提高鋼包自開率的生產(chǎn)實(shí)踐

魏春新，叢培起

（鞍鋼集團(tuán)朝陽(yáng)鋼鐵有限公司，遼寧朝陽(yáng)122000）

鋼包自動(dòng)開澆是保證連鑄穩(wěn)定恒速生產(chǎn)的必要條件，連鑄拉速越高對(duì)鋼包的自開率要求越苛刻。此外，提高鋼包自開率對(duì)于防止鋼水敞開澆注導(dǎo)致鋼水二次氧化、減輕鋼水質(zhì)量惡化，降低鑄坯夾雜物含量也有一定的意義。應(yīng)市場(chǎng)需求，鞍鋼集團(tuán)朝陽(yáng)鋼鐵有限公司煉鋼廠低鋁低碳鋼種的比例不斷擴(kuò)大，產(chǎn)量的提高加快了生產(chǎn)節(jié)奏，鋼包自開率問(wèn)題日益突出。燒氧引流作業(yè)不但影響生產(chǎn)節(jié)奏，還會(huì)導(dǎo)致中包液面偏低，甚至連鑄被迫中斷，對(duì)操作人員構(gòu)成威脅。

相關(guān)研究[1-3]指出，優(yōu)化鋼包座磚的內(nèi)腔形狀、引流砂的材質(zhì)、粒級(jí)匹配及加入方式，加快鋼包周轉(zhuǎn)、清理鋼包鋼水通道等措施能提高鋼包自開率。鞍鋼集團(tuán)朝陽(yáng)鋼鐵有限公司煉鋼廠優(yōu)化了引流砂的配比和引流砂的加入過(guò)程、加強(qiáng)了鋼包的整備工作，并優(yōu)化了鋼包的開澆操作工藝，提高了鋼包自開率。

1 基本概況

鞍鋼集團(tuán)朝陽(yáng)鋼鐵有限公司煉鋼廠現(xiàn)有2座120 t轉(zhuǎn)爐，2臺(tái)中薄板坯連鑄機(jī)，2座LF鋼包精煉爐。鋼水精煉比率為100%，鋼水罐的盛鋼時(shí)間為110 min。鋼包有1個(gè)鋼水通道，2個(gè)底吹透氣磚，開澆采用滑動(dòng)機(jī)構(gòu)液壓操作。采用專用灌砂器具直接將引流砂灌入水口中，灌砂地點(diǎn)有爐后出鋼位和過(guò)跨專用位兩個(gè)位置，每爐用量35 kg。鋼包的鋼水通道直徑為55 mm，轉(zhuǎn)爐出鋼溫度約為1 640℃。冶煉鋼種一般是冷軋基料、QB類結(jié)構(gòu)鋼和集裝箱用鋼等品種。

2 影響鋼包自開率的原因分析

圖1為引流砂在鋼包水口內(nèi)的形態(tài)。引流砂在鋼包水口內(nèi)的形態(tài)是三層結(jié)構(gòu)，最上面是融化層，中間是燒結(jié)層，最下面是固態(tài)層。其中，融化層和燒結(jié)層是根據(jù)與鋼水接觸時(shí)間的長(zhǎng)短、鋼水溫度的高低和引流砂材質(zhì)及潔凈程度的不同發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，融化層和燒結(jié)層的厚度是影響鋼包自開率的關(guān)鍵因素。固態(tài)層的主要作用是當(dāng)滑板打開后，快速流動(dòng)，破壞燒結(jié)層結(jié)構(gòu)，讓鋼水依靠自身的重力作用自動(dòng)流出。引流砂的流動(dòng)性非常重要。因此，引流砂的材質(zhì)、引流砂的加入方式、鋼水通道的整備質(zhì)量都是影響鋼包自開率的重要因素。

圖1 引流砂在鋼包水口內(nèi)的形態(tài)

2.1 引流砂的材質(zhì)

常見的引流砂有鎂橄欖石質(zhì)、硅質(zhì)、鋯質(zhì)和鉻質(zhì)引流砂四類，朝陽(yáng)鋼鐵煉鋼廠使用的是鉻質(zhì)引流砂。引流砂中的鉻決定了引流砂的抗燒結(jié)性，硅決定了引流砂的流動(dòng)性。引流砂材質(zhì)對(duì)鋼包自開率的影響主要有以下幾個(gè)方面：

（1）燒結(jié)層厚度過(guò)厚，鋼水靜壓力不能破壞燒結(jié)層；

（2）固態(tài)層流動(dòng)性差，滑板打開后不能自動(dòng)流出，固態(tài)層對(duì)燒結(jié)層依然起到支撐作用，致使鋼水靜壓力無(wú)法沖破燒結(jié)層；

（3）引流砂顆粒粒級(jí)分布不合理，顆粒過(guò)大，鋼水順引流砂縫隙進(jìn)入，造成燒結(jié)層厚度及強(qiáng)度增加；顆粒過(guò)小或不圓潤(rùn)，受熱膨脹后，易導(dǎo)致流動(dòng)性變差。

2.2 引流砂的加入方式

傳統(tǒng)的加砂方式采用人工手投引流砂的方法。手投引流砂存在以下缺點(diǎn)：加砂操作者全憑經(jīng)驗(yàn)，投擲的方向和角度具有隨意性，導(dǎo)致引流砂命中水口準(zhǔn)確率不高，不能保證水口眼內(nèi)引流砂充實(shí)，更無(wú)法在水口上方形成“饅頭形”。若水口內(nèi)引流砂填充不規(guī)則，出鋼時(shí)，鋼水極易順縫隙進(jìn)入引流砂內(nèi)部，導(dǎo)致鋼液與引流砂結(jié)坨，致使引流砂流動(dòng)性變差，鋼包自動(dòng)開澆困難。

