提升異型坯連鑄機(jī)中間罐壽命的研究

李 亮，馮振亮，李 帥，董 健，田 川

(1.日照鋼鐵有限公司型材制造部連鑄工場(chǎng)，山東 日照 276806；2.中國(guó)重型機(jī)械研究院股份公司，陜西 西安 710032)

提升異型坯連鑄機(jī)中間罐壽命的研究

李 亮1，馮振亮1，李 帥1，董 健1，田 川2

(1.日照鋼鐵有限公司型材制造部連鑄工場(chǎng)，山東 日照 276806；2.中國(guó)重型機(jī)械研究院股份公司，陜西 西安 710032)

針對(duì)異型坯連鑄機(jī)中間罐壽命偏低這一現(xiàn)狀，結(jié)合異型坯連鑄機(jī)中間罐的現(xiàn)場(chǎng)使用狀況，經(jīng)過(guò)大量的數(shù)據(jù)分析，圍繞材料的選用、現(xiàn)場(chǎng)施工及管理改進(jìn)、中間罐烘烤等多方面因素，改進(jìn)保溫層和工作層，優(yōu)化干式料，增加穩(wěn)流器以提升長(zhǎng)水口沖擊區(qū)壽命，并優(yōu)化中間罐砌筑施工規(guī)范。工業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)證明，中間罐壽命得到提升。

中間罐；干式料；沖擊區(qū)；壽命

0 前言

日照鋼鐵集團(tuán)型材制造部煉鋼區(qū)有兩座頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐、兩座LF爐、兩條3機(jī)3流異型坯連鑄機(jī)以及大、小型鋼生產(chǎn)線(xiàn)各一條。 自2015年以來(lái)，隨著管理的完善、人員素質(zhì)的不斷提升，中間罐壽命低成為連鑄生產(chǎn)和成本控制的主要制約環(huán)節(jié)，強(qiáng)行提高中間罐在線(xiàn)使用壽命，造成中間罐穿鋼等惡性事故的風(fēng)險(xiǎn)較大，生產(chǎn)穩(wěn)定及成本可控性差，作業(yè)率相對(duì)較低。幾個(gè)鋼鐵公司的異形坯連鑄機(jī)壽命如表1所示。

根據(jù)2015年全年下線(xiàn)中間罐進(jìn)行問(wèn)題匯總資料，通過(guò)對(duì)壽命不達(dá)標(biāo)中間罐進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)使用跟蹤，發(fā)現(xiàn)造成中間罐壽命偏低的主要原因有：中間罐烘烤效果差、包壁溫度高、穩(wěn)流器壽命低、中間罐現(xiàn)場(chǎng)施工不規(guī)范等。

表1 2015年上半年中間罐平均壽命同行業(yè)對(duì)比

1 中間罐烘烤工藝優(yōu)化及上線(xiàn)使用

1.1 中間罐烘烤工藝優(yōu)化

投產(chǎn)初期，由于中間罐上線(xiàn)前預(yù)熱及在線(xiàn)烘烤時(shí)間控制不規(guī)范導(dǎo)致中間罐升溫較快，升溫曲線(xiàn)不合理導(dǎo)致包襯烘烤溫度不均勻。烘烤過(guò)程中極易導(dǎo)致中間罐襯出現(xiàn)輕微裂縫，在澆注過(guò)程中出現(xiàn)中間罐罐壁塌料。通過(guò)對(duì)中間罐烘烤時(shí)間規(guī)律的優(yōu)化，改進(jìn)了中間罐預(yù)熱裝置。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)及時(shí)測(cè)量包襯溫度，設(shè)專(zhuān)人負(fù)責(zé)調(diào)整火焰大小；同時(shí)，在預(yù)熱過(guò)程中為防止熱量的散失，采用加蓋保溫措施。烘烤時(shí)間按如下要求進(jìn)行控制

