包前灌好引流砂 

圖5  90小時(shí)后各流鋼柱

通過上述三項(xiàng)措施的實(shí)施后，水口擴(kuò)徑的現(xiàn)象大幅度減少，上圖為我廠一個(gè)中間包使用92小時(shí)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(kuò)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(biāo)準(zhǔn)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(yán)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(diǎn)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(jì)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(qiáng)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(gè)月由包壁耐材侵蝕嚴(yán)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(shí)以上后，包壁壽命較低也成為制約了中間包壽命的進(jìn)一步提升主要因素，因此為了進(jìn)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(shí)還承受鋼水注流對工作襯材料的高速?zèng)_擊,這要求耐火材料具有較強(qiáng)的沖刷蝕損作用。之前包壁耐材使用鎂質(zhì)干式料振動(dòng)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(jì)南新峨嵋實(shí)業(yè)有限公司廠家溝通，對鎂砂質(zhì)干式料成分進(jìn)行改進(jìn)，提高了干式料抗沖刷能力，滿足了中間包90小時(shí)的使用需求。 

當(dāng)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(yán)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(jìn)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(yán)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(dòng)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(jìn)行排渣操作。當(dāng)渣量大又不能及時(shí)排出時(shí)，渣線對包襯的侵蝕嚴(yán)重。渣厚不能超過60mm，節(jié)奏合適要及時(shí)放渣，渣厚控制在60mm以下，防止包壁渣線侵蝕嚴(yán)重，發(fā)生包壁穿鋼。同時(shí)大包工要加強(qiáng)操作，在控制好大包余鋼的同時(shí)，避免大量渣子放到中間包內(nèi)，造成包壁渣線侵蝕嚴(yán)重。

3.5 加強(qiáng)人員操作水平

在正常生產(chǎn)過程中，由于員工個(gè)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(jìn)行的燒水口操作也是影響中間包壽命的一個(gè)部分。因此加強(qiáng)了對員工的個(gè)人技能的培養(yǎng)和責(zé)任心培養(yǎng)，使得每個(gè)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(jī)順暢運(yùn)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(gè)小時(shí)，平均過鋼量達(dá)25000噸以上，隨著后期對包壁的材質(zhì)的改善，中包壽命將會(huì)進(jìn)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(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)大幅度提高了中間包壽命，使得中間包穩(wěn)定在90小時(shí)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(jī)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(jì)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.