提升鋼包經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的實(shí)踐與探討

史 鋒

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司煉鋼二廠， 山西 太原 030002）

1 鋼包概述

鋼包作為煉鋼企業(yè)運(yùn)輸鋼水的重要工具，不僅影響煉鋼廠的安全生產(chǎn)和均衡穩(wěn)定，還影響著鋼水的潔凈度和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，提高鋼包使用壽命，確保其關(guān)聯(lián)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，也是鋼廠一項(xiàng)重要任務(wù)。

2 鋼包包齡

鋼包承擔(dān)著接收鋼水、儲(chǔ)運(yùn)鋼水、精