鋼包全程加蓋技術(shù)的應(yīng)用

孫亞飛，王兆輝，崔立程

(寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司，上海市，201900)

鋼包全程加蓋技術(shù)的應(yīng)用

孫亞飛，王兆輝，崔立程

(寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司，上海市，201900)

鋼水溫度是煉鋼-連鑄工序中需要重點(diǎn)控制的工藝參數(shù)之一，對(duì)保證連鑄生產(chǎn)過程的順行、提高鑄坯質(zhì)量、降低能耗和輔材的消耗具有重要影響。鋼包作為盛放、運(yùn)輸和二次精煉鋼水的容器，其周轉(zhuǎn)運(yùn)行的熱狀態(tài)直接影響到出鋼和盛鋼過程中鋼水溫度的變化。為降低鋼水在鋼包周轉(zhuǎn)過程中的溫降、保證連鑄的開澆溫度，通常采用出鋼前強(qiáng)化鋼包烘烤、提高鋼包熱周轉(zhuǎn)、適當(dāng)提高轉(zhuǎn)爐出鋼溫度、鋼水運(yùn)輸過程加保溫劑和連鑄過程加蓋保溫等方法。鋼包全程加蓋技術(shù)的產(chǎn)生，通過提高鋼包保溫性改變了原有鋼包使用工藝流程，為鋼鐵企業(yè)降低噸鋼成本、節(jié)能減排提供了一種有效手段。

鋼包加蓋；連鑄；鋼液；節(jié)能

0 前言

隨著煉鋼技術(shù)的發(fā)展，特別是爐外精煉技術(shù)的廣泛應(yīng)用，鋼包的功能已不僅僅是鋼水盛放和運(yùn)輸容器，同時(shí)具有冶煉反應(yīng)容器的功能，鋼包周轉(zhuǎn)運(yùn)行的熱狀態(tài)直接影響到冶煉工藝操作。

國內(nèi)某煉鋼廠煉鋼工序鋼包的周轉(zhuǎn)過程：轉(zhuǎn)爐出鋼至鋼包→鋼包運(yùn)輸、吊運(yùn)至LF爐處理→處理完畢后加保溫劑→吊運(yùn)至大包回轉(zhuǎn)臺(tái)加保溫蓋待澆、鋼包開澆至澆鑄完畢→清渣、維護(hù)、烘包保溫，等待下一包鋼水出鋼。在這個(gè)過程中，鋼水溫降主要包括出鋼過程中的溫降、運(yùn)輸過程中的溫降和澆鑄過程中的溫降。為降低鋼水在鋼包周轉(zhuǎn)過程中的溫降,保證連鑄的開澆溫度，通常采用優(yōu)化包襯結(jié)構(gòu)、出鋼前強(qiáng)化鋼包烘烤、提高鋼包熱周轉(zhuǎn)、適當(dāng)提高轉(zhuǎn)爐出鋼溫度、鋼水運(yùn)輸過程加保溫劑和連鑄過程加蓋保溫等方法。

鋼包全程加蓋技術(shù)的應(yīng)用，可以保證除了轉(zhuǎn)爐出鋼、鋼水精煉過程以外，鋼包蓋在鋼包在線周轉(zhuǎn)的整個(gè)過程中始終蓋在鋼包上，通過提高鋼包保溫性顯著降低了鋼水的熱量損失，改變了原有減少鋼水溫降的方法。

研究表明[1]，在鋼包使用的動(dòng)態(tài)過程中，鋼包通過鋼包口向空氣中的輻射散熱速度非?？?，尤其是在空包時(shí)，包襯的輻射散熱速度與由包襯外表面與鋼包環(huán)境之間溫差的四次方成正比?？瞻\(yùn)行時(shí)間的長短對(duì)鋼包的熱狀態(tài)影響最大，從而對(duì)鋼水溫度變化的影響也最為明顯，因此應(yīng)加快鋼包的熱周轉(zhuǎn)，盡可能縮短空包時(shí)間。另一方面， 鋼包全程加蓋技術(shù)的出現(xiàn)有效緩解了高成本的熱能從包口向外散失的現(xiàn)象：一方面，通過在鋼包上加蓋，鋼包通過其頂部開口向空氣中的輻射散熱損失顯著減少；另一方面，由于爐次之間的鋼包預(yù)熱取消，加快了鋼包的熱周轉(zhuǎn)，減少了由于包襯蓄熱帶來的熱量損失。

