牛增輝，李 杰，俞學(xué)成，劉建斌，呂劍波，李春奇

（北京首鋼股份有限公司，河北 唐山 063009）

摘要：中間包快換技術(shù)是減少停澆及生產(chǎn)準(zhǔn)備次數(shù)，提高板坯鑄機(jī)作業(yè)率的重要手段。 介紹了首鋼股份遷安鋼鐵公司高液位浸入式中間包快換的要點(diǎn)和技術(shù)特點(diǎn)，同時(shí)與低液位中包快換技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明：高液位浸入式中間包快換技術(shù)在中包快換效率、接痕凝固均勻性、事故快速處理等方面優(yōu)勢(shì)明顯，在行業(yè)中具有推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：板坯連鑄；中間包快換；高液位浸入式；連澆

0 引言

首鋼股份公司煉鋼作業(yè)部擁有4臺(tái)奧鋼聯(lián)弧形雙流板坯連鑄機(jī)，具備年產(chǎn)800萬(wàn)t成品鋼坯的生 產(chǎn)能力，澆鑄鋼種包括管線鋼、IF 鋼、電工鋼、壓力 容器鋼、集裝箱板等20 多個(gè)大類(lèi)400多個(gè)牌號(hào)。 為 了進(jìn)一步提高連澆爐數(shù)及異鋼種連澆能力，公司結(jié) 合板坯連鑄機(jī)及配套設(shè)備的特點(diǎn)，不斷優(yōu)化中間包 快換工藝。 從低液位中間包快換技術(shù)發(fā)展成高液位 浸入式中包快換技術(shù)，極大地提高了快換效率及快 換成功率。

1 連鑄機(jī)技術(shù)參數(shù)

連鑄機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

2 中間包快換工藝

2.1 低液位中間包快換技術(shù)

低液位中間包快換是指在快換過(guò)程中，塞棒關(guān) 閉后以 0.1m／min 拉速將尾坯拉至距結(jié)晶器上口 550mm位置后，停止拉矯機(jī)和結(jié)晶器振動(dòng)，待新包 到位后，中包稱(chēng)重漲至 20t時(shí)開(kāi)澆，中間包快換完 成，如圖1（a）所示。

開(kāi)澆時(shí)，結(jié)晶器液位距結(jié)晶器上口550mm，浸入式水口側(cè)孔未浸入到結(jié)晶器液面以下，相當(dāng)于以結(jié)晶器內(nèi)鑄坯作為引錠頭進(jìn)行的二次開(kāi)澆操作。 目前國(guó)內(nèi)大部分企業(yè)采用低液位中間包快換技術(shù)。

2.2 高液位浸入式中間包快換技術(shù)

高液位浸入式中間包快換是指在快換過(guò)程中， 將結(jié)晶器液位控制在距上口 70mm 位置時(shí)關(guān)閉塞棒，拉矯機(jī)以0.1m／min 速度爬行5s 后停機(jī)，停機(jī) 時(shí)結(jié)晶器液位距上口 150mm。 待新包到位后，中包稱(chēng)重漲至10t 時(shí)開(kāi)澆，中間包快換完成，如圖1（b） 所示。

開(kāi)澆時(shí)，結(jié)晶器液位距上口 150mm，浸入式水口側(cè)孔浸入到結(jié)晶器液面以下，即在保持結(jié)晶器內(nèi)高液位的情況下完成中包快換。

3 中間包快換技術(shù)要點(diǎn)

中間包快換過(guò)程存在一定的風(fēng)險(xiǎn)性，快換過(guò)程中銜接不順很容易造成快換失敗，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐梢玟?、漏鋼、臥坯事故^［1］。 中間包快換是否成功的關(guān)鍵在于精細(xì)的準(zhǔn)備工作及順暢的過(guò)程操作。