2.3 鋼水通道

連鑄澆注完畢后，將剩余的爐渣翻入鋼水罐內(nèi)，但包底及水口座磚上仍有少部分殘鋼、殘?jiān)?，若不將其清理干凈，則會(huì)導(dǎo)致以下兩個(gè)問(wèn)題：

（1）在高溫烘烤融化后流入水口眼內(nèi)，堵塞水口眼，導(dǎo)致鋼包不自開；

（2）渣中的 MnO、FeO會(huì)與引流砂中的SiO2反應(yīng)，生成低熔點(diǎn)化合物MnO·SiO2和FeO·SiO2，將座磚水口內(nèi)的引流砂粘附在一起，結(jié)殼變厚，引流砂流動(dòng)性減弱，造成鋼包無(wú)法自開。

2.4 鋼包開澆操作工藝

為了防止連鑄機(jī)長(zhǎng)水口“嘔”鋼，鋼包開澆時(shí)滑板僅開至1/3，甚至更少，導(dǎo)致鋼水靜壓力無(wú)法沖破引流砂的燒結(jié)層，致使鋼包不自開。

3 采取的措施

3.1 調(diào)整鉻、硅配比確定技術(shù)指標(biāo)要求

開展針對(duì)性的試驗(yàn)，調(diào)整鉻、硅配比，分析研究引流砂的流動(dòng)性能、燒結(jié)行為和熱膨脹率等因素，最終確定引流砂的形態(tài)及質(zhì)量技術(shù)要求。優(yōu)化前后引流砂的理化指標(biāo)對(duì)比見表1。該引流砂粒級(jí)分布合理、表面光滑圓潤(rùn)，并具有良好的抗鋼水滲透性和流動(dòng)性，且化學(xué)成分穩(wěn)定，大大提高了依靠鋼水靜壓力迅速?zèng)_破燒結(jié)層的幾率，達(dá)到鋼包自動(dòng)開澆的目的。

表1 優(yōu)化前后引流砂理化指標(biāo)的對(duì)比

3.2 采用“漏斗管”裝置加入方式

采用“漏斗管”裝置加入引流砂，引流砂加入方式示意圖見圖2。在轉(zhuǎn)爐出鋼前將鋼包車開至加砂平臺(tái)下方，調(diào)整鋼包車位置，保證加砂管下端出口與鋼包水口眼對(duì)正，再將加砂管由高位下降至待加砂的鋼包水口孔上方約200 mm處，然后從加砂管上端將袋裝引流砂倒入加砂管中，引流砂在自身重力作用下沿料筒內(nèi)壁全部落入鋼包水口內(nèi)，緩慢提升加砂管，確保引流砂在水口上方形成“饅頭形”。

圖2 引流砂加入方式示意圖

3.3 清理鋼包底部及檢查水口座磚

（1）清理滑動(dòng)水口、座磚出鋼孔、座磚上表面的殘鋼、殘?jiān)疵娲祾咪摪?，保證鋼流通道光滑圓潤(rùn)、無(wú)毛刺。

（2）鋼包清理完畢后，須將鋼包吊至一定高度，然后對(duì)鋼包進(jìn)行倒扣作業(yè)，倒扣時(shí)間大于30 s，倒凈鋼包內(nèi)的殘鋼、殘?jiān)?，避免產(chǎn)生回流現(xiàn)象。

（3）鋼包座入轉(zhuǎn)爐鋼車后，在準(zhǔn)備加砂前，加砂人員要檢查水口眼，確認(rèn)無(wú)鋼渣或其它異物雜物堵塞水口眼。

3.4 調(diào)整鋼包開澆后的滑板位置

鋼包開澆點(diǎn)動(dòng)試滑后，滑板位于全開位置，若開滑后不自開，則繼續(xù)開關(guān)鋼包滑板1～2次，每次保持滑板全開2～3 s，以利于鋼水靜壓力沖破引流砂燒結(jié)層，從而實(shí)現(xiàn)鋼包自開。

4 生產(chǎn)效果

采取上述措施后，鋼包自開率明顯提高，2017年1～12月份鋼包自開率見圖 3。由圖3看出，2017年下半年鋼包自開率比上半年高。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算得出，下半年鋼包自開率平均達(dá)到98.63%，比上半年提高了0.61%（上半年平均為98.02%）。實(shí)際生產(chǎn)中，隨著鋼包自開率的提高，實(shí)現(xiàn)了連鑄機(jī)高效恒速生產(chǎn)，同時(shí)鋼包引流次數(shù)減少、中包液面穩(wěn)定，連鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量得到提高。

圖3 2017年1～12月鋼包自開率情況

5 結(jié)語(yǔ)

分析認(rèn)為，引流砂的材質(zhì)、粒度配比及加入方式，鋼包鋼水通道的質(zhì)量等是影響鋼包自開率的主要原因。鞍鋼集團(tuán)朝陽(yáng)鋼鐵有限公司煉鋼廠通過(guò)優(yōu)化引流砂的材質(zhì)、粒度配比及加入方式，加強(qiáng)鋼包的維護(hù)，優(yōu)化澆注操作工藝后，將鋼包自開率由98.02%提高到98.63%。