可見，鋼包全程加蓋技術(shù)作為一種節(jié)能減排的新方法，為鋼鐵企業(yè)煉鋼工序降低生產(chǎn)成本提供了有效途徑。

1 鋼包全程加蓋技術(shù)

某煉鋼廠原有的鋼包周轉(zhuǎn)流程示意圖如圖1所示。

圖1 鋼包周轉(zhuǎn)流程示意圖

在轉(zhuǎn)爐出鋼線上增設(shè)一套固定插齒式鋼包加脫蓋機(jī)構(gòu)，用于出鋼后鋼包進(jìn)行加蓋操作，以減少鋼水運(yùn)送至LF鋼包精煉爐過程中的溫降；也用于出鋼前，帶蓋鋼包在此位置進(jìn)行脫蓋操作，然后出鋼。在LF鋼包精煉爐區(qū)域增設(shè)兩套液壓升降式鋼包加脫蓋機(jī)構(gòu)，用于精煉后鋼包進(jìn)行加蓋操作，以減少鋼水運(yùn)送至大包回轉(zhuǎn)臺(tái)、連鑄及澆鑄結(jié)束后吊運(yùn)至轉(zhuǎn)爐出鋼線過程中的溫降；同時(shí)也用于LF處理前，帶蓋鋼包在此位置進(jìn)行脫蓋操作。

鋼包全程加蓋的工藝流程為：

(1)經(jīng)預(yù)熱或處于周轉(zhuǎn)中的鋼包帶蓋吊至位于轉(zhuǎn)爐出鋼線上的鋼包臺(tái)車等待出鋼；

(1)根據(jù)場(chǎng)地鉆探揭露情況及設(shè)計(jì)建筑物功能，在地基主要受力層范圍內(nèi)，存在溶洞、溶槽、巖溶漏斗等，在附加荷載或振動(dòng)荷載作用下，可能出現(xiàn)溶洞頂板坍塌，使地基突然下沉。

(2)當(dāng)轉(zhuǎn)爐發(fā)出出鋼指令時(shí)，鋼包臺(tái)車運(yùn)行至轉(zhuǎn)爐出鋼線加脫蓋工位進(jìn)行脫蓋操作后，開至轉(zhuǎn)爐出鋼位；

(3)轉(zhuǎn)爐出鋼結(jié)束，鋼包臺(tái)車運(yùn)行至轉(zhuǎn)爐出鋼線加脫蓋位進(jìn)行加蓋操作后，開至連鑄鋼水接受跨；

(4)將帶蓋的鋼包吊至位于LF坐包位的LF鋼包臺(tái)車上；

(5)LF鋼包臺(tái)車運(yùn)行至加脫蓋位進(jìn)行脫蓋操作后，開至LF處理位進(jìn)行鋼包精煉處理；

(6)LF精煉完畢，LF鋼包臺(tái)車運(yùn)行至加脫蓋位進(jìn)行加蓋操作后，開至LF吊包位等待吊運(yùn)；

(7)帶蓋鋼包吊至大包回轉(zhuǎn)臺(tái)，進(jìn)行連鑄工序操作；

(8)連鑄操作結(jié)束后，帶蓋鋼包將包底余渣倒至渣罐；

(9)將帶蓋鋼包吊至位于轉(zhuǎn)爐出鋼線上的鋼包臺(tái)車等待下一爐出鋼。

從以上工藝流程分析可知，鋼包全程加蓋技術(shù)的應(yīng)用，改變了原有的鋼包周轉(zhuǎn)流程，出鋼后加蓋保溫，降低了鋼水溫降；取消了二次精煉后的保溫劑加入；取消了原連鑄過程中的加蓋保溫裝置；帶蓋清渣，改善廠區(qū)環(huán)境；鋼水澆鑄后鋼包不必烘烤，直接吊運(yùn)至出鋼區(qū)域帶蓋保溫。采用鋼包全程加蓋工藝后鋼包周轉(zhuǎn)流程示意圖如圖2所示。

圖2 鋼包全程加蓋的周轉(zhuǎn)流程圖

2 鋼包全程加脫蓋機(jī)構(gòu)