3.1 準(zhǔn)備工作

3.1.1 新包準(zhǔn)備與預(yù)對(duì)中

新包的準(zhǔn)備工作主要包括新包檢查、塞棒安裝、氬氣接頭安裝檢查等基礎(chǔ)工作。 基本備包工作完成后，需采用專(zhuān)用對(duì)中工具對(duì)新中間包進(jìn)行預(yù)對(duì)中，確保新包在烘烤前在內(nèi)外弧方向處于中心位置，新中間包到位后無(wú)需進(jìn)行對(duì)中便可直接開(kāi)澆。預(yù)對(duì)中操作是提升中間包快換效率的關(guān)鍵步驟。

3.1.2 中間包及浸入式水口烘烤

新包準(zhǔn)備工作完成后，在中包快換前3h開(kāi)始烤包，確保烘烤溫度大于1350℃。 浸入式水口采用在線烘烤的方式，烘烤前采用渣棉將水口與烘烤爐之間的縫隙填充好，保證水口烘烤效果^［2］。

3.1.3鋼水過(guò)熱度控制

中間包快換前后鋼水過(guò)熱度是決定快換成敗 的重要因素^{［3，4］}。 針對(duì)中間包快換前后爐次，精煉工序需要結(jié)合生產(chǎn)計(jì)劃將精煉結(jié)束溫度按上限控制，同時(shí)大包崗位需中包快換前爐次增加手動(dòng)測(cè)溫頻率，確保中包快換前中間包鋼水過(guò)熱度大于20 ℃，防止中包快換前鋼水過(guò)熱度低造成快換失敗。

3.2 過(guò)程控制

3.2.1 鋼水溫度控制

中間包快換前，大包崗位要對(duì)中間包內(nèi)的鋼水進(jìn)行手動(dòng)測(cè)溫，確保中包快換前中間包過(guò)熱度大于20 ℃，防止在澆鑄后期鋼水溫度低凍流，造成快換失敗。 快換后第一爐鋼水的過(guò)熱度按中上限控制， 這是由于在中間包快換后，新包溫度只有1350 ℃， 當(dāng)大包開(kāi)澆，鋼水進(jìn)入中間包時(shí)由于二者溫差較 大，會(huì)使得鋼水溫度驟降，鋼水溫度低容易造成墊 棒或開(kāi)澆失敗，導(dǎo)致中間包快換失敗^{［5，6］}。

3.2.2 渣條的處理

在中間包快換過(guò)程中，爬行停機(jī)后結(jié)晶器內(nèi)壁 附近會(huì)產(chǎn)生大量渣條。 大塊渣條的存在會(huì)堵塞渣道，阻止液渣流入坯殼與結(jié)晶器內(nèi)壁，造成摩擦應(yīng)力增大，影響鑄坯表面質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)造成粘結(jié)漏鋼。

對(duì)于大塊渣條，必須用撈渣棍挑出，特別是結(jié)晶器內(nèi)外弧及窄面的渣條，無(wú)法撈出的將其挑至結(jié)晶器中間，防止半凝固的鋼水捕捉到渣皮發(fā)生接痕部位漏鋼^{［7，8］}。

3.2.3 結(jié)晶器液位控制

高液位浸入式中間包快換開(kāi)澆時(shí)崗位無(wú)法看到水口吐出孔的鋼流狀態(tài)，開(kāi)澆時(shí)塞棒開(kāi)度過(guò)大， 容易造成較大的液位波動(dòng)，接痕部位卷入保護(hù)渣；塞棒開(kāi)度過(guò)小，容易造成接痕位置鋼水填充慢，凝固不均勻發(fā)生漏鋼。 因此，開(kāi)澆過(guò)程中對(duì)鋼水鑄流的控制至關(guān)重要，必須合理控制塞棒開(kāi)度，使鋼流均勻流入結(jié)晶器。

3.2.4 技能熟練度及快換時(shí)機(jī)把握

高液位浸入式中包快換存在一定的風(fēng)險(xiǎn)性，主要表現(xiàn)為開(kāi)澆時(shí)無(wú)法看到水口吐出孔的鋼流狀態(tài)。需要各崗位作業(yè)人員充分完成準(zhǔn)備工作，同時(shí)熟練掌握各項(xiàng)操作技能，準(zhǔn)確把握快換過(guò)程中時(shí)間節(jié)點(diǎn)。 通過(guò)多次中間包快換實(shí)踐總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步優(yōu)化操作，才能以最快的時(shí)間順利完成中間包快換。

