提高一連鑄鋼液溫度穩(wěn)定性的分析與實(shí)踐
珠鋼150tLF自投產(chǎn)以來(lái)，一直以低碳鋼為主要生產(chǎn)鋼種。投產(chǎn)初期，在操作上缺乏經(jīng)驗(yàn)，擔(dān)心大包鋼液溫度低而重新加熱，精煉鋼液上臺(tái)溫度控制得偏高，這樣導(dǎo)致連澆過(guò)程中出現(xiàn)中包鋼液溫度過(guò)高而被迫降低拉速或漏鋼的情況，并使產(chǎn)能受到很大影響。隨精煉工藝的成熟、電爐冶煉周期的縮短和連鑄拉速的提升，則對(duì)上臺(tái)鋼液溫度的穩(wěn)定性提出了新的要求。因此，有必要制定合理的精煉上臺(tái)鋼液溫度制度，并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，加強(qiáng)管理，以穩(wěn)定鋼液溫度和降低漏鋼率。
1影響鋼液溫降因素的分析
1.1影響LF鋼液溫降的因素
1.1.1鋼包包襯溫度
鋼包包襯溫度是影響LF鋼水溫降的主要因素。包襯溫度隨空包時(shí)間的增加而降低?？瞻_(kāi)始階段內(nèi)表面溫降迅速，過(guò)一段時(shí)間后降速變慢，約50min溫降更為平緩。測(cè)量數(shù)據(jù)表明，渣線處溫度約低于包底溫度100℃；移去加蓋保溫鋼包的包蓋后，開(kāi)始時(shí)溫降可高達(dá)l_8～2℃/min。
盡管空包后期鋼包內(nèi)表面仍維持在較高的溫度，但其相對(duì)鋼液溫度而言，還有很大的溫度梯度?？瞻鼤r(shí)間大于10h以上且經(jīng)1h烘烤后的鋼包出鋼鋼水溫降仍達(dá)6℃/min。在精煉初期，氬氣攪拌小，鋼液的溫降主要是鋼液與包襯間的熱傳遞所致。
1.1.2鋼液鎮(zhèn)靜溫降
鋼液鎮(zhèn)靜溫降主要決定于鋼包的狀況和鎮(zhèn)靜時(shí)間，150t鋼包出鋼35min后包襯吸熱才能達(dá)到平衡，150t鋼包一般鎮(zhèn)靜溫降為0.5℃/min。
1.1.3吹氬引起的溫降
吹氬攪拌過(guò)程中氬氣吸熱對(duì)鋼液溫降的影響很小，統(tǒng)計(jì)珠鋼150tLF冶煉數(shù)據(jù)表明，使用旁通大氬氣攪拌比小氬氣攪拌所產(chǎn)生的鋼液溫降要大1℃/min
1.1.5渣面輻射散熱
研究表明，隨渣層厚度的增加，則渣面輻射散熱效果下降。由上至下曲線分別是渣厚30，40，50，100，150，200mm時(shí)熱損失與時(shí)間的關(guān)系。
1.2中間包內(nèi)鋼水溫降影響因素
中間包溫降主要受中包內(nèi)襯蓄熱和渣面散熱的影響。開(kāi)澆第1爐的中包溫降主要是中間包襯的蓄熱所致。如果中間包烘烤不好或大包鋼液溫度偏低，就很可能導(dǎo)致開(kāi)澆失敗。到澆注中期，中間包包襯蓄熱穩(wěn)定后，中間包鋼液溫降主要受渣面散熱的影響。
2 LF投產(chǎn)初期上臺(tái)鋼液狀況分析
2.1鋼液溫降情況
通過(guò)對(duì)3個(gè)鋼包1個(gè)使用周期(新包上線到下線重新砌包)過(guò)程的調(diào)查表明，120t和40t時(shí)大包鋼液平均溫降分別為31.6℃和35.6℃，溫差為4℃。對(duì)于全新鋼包或是新渣線鋼包，冶煉時(shí)間小于60min，澆注時(shí)鋼液溫度下降很快，尤其是烘烤溫度不夠高的新包，鋼液溫降下降更快，溫差最大達(dá)15℃。對(duì)不同鋼包第1次使用時(shí)的溫降統(tǒng)計(jì)表明平均最大溫降為41.7℃。新包與熱周轉(zhuǎn)包的溫降差值高達(dá)10℃。
2.2中間包鋼水溫降特點(diǎn)
處于中期的正常熱周轉(zhuǎn)包，鋼液溫度基本上呈現(xiàn)低—高—低”的規(guī)律，但新包鋼液溫度一般為“高—低—低”，大包在80t時(shí)中間包鋼液溫度最高。在正常情況下，中間包內(nèi)鋼液溫度之所以呈現(xiàn)出“低—高—低”的規(guī)律，主要是精煉末期因鋼液內(nèi)部的對(duì)流換熱使鋼液溫度分層，在連鑄臺(tái)等待連鑄開(kāi)澆時(shí)的鋼液鎮(zhèn)靜會(huì)加劇溫度分層，造成大包底的鋼液溫度較低。剛開(kāi)澆時(shí)，首先流人中間包的是包底的鋼液，由于受中間包包襯吸熱的影響，則中間包內(nèi)鋼液溫度會(huì)較低。隨時(shí)間的延長(zhǎng)，中間包包襯與鋼液溫度的溫度梯度進(jìn)一步縮小，蓄熱量減少；同時(shí)，鋼包中部溫度較高的鋼液也逐漸進(jìn)人中包，中間包鋼液溫度開(kāi)始升高。在澆注的同時(shí)，鋼包內(nèi)鋼液也在通過(guò)渣面散熱，故澆注后期鋼液溫度呈下降趨勢(shì)。對(duì)于全新鋼包，如果冶煉時(shí)間較短或烘烤效果不好，那么在澆注過(guò)程中鋼包內(nèi)襯繼續(xù)大量蓄熱，導(dǎo)致大包鋼液在進(jìn)人中間包前就已降低了很多，到中間包后鋼液就呈現(xiàn)“高—低—低”的趨勢(shì)。使用新鋼包時(shí)的這種降溫規(guī)律對(duì)澆注很不利，如果連鑄時(shí)的鋼液溫度不夠高，就會(huì)使其溫度低至停澆溫度而嚴(yán)重?cái)_亂生產(chǎn)秩序。
2.3中間包鋼液過(guò)熱度
投產(chǎn)初期，由于沒(méi)有相關(guān)的上臺(tái)溫度制度可參考，操作中為避免中包鋼水溫度低而提前終止?jié)沧?，不是?shí)時(shí)根據(jù)鋼包狀態(tài)和精煉節(jié)奏來(lái)調(diào)節(jié)上臺(tái)溫度，而是有意提高上臺(tái)溫度，則導(dǎo)致中間包鋼液過(guò)熱度通常在30～40℃，從而引起了一些爐次因鋼液溫度過(guò)高而漏鋼、被迫停澆或降低拉速，這些都不利于連鑄的順利進(jìn)行。
3改進(jìn)措施和LF溫度控制現(xiàn)狀
3.1工藝改進(jìn)措施
為提高上臺(tái)鋼水溫度的穩(wěn)定性和減少溫度波動(dòng)對(duì)連鑄的不良影響，根據(jù)調(diào)查得到的大包鋼液溫降特點(diǎn)和中間包過(guò)熱度過(guò)高的情況，制定了合適的鋼液上臺(tái)溫度制度，且針對(duì)全新包、新渣線、冷包等異常情況給出了特殊規(guī)定。
3.2其他管理措施
其他管理措施包括：①加強(qiáng)鋼包烘烤制度管理，尤其是對(duì)新包等非正常周轉(zhuǎn)包的管理；根據(jù)生產(chǎn)組織合理安排周轉(zhuǎn)包個(gè)數(shù)，縮短鋼包周轉(zhuǎn)時(shí)間；鋼包長(zhǎng)時(shí)間空置的加蓋保溫、短時(shí)間等待的在線烘烤等。②鋼包區(qū)域制作了鋼包狀態(tài)流轉(zhuǎn)記錄單，列明了鋼包包襯壽命、吹掃時(shí)間、鋼包紅熱狀態(tài)、出鋼溫度等項(xiàng)目，使精煉操作工及時(shí)有效地掌握鋼包狀態(tài)，便于更準(zhǔn)確地進(jìn)行過(guò)程溫度控制和調(diào)整上臺(tái)溫度，其具體流轉(zhuǎn)過(guò)程為鋼包—電爐—精煉。
3.3LF鋼水溫度控制效果
采用現(xiàn)行溫度控制制度和其他管理措施后取得了明顯的控制效果：①中間包鋼液過(guò)熱度由原來(lái)的30～40℃下降到現(xiàn)在的20～30℃；②測(cè)得120t和40t時(shí)大包鋼液平均溫差由原來(lái)的4℃降為2℃，中間包鋼液溫度更加穩(wěn)定；
4結(jié)語(yǔ)
通過(guò)制定合理的LF上臺(tái)溫度控制工藝措施、加強(qiáng)鋼包管理、投入連鑄狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，可提高中包鋼液溫度的穩(wěn)定性，降低中間包鋼液過(guò)熱度，提升連鑄拉速，減少漏鋼幾率。