鋼包加脫蓋機(jī)構(gòu)是鋼包全程加蓋裝置中的核心設(shè)備之一，有插齒式、移動(dòng)插齒式、液壓升降式、回轉(zhuǎn)式、懸掛移動(dòng)式等多種結(jié)構(gòu)形式[2]，結(jié)構(gòu)形式依據(jù)不同煉鋼廠工藝的需要而選擇，本文主要介紹在該廠所使用的兩種加脫蓋機(jī)構(gòu)。

2.1 固定插齒式鋼包加脫蓋機(jī)構(gòu)

該機(jī)構(gòu)由吊架、軸、支座及導(dǎo)軌等組成。導(dǎo)軌設(shè)在鋼包運(yùn)行方向的正上方，3根導(dǎo)軌呈品字形布置，通過軸連接于吊架上；支座焊接在鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)上，與吊架螺栓連接。該機(jī)構(gòu)的工作原理如圖3所示，鋼包脫蓋時(shí)(自右向左)，在鋼包臺(tái)車驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)下，鋼包蓋耳軸座上的耳軸接觸本機(jī)構(gòu)上的導(dǎo)軌，然后沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，將鋼包蓋掛在導(dǎo)軌上，實(shí)現(xiàn)包蓋與鋼包的脫離；鋼包加蓋時(shí)(自左向右)，在鋼包臺(tái)車驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)下，鋼包支軸上的鉸軸接觸包蓋上的掛鉤，隨著鋼包臺(tái)車的向前運(yùn)行，包蓋沿掛鉤及導(dǎo)軌的傾斜角度翻轉(zhuǎn)，進(jìn)而使包蓋從導(dǎo)軌上卸下并隨鋼包臺(tái)車的運(yùn)行沿導(dǎo)軌蓋在鋼包上。

該結(jié)構(gòu)簡單可靠，只要導(dǎo)軌及鋼包蓋掛鉤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，即可保證包蓋與鋼包連接和脫離安全、平穩(wěn)運(yùn)行。

圖3 固定插齒式鋼包加脫蓋機(jī)構(gòu)工作原理

2.2 液壓升降式鋼包加脫蓋機(jī)構(gòu)

雖然插齒式鋼包加脫蓋機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，但該廠由于LF處理線與轉(zhuǎn)爐出鋼線垂直，受到行車調(diào)運(yùn)的限制，因此在LF處理線選用液壓升降式鋼包加脫蓋機(jī)構(gòu)。

如圖4所示，該機(jī)構(gòu)包括包蓋吊具、提升機(jī)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)裝置等。

包蓋吊具由四個(gè)吊掛機(jī)構(gòu)通過鏈輪及鏈條吊在鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)之上，同時(shí)吊具還設(shè)有一小油缸，用以驅(qū)動(dòng)吊具掛鉤的擺動(dòng)；提升機(jī)構(gòu)由兩個(gè)液壓缸、四個(gè)鏈輪、四條鏈條及連桿等組成，鏈條與包蓋吊具相連，用以帶動(dòng)包蓋吊具的升降；驅(qū)動(dòng)裝置為液壓系統(tǒng)，為吊具的升降及吊具掛鉤的擺動(dòng)油缸提供動(dòng)力源，其中吊具的升降，采用機(jī)械同步軸保證同步。

圖4 液壓升降式鋼包加脫蓋機(jī)構(gòu)

通過精巧的機(jī)械設(shè)計(jì)，以上兩種加脫蓋機(jī)構(gòu)，均可實(shí)現(xiàn)在鋼包的加、脫蓋自動(dòng)完成，而無需行車或人工的參與。

3 應(yīng)用效果

鋼包全程加蓋技術(shù)于2014年8月正式在該廠投入使用，投產(chǎn)至今，設(shè)備運(yùn)行良好，并取得了理想的應(yīng)用效果：

(1) 轉(zhuǎn)爐出鋼溫度可降低15～20 ℃。轉(zhuǎn)爐出鋼過程溫度損失減少約5 ℃，運(yùn)輸、吊運(yùn)至LF爐過程溫度損失減少約10～15 ℃，全程溫度損失減少15～20 ℃。

(2) 取消了爐次間的鋼包烘烤。通過加蓋保溫，澆鑄后3小時(shí)內(nèi)鋼包內(nèi)襯溫度仍大于900 ℃，滿足出鋼要求，可減少400 Nm3/h的烘包用焦?fàn)t煤氣消耗。