4 高液位浸入式中間包快換技術(shù)特點(diǎn)

4.1 快換時(shí)間明顯縮短

高液位中間包快換時(shí)結(jié)晶器液位距離上口150mm時(shí)可以直接進(jìn)行換包操作，與低液位中間包 快換相比省去了低拉速將坯殼拉至結(jié)晶器低位的過(guò) 程，同時(shí)中包開(kāi)澆后可以立即啟動(dòng)拉矯機(jī)。 圖2對(duì)比 了兩種中間包快換方式下的快換時(shí)間，可以看出高液 位中間包平均快換時(shí)間117s，低液位中間包平均快換時(shí)間201s，高液位中間包快換時(shí)間縮短84s。

4.2 接痕均勻，漏鋼風(fēng)險(xiǎn)小

接痕漏鋼主要發(fā)生在換水口和中包快換接痕位置^［9］ 。 從圖3接痕形貌看，采用高液位中間包快 換時(shí)接痕位置凝固更均勻。 這是由于高液位中間 包快換過(guò)程爬行停機(jī)時(shí)間短，坯殼凝固收縮小，同 時(shí)中包開(kāi)澆時(shí)水口浸入到液面以下，減少了液位波 動(dòng)及保護(hù)渣的卷入，接痕坯接痕位置凝固均勻。 而 低液位中間包快換時(shí)間較長(zhǎng)，結(jié)晶器內(nèi)坯殼收縮嚴(yán) 重，開(kāi)澆后鋼流沖擊液面波動(dòng)大，液面上漲時(shí)捕捉 部分保護(hù)渣，導(dǎo)致鑄坯大面及窄面接痕位置鋼水填 充不均勻，造成接痕漏鋼^［10］。

4.3 方便緊急停澆

中間包快換過(guò)程中一旦發(fā)生大包不自開(kāi)、低溫凍流等緊急事故，高液位中包快換情況下結(jié)晶器內(nèi)鋼水液位處于高位，便于澆鋼工快速撈渣封頂，減少滯坯、臥坯風(fēng)險(xiǎn)。

4.4結(jié)晶器溢鋼風(fēng)險(xiǎn)增加

由于快換過(guò)程中結(jié)晶器內(nèi)鋼水液位僅比正常 澆鋼液位低 ５０ ｍｍ，同時(shí)水口側(cè)孔浸入到液面以下 開(kāi)澆，開(kāi)澆過(guò)程中澆鋼工無(wú)法看到側(cè)孔鋼流大小， 一旦發(fā)生中包墊棒或塞棒開(kāi)度過(guò)大，鋼水會(huì)瞬間填 滿結(jié)晶器，造成溢鋼事故。 盡管此種快換存在結(jié)晶 器溢鋼風(fēng)險(xiǎn)，但是通過(guò)精細(xì)操作、提升耐材質(zhì)量能 夠避免。

5 應(yīng)用效果

目前高液位浸入式中包快換技術(shù)已經(jīng)在首鋼 股份公司4臺(tái)連鑄機(jī)成熟應(yīng)用，并于2019年底年創(chuàng) 下了508 爐最高連澆記錄。2020 年月平均中包快換次數(shù)60次，極大地減 少了停澆準(zhǔn)備時(shí)間，提高了鑄機(jī)生產(chǎn)效率。

6 結(jié)語(yǔ)

在連鑄高效化的行業(yè)背景下，中間包快換技術(shù)能顯著提高鑄機(jī)作業(yè)率。 高液位浸入式中間包快換技術(shù)在提高中包快換效率和改善接痕坯凝固均勻性方面優(yōu)勢(shì)明顯，對(duì)于提高中間包快換成功率、降低接痕坯漏鋼風(fēng)險(xiǎn)具有積極意義。

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