小火0.5～1 h：溫度400 ℃左右；

中火0.5～1 h：溫度800 ℃左右；

大火2 h以上：溫度大于1100 ℃。

注意事項(xiàng)：中間罐做好后無(wú)須長(zhǎng)時(shí)間烘烤，僅需在用前將罐烤紅烤透即可。總烘烤時(shí)間超過(guò)12 h或中途停止烘烤的中間罐禁止使用。烘烤后的中間罐如果不能及時(shí)使用，必須報(bào)廢，重新進(jìn)行施工。加料高度低于永久襯50 mm，防止包蓋壓塌工作襯。采取以上措施后，中間罐預(yù)熱及在線(xiàn)烘烤過(guò)程中溫度均勻，未再發(fā)生包襯開(kāi)裂現(xiàn)象，優(yōu)化后的溫度曲線(xiàn)如圖1、圖2所示。

圖1 中間罐預(yù)熱溫度曲線(xiàn)

圖2 中間罐在線(xiàn)烘烤溫度曲線(xiàn)

1.2 制定中間罐上線(xiàn)后正常使用規(guī)范

(1)正常投入使用時(shí)，中間罐澆鑄采用滿(mǎn)包澆鑄，中間罐覆蓋劑均勻加在中間罐液面上，防止覆蓋劑加入不均造成中間罐內(nèi)襯渣線(xiàn)侵蝕不均勻。連鑄澆鑄過(guò)程中鋼渣勤排，整體渣層厚度控制在80 mm以?xún)?nèi)。

(2)加強(qiáng)與生產(chǎn)計(jì)劃處的聯(lián)系，減少因排產(chǎn)不合理造成的中間罐壽命低。

(3)連鑄澆鋼操作時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行操作標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)操作管理，杜絕生產(chǎn)事故造成中間罐壽命達(dá)不到規(guī)定時(shí)間而下線(xiàn)。

2 中間罐耐材理化指標(biāo)優(yōu)化

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)中間罐使用情況分析，造成包壁溫度高德主要原因是渣線(xiàn)處侵蝕嚴(yán)重，中間罐保溫性差、溫降快導(dǎo)致上鋼溫度不穩(wěn)定，溫度及拉速的調(diào)整加劇了中間罐包壁耐材的侵蝕。

2.1 改進(jìn)保溫層和工作層

由過(guò)去的硅酸鋁保溫板更換為納米絕熱保溫層，它具有施工方便、壁薄且保溫性能好、線(xiàn)收縮小等優(yōu)點(diǎn)；中間罐工作層采用高純鎂質(zhì)干式料，可以達(dá)到潔凈鋼液的目的；該設(shè)計(jì)在保證中間罐有效容積的前提下，安全、潔凈、最大限度降低中間罐鋼液的溫降，納米絕熱板的主要成分Al2O3+SiO2，含量90%,800 ℃時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)為0.06 W/(m·k)。

2.2 優(yōu)化干式料

現(xiàn)階段影響中間罐壽命的因素主要集中在:

(1)干式料渣線(xiàn)不耐侵蝕，不到30 h，渣線(xiàn)處就被浸蝕穿透。

(2)穩(wěn)流器壽命低，效果差需要加強(qiáng)，24 h左右穩(wěn)流器底部及四周渣線(xiàn)幾乎被蝕穿，不能再繼續(xù)使用中間罐，否則中間罐有穿包的風(fēng)險(xiǎn)。

干式料由原來(lái)的普通中檔鎂砂改為鎂含量為96%的電熔鎂砂，同時(shí)添加氧化鋁微粉與電熔尖晶石細(xì)粉，通過(guò)引入尖晶石并與反應(yīng)生成尖晶石來(lái)增加干式料的抗渣浸蝕能力。表2是干事料優(yōu)化后的主要成分。圖3a與圖3b分別為干式料優(yōu)化前使用30 h和改進(jìn)后使用50 h后的浸蝕狀況對(duì)比，可以看出，優(yōu)化后干式料耐蝕性大大提高。