(3) 減少在線鋼包的使用數(shù)量。由于取消了爐次間的鋼包烘烤，烘烤區(qū)僅留有備用鋼包，加快了鋼包的熱周轉(zhuǎn)。

(4) 節(jié)約保溫劑的消耗。LF精煉處理后，取消了每爐200～300 kg的保溫劑加入量，并改善了由于保溫劑投入而對(duì)廠區(qū)環(huán)境的污染。

(5) 取消了原連鑄過程中的加蓋保溫裝置。采用帶蓋上大包回轉(zhuǎn)臺(tái)，取消了原連鑄過程中的加蓋保溫裝置，降低了備件成本和維護(hù)費(fèi)用。

(6) 通過降低出鋼溫度提高了耐材使用壽命。一方面降低了出鋼溫度，另一方面提高了包襯溫度，鋼包全程加蓋技術(shù)的應(yīng)用減少鋼包急冷急熱現(xiàn)象，有效的降低耐材侵蝕速率，鋼包包齡提高。

4 結(jié)束語

鋼包全程加蓋技術(shù)作為一項(xiàng)新技術(shù)，宏觀方面，可節(jié)能減排，有利于可持續(xù)發(fā)展；微觀方面，該技術(shù)為鋼鐵企業(yè)煉鋼工序降低生產(chǎn)成本提供了可靠手段：以該轉(zhuǎn)爐煉鋼廠年產(chǎn)鋼水240萬t為例，以噸鋼成本降低20元計(jì)算，年節(jié)約成本4800萬元。通過使用鋼包全程加蓋節(jié)能技術(shù)可獲得的年經(jīng)濟(jì)效益為鋼包全程加蓋投資的幾十倍。

[1] 劉正華, 尹衛(wèi)平, 湯曉輝, 等. 降低轉(zhuǎn)爐出鋼溫度的實(shí)踐[J]. 山東冶金, 2010(06): 27～28.

[2] 歐陽飛, 曾令宇, 劉志明. 煉鋼-連鑄鋼水過程溫度的控制[J]. 連鑄, 2005(04):3～5.

[3] 常金寶, 李雙武, 馬德剛, 等. 唐鋼轉(zhuǎn)爐低溫出鋼技術(shù)[J]. 煉鋼, 2012(10): 8～12.

[4] 李擁軍, 郝江敏, 王洪波, 等. 加蓋工藝在刑鋼80t鋼包上的應(yīng)用[J]. 河北冶金, 2011(02): 46～48.

[5] 吳曉東, 劉青, 徐安軍, 等. 寶鋼煉鋼廠300t整體鋼包熱循環(huán)實(shí)測(cè)研究[J]. 北京科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2001(10): 418～420.

[6] 張威, 劉曉峰, 朱光俊, 等. 煉鋼廠鋼水溫降研究現(xiàn)狀[J]. 重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào), 2015(12): 34～36.

[7] 劉曉峰. 鋼包全程加蓋設(shè)備與工藝研究現(xiàn)狀[J]. 四川冶金, 2011(06): 19～22.

Application of the ladle covering technology in whole steel making procedure

SUN Ya-fei, WANG Zhao-hui, CUI Li-cheng

(Baosteel Engineering & Technology Group Co., Ltd., Shanghai, 201900,China.)

The temperature of molten steel is one of the key technical parameters in steelmaking and continuous casting procedure, it has important influence to ensure continuous casting production, improve the quality of casting blank, reduce energy and auxiliary material consumption. The ladle as a container for containing, transport and secondary refining of molten steel, its hot state in turnover directly affect the change of steel temperature during tapping and conveying. In order to reduce temperature drop of molten steel in ladle in turnover, the means, such as intensifying the ladle baking before tapping, improving the thermal circulation of ladle, increasing BOF tapping temperature, add thermal retardation agent in molten steel and covering for heat preservation in continuous casting process, are usually adopted. Ladle covering technology in whole steel changes the original technological process by improving the insulation of ladle, and the technology is an effective means to reduce the cost and save the energy for steel plant.

ladle covering; continuous casting; molten steel; energy saving

2016-09-01；

2016-11-02

孫亞飛(1981-)，男，碩士研究生，主要從事爐外精煉設(shè)計(jì)。

TF769.4

A

1001-196X(2017)02-0017-04