鋼包全程加蓋裝置的研究與應(yīng)用

刁興武，李洪濤

(西林鋼鐵集團(tuán)有限公司，黑龍江 伊春153025)

鋼水包作為轉(zhuǎn)爐與連鑄之間的鋼水容器，其在生產(chǎn)過程中的狀態(tài)直接影響轉(zhuǎn)爐出鋼和所裝鋼水溫度的變化，直接影響轉(zhuǎn)爐過程溫度控制，一般采取強(qiáng)化鋼包在線烘烤，優(yōu)化鋼包砌筑工藝，出鋼后加保溫劑，澆注過程中包加蓋等措施來降低對(duì)過程溫度的影響。雖采取上述手段，但轉(zhuǎn)爐出鋼溫度仍降幅較大，平均溫降在85℃左右，使轉(zhuǎn)爐出鋼溫度控制難度加大，轉(zhuǎn)爐吹損較高，不利于生產(chǎn)成本的降低。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 工藝路線

轉(zhuǎn)爐出鋼→氬站吹氬處理→鋼包吊運(yùn)→連鑄

1.2 轉(zhuǎn)爐出鋼溫降對(duì)終點(diǎn)溫度控制影響

圖1 轉(zhuǎn)爐出鋼溫降對(duì)終點(diǎn)控制溫度影響

從(圖1)體現(xiàn)出鋼過程溫降與出鋼溫度對(duì)應(yīng)關(guān)系，在同等出鋼時(shí)間和鋼包使用火數(shù)及狀態(tài)相同的條件下，因轉(zhuǎn)爐出鋼過程溫降在85～90℃之間，導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐出鋼溫度控制較高，必須控制出鋼溫度區(qū)間為1 670～1 680℃才能達(dá)到工藝基本要求。分析其主要原因有:(1)鋼水包內(nèi)襯散熱快，導(dǎo)致內(nèi)襯溫度降幅大。(2)轉(zhuǎn)爐出鋼后吹氬時(shí)鋼水與空氣接觸，因環(huán)境溫度較低使熱損失增加。

1.3 鋼水包內(nèi)襯溫度對(duì)轉(zhuǎn)爐出鋼溫降的影響(圖2)

通過(圖2)可以看出，隨著鋼包內(nèi)襯溫度的變化直接影響轉(zhuǎn)爐出鋼后鋼水的溫降，鋼包內(nèi)襯溫度每變化200℃直接影響鋼水溫度約10℃左右，且內(nèi)襯溫度低于900℃時(shí)，溫降損失進(jìn)一步加大，經(jīng)過大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得出如下結(jié)果:包襯蓄熱(包襯接受鋼水后包襯升溫而所需熱量)占鋼水在包中總熱損失的45%～50%;包壁的散熱占20%;鋼水表面輻射散熱占20%～30%。

圖2 鋼水包內(nèi)襯溫度對(duì)轉(zhuǎn)爐出鋼溫降的影響

因此，解決鋼水包使用過程鋼水溫降大的問題主要從降低鋼水包蓄熱問題入手，提高鋼包整個(gè)使用過程蓄熱能力，降低各使用階段包襯的溫度變化量，降低鋼包散熱系數(shù)，保證鋼包內(nèi)襯溫度。

2 實(shí)施方案

在原有平臺(tái)設(shè)計(jì)不變的情況下，進(jìn)行系統(tǒng)改造，在平臺(tái)適當(dāng)位置切割1m×1m開孔，并在其上方布置鋼包全程加蓋裝置，該裝置主要由包蓋、氬站加蓋裝置構(gòu)成。

2.1 鋼包包蓋

使用10mm厚的鋼板焊接而成，包蓋中心處焊接吊環(huán)，在包蓋一側(cè)焊接包蓋與鋼水包連接的雙環(huán)形板鉤結(jié)構(gòu)，并在鋼水包上沿處焊接固定銷軸，用以在無需摘蓋的工況條件下滿足倒渣等操作，使鋼包除出鋼時(shí)間外其余全部時(shí)間加蓋運(yùn)行，減少鋼包熱損失。包蓋內(nèi)壁采用耐火涂層打結(jié)工藝，減少鋼水包內(nèi)鋼水對(duì)包蓋的熱輻射，降低鋼包蓋的導(dǎo)熱系數(shù)和包蓋的變形系數(shù)，提高鋼包蓋的使用壽命。

2.2 加蓋裝置

圖3 包蓋及鋼包改造示意圖

加蓋裝置布置在轉(zhuǎn)爐吹氬站平臺(tái)上，主要完成對(duì)鋼水包蓋的加蓋、摘蓋的快速操作。轉(zhuǎn)爐出鋼前，鋼包車行至吹氬站平臺(tái)下方，由此裝置將包蓋摘掉并提升適當(dāng)位置，然后轉(zhuǎn)爐操作人員進(jìn)行灌引流砂、出鋼等操作;出鋼結(jié)束后，鋼水包再次行至加蓋裝置下方，由加蓋裝置完成對(duì)鋼水包加蓋操作，并以此往復(fù)循環(huán)，形成鋼包周轉(zhuǎn)期間除出鋼時(shí)外其余時(shí)間全部帶蓋運(yùn)行。

2.2.1 加蓋裝置構(gòu)成

加蓋裝置主要由工字鋼梁、電動(dòng)吊葫蘆構(gòu)成(見圖2)。

利用現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)，在原有平臺(tái)基礎(chǔ)上雙拼H型鋼，在型鋼頂部焊接橫梁支撐工字梁作為電弧爐吊固定支架，在工字梁上安裝1臺(tái)3t電葫蘆吊，通過電葫蘆吊鉤上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)加蓋、摘蓋動(dòng)作，出鋼前出鋼車行至加蓋裝置下方后，啟動(dòng)電葫蘆吊使鋼絲繩上的吊鉤鉤住包蓋上方的吊環(huán)，出鋼車則向相反方向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鋼水包與包蓋的分離;轉(zhuǎn)爐出鋼完畢后，出鋼車再次行至加蓋裝置下方，電弧蘆吊將包蓋釋放同時(shí)出鋼車配合開動(dòng)使包蓋環(huán)形鉤鉤住包身上沿處的固定銷軸，完成加蓋過程。

圖4 鋼包加蓋裝置示意圖

3 應(yīng)用效果

鋼包全程加蓋系統(tǒng)使煉鋼廠顯著降低鋼包內(nèi)的熱量損失，減少鋼包內(nèi)鋼水溫降。這些能量損失的減小轉(zhuǎn)化成重要的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。最主要的效益表現(xiàn)在操作成本的降低、產(chǎn)品質(zhì)量的提高和生產(chǎn)效率的提高。

使用鋼包全程加蓋裝置使鋼包蓋在近乎整個(gè)鋼包使用循環(huán)周期內(nèi)都始終蓋在鋼包上，由此帶來的直接效益有:

(1)可免除周轉(zhuǎn)鋼包在線預(yù)熱，在線烘烤主要用于非正常情況下的搶救性升溫，且應(yīng)用效果受烘烤時(shí)間限制。鋼包加蓋澆注完1h后包襯溫度仍保持在1 050℃以上，能夠?qū)崿F(xiàn)紅包出鋼，不需再進(jìn)行鋼包烘烤，停用8h之內(nèi)的鋼包直接進(jìn)行加蓋操作能夠保證鋼包內(nèi)壁溫度。轉(zhuǎn)爐出鋼溫度比未加蓋降低20～30℃，出鋼溫降損失降低15～20℃，運(yùn)輸過程溫度損失約減少5℃，全程溫度損失減少10～15℃，至少噸鋼成本降低10～15元，以年產(chǎn)鋼300萬t計(jì)算至少降低成本3 000萬元。

(2)節(jié)能效果明顯，轉(zhuǎn)爐出鋼吹氧升溫按2Nm3/10℃t鋼計(jì)算，溫度提高20℃，年產(chǎn)300萬噸鋼，節(jié)約氧氣用量1 200萬Nm3。在線烘烤焦?fàn)t煤氣消耗5Nm3/t，年產(chǎn)300萬t鋼廠節(jié)約烘烤煤氣量1 500萬Nm3，氧氣價(jià)格按照0.5元/Nm3、焦?fàn)t煤氣0.48元/Nm3計(jì)算，共降成本1 320萬元，降本效果顯著。

(3)因鋼包溫度較高，包內(nèi)鋼渣始終處于液態(tài)狀態(tài)，從而減少對(duì)鋼包邊沿及渣線的清理需求，降低對(duì)包襯耐火材料的機(jī)械損傷。包內(nèi)鑄余大幅降低，鋼包傾倒干凈，包底殘鋼、殘?jiān)黠@減少。

⑷減少包內(nèi)鋼水的溫降。減少鋼水在鋼包、中間包及結(jié)晶器內(nèi)的溫度波動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)低過熱度澆注，免除連鑄過程中對(duì)中間包的輔助預(yù)熱。溫度控制合格率提高15%。合金收得率更加穩(wěn)定，并可直接免除鋼包覆蓋劑的加入。

⑸煉鋼爐及鋼包上的耐火侵蝕被減小，因此轉(zhuǎn)爐爐齡和包齡被延長(zhǎng)。轉(zhuǎn)爐出鋼口壽命提高至180爐以上，鋼包壽命由加蓋前的100爐提高至140爐。

4 結(jié)語

通過鋼包加蓋系統(tǒng)的實(shí)踐應(yīng)用，鋼水包熱損失明顯減少，取得了比較明顯的節(jié)能效果，因其投入成本較低，應(yīng)用方便靈活，降低鋼包烘烤煤氣消耗成本，符合國(guó)家節(jié)能減排產(chǎn)業(yè)政策要求，是一項(xiàng)綠色、環(huán)保、節(jié)能的新技術(shù)，為轉(zhuǎn)爐高效、科學(xué)生產(chǎn)組織具有一定的借鑒意義。