表2 干式料主要成分組成 %

成分MgOAl2O3Fe2O3中檔鎂≥95電熔鎂≥96≤0.3≤0.9電熔尖晶石≥21≥70≤0.3氧化鋁微粉≥99.5≤0.03

圖3 干式料改進(jìn)前后工作層侵蝕情況對(duì)比

2.3 鋼液流動(dòng)沖擊區(qū)域鑲嵌渣線(xiàn)板

一個(gè)中間罐在沖擊區(qū)渣線(xiàn)部位增加兩塊50 mm厚度，700 mm2的渣線(xiàn)板，減緩熔渣對(duì)工作層渣線(xiàn)的侵蝕。渣線(xiàn)板采用與工作層材質(zhì)類(lèi)似的鎂質(zhì)澆注板，渣線(xiàn)板在中間罐中的安裝位置如圖4所示。

圖4 中間罐鋼液流動(dòng)沖擊區(qū)鑲嵌渣線(xiàn)板

3 增加穩(wěn)流器提升長(zhǎng)水口沖擊區(qū)壽命

穩(wěn)流器是安裝在中間罐底部用來(lái)穩(wěn)定鋼包長(zhǎng)水口鋼業(yè)沖擊區(qū)域的鋼液流動(dòng)，防止鋼渣卷入鋼液造成連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量缺陷，它能夠減少鋼液噴濺,促進(jìn)夾雜物上浮，是降低減緩鋼液對(duì)沖擊區(qū)附近工作層沖刷的功能性耐火材料。

在多爐連澆過(guò)程中，穩(wěn)流器緩解了大包長(zhǎng)水口鑄流對(duì)中間鋼水液面的強(qiáng)烈沖擊，中間罐鋼水液面平穩(wěn)。鋼水沿著鋼、渣界面流動(dòng)，縮短了夾雜物上浮的距離。穩(wěn)流器將鋼包鑄流沖擊所引起的強(qiáng)烈渦流限制在局部區(qū)域，減少了鋼水卷渣的機(jī)率， 同時(shí)，減小中間罐液面波動(dòng)也有利于渣線(xiàn)位置工作層使用壽命的提高，普通沖擊板與穩(wěn)流器鋼液流動(dòng)比對(duì)如圖5所示。

圖5 普通沖擊板與穩(wěn)流器鋼液流暢比對(duì)示意圖

針對(duì)中間罐沖擊區(qū)附近涂抹層受鋼水沖刷侵蝕過(guò)快，制約中間罐包齡進(jìn)一步提高的情況，在沖擊板上增設(shè)穩(wěn)流器并不斷改進(jìn)，以減緩鋼水對(duì)沖擊區(qū)附近中間罐涂抹層的沖刷，通過(guò)對(duì)穩(wěn)流器的材質(zhì)及構(gòu)造不斷優(yōu)化，采用鋯鋁材質(zhì)的穩(wěn)流器并增加導(dǎo)流孔后，沖擊區(qū)附近涂抹層厚度平均比使用前侵蝕量每爐可減少0.5 mm，效果十分顯著。

4 規(guī)范中間罐砌筑施工管理

4.1 制定與修改永久襯施工規(guī)程

(1)中間罐錨固件應(yīng)采用5～8 mm扁鋼做成Y字形狀，長(zhǎng)度為打結(jié)厚度的2/3。間距250 mm，澆注永久襯前應(yīng)先將中間罐內(nèi)壁及底面鋼殼清掃干凈，再將納米隔熱層(板)穿掛在中間罐內(nèi)壁四周鋼殼的錨固件上，隔熱層與隔熱層(板)不能相互重疊。沖擊區(qū)及渣線(xiàn)以上不掛隔熱板，掛完后采用米絲進(jìn)行十字固定，并將錨固件從開(kāi)口處分開(kāi)。

(2)在攪拌永久襯澆注料前，應(yīng)先檢查機(jī)械設(shè)備是否工作正常；并將永久襯胎具與座磚預(yù)留鐵框涂上1～2 mm脫模劑(黃油)。

(3)將涂好脫模劑的座磚預(yù)留鐵框放在包底座磚位置后，沖擊區(qū)部位預(yù)埋一塊沖擊板，再將永久襯胎具吊入中間罐內(nèi)。將四周間隙調(diào)整好后，開(kāi)始攪拌澆注料，加水?dāng)嚢?0 min，即可進(jìn)行中間罐永久襯澆注，其中包壁厚度140 mm，包底厚度150 mm左右。

(4)澆注完成后，養(yǎng)護(hù)12～24 h即可進(jìn)行脫模，脫模后需自然養(yǎng)護(hù)1～3天。

(5)嚴(yán)格執(zhí)行烘烤制度。中間罐永久層烘烤制度如表3所示。

表3 中間罐永久層烘烤制度

4.2 制定與修改中間罐機(jī)構(gòu)安裝規(guī)程

(1)將中間罐永久層清理干凈，去除座磚安裝部位的雜物。

(2)有支架將中間罐放在調(diào)整支架上，清理干凈上固定機(jī)架粘附的鋼、渣等雜物；無(wú)支架的將中間罐翻扣從底部進(jìn)行施工安裝。用壓縮空氣吹掃機(jī)構(gòu)件，檢查是否損壞，確保各活動(dòng)部件完好無(wú)損，滑塊走行滑道、彈簧盒部位清潔干凈。

(3)用測(cè)壓計(jì)檢查彈簧壓力是否合格，當(dāng)壓力計(jì)顯示低于1.5 MPa時(shí)，必須報(bào)廢，更換新的合格彈簧。

(4)檢查工作完成后，安裝好下固定機(jī)架及彈簧等部件。

(5)安裝上、下滑塊。第一、將上、下滑塊表面清理干凈，檢查是否完好，發(fā)現(xiàn)有損壞不得使用。第二、將檢查合格的上滑塊送入上固定機(jī)架的圓孔內(nèi)，確保上滑塊滑動(dòng)工作面與機(jī)架底座平齊或略高出0.1 mm，正裝時(shí)一手托住上滑塊，另一手沿機(jī)架滑道推入下滑塊，使上下滑塊孔對(duì)正；反裝時(shí)放入上滑塊將下水口推入滑道，孔對(duì)正即可。

(6)緊固下機(jī)架的固定螺栓，調(diào)整檢查上下機(jī)架間的彈簧處間隙為40 mm；上下滑塊的滑板面之間無(wú)縫隙 。全面檢查機(jī)構(gòu)無(wú)誤后，將另一支滑塊放在滑道上進(jìn)行更換試驗(yàn)調(diào)試，保證更換快速靈活進(jìn)行。最后安裝防濺板并打好銷(xiāo)子。

(7)安裝中間罐座磚及修砌內(nèi)襯。將和好的耐火泥料均勻涂于上滑塊周?chē)白u內(nèi)壁下部，座磚套入上滑塊外沿，用木槌輕輕敲擊座磚四周，確保與上水口上沿接觸緊密無(wú)縫隙，座磚與上滑塊內(nèi)孔結(jié)合處圓滑過(guò)渡無(wú)錯(cuò)位臺(tái)階。用蓋板蓋住座磚孔，防止進(jìn)入雜物堵塞流鋼孔，再用粒度3～5 mm的耐火物顆粒充填進(jìn)座磚周?chē)p輕搗實(shí)，注意不得使座磚移位。完成后清理干凈罐內(nèi)雜物，確保水口不被堵塞。

4.3 規(guī)范工作襯施工

(1)安裝沖擊板。用專(zhuān)用蓋碗堵住座磚眼。然后安裝沖擊板，在沖擊部位永久層上墊上20 mm厚的干式料，再將沖擊板放在干式料上，最后鋪設(shè)底部工作襯，并用腳踩平、踩緊，鋪設(shè)厚度為40～50 mm。

(2)模具涂抹。用滑石粉或石墨粉與專(zhuān)用結(jié)合劑混合后刷涂胎具，刷涂厚度為1～2 mm，并盡量均勻；在模具轉(zhuǎn)角處應(yīng)仔細(xì)涂抹，涂層高度至少應(yīng)高于施工高度20 mm以上。

(3)成型。將胎具吊入中間罐內(nèi)，使得大面兩端縫隙盡量一致，大面縫隙寬度為60 mm ，沖擊區(qū)部位厚度也為60 mm。在裝擋渣堰部位用專(zhuān)用工具予留安裝槽。加入干式料后開(kāi)振動(dòng)電機(jī)震動(dòng)3 min，然后將料補(bǔ)滿(mǎn)，再震動(dòng)1 min，上部用抹子抹平準(zhǔn)備烘烤。

(4)烘烤制度。烘烤前再次檢查管道有無(wú)破損與松動(dòng)，關(guān)閉燒咀處煤氣閥門(mén)，將總煤氣閥打開(kāi)，檢查管道有無(wú)漏氣(如有需及時(shí)處理)，然后逐只打開(kāi)煤氣閥并點(diǎn)上火，再開(kāi)空氣。烘烤時(shí)應(yīng)先將火控制的小一點(diǎn)，并每膈20 min將火調(diào)大一點(diǎn)，防止火焰突然增大引起模具變形。當(dāng)溫度上升到300±50 ℃時(shí)保溫0.5 h，然后關(guān)閉煤氣，開(kāi)空氣冷卻20 min后，停火。

(5)脫模。用鐵錘墊上木板沿胎具輕敲一周，然后聽(tīng)從施工人員的指揮，用天車(chē)緩慢起吊模具，脫模后將胎具放置在安全定點(diǎn)位置。

(6)脫模后在1流與2流之間，3流與4流之間安裝好擋渣壩，并將擋渣壩四周用涂料填抹充實(shí)，再在沖擊區(qū)沖擊板上面安裝好穩(wěn)流器。穩(wěn)流器要安裝在中間罐的中心位置，四周用干式料充填壓緊，防止穩(wěn)流器漂浮。

5 結(jié)論

目前異型坯中間罐壽命穩(wěn)定控制在48 h以上，部分中間罐壽命達(dá)到55 h以上，由于受生產(chǎn)排產(chǎn)及少批量品種鋼生產(chǎn)的影響，平均中間罐壽命為37.36 h。中間罐壽命控制居同行業(yè)首位，意義重大。通過(guò)對(duì)異型坯中間罐壽命的優(yōu)化提升，提高了企業(yè)的成本競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和核心競(jìng)爭(zhēng)力；同時(shí)更有利于生產(chǎn)組織的優(yōu)化及生產(chǎn)事故的控制，異型坯連鑄整體作業(yè)率得到明顯的提升和改善，產(chǎn)能得到釋放。中間罐壽命的提升，大大減少了因中間罐壽命停機(jī)進(jìn)行設(shè)備維護(hù)的次數(shù)，減少了維修工作量，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

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Research on increasing tundish life of shaped blank

LI liang1，F(xiàn)ENG zheng-liang1，LI Shuai1，DONG Jian1，TIAN Chuan2

(1.Profile Manufacturing Casting Works, Rizhao Steel Co., Ltd., Rizhao 276806，China； 2.China National Heavy Machinery Research Institute Co., Ltd., Xi’an 710032,China)

The shaped blank tundish always has a short life, this paper improved the insulating and working layers on online data. It is analyzed through amount of data, corresponding to tundish behavior of shaped blank, and the choosing of material, online construction, management improvement and tundish roast were also considered. It optimized the dried feeding, a steady flow unit is added to enlong the impingement zone life, and the construction specifications of tundish is standard as well. The industrial data showed the tundish life is longer.

tundish； dried material；impingement zone; life

2016-11-16；

2016-12-09

李亮(1983-)，助理工程師，主要研究方向?yàn)闊掍撨B鑄工藝質(zhì)量及相關(guān)生產(chǎn)管理。

TP393

A

1001-196X(2017)03-0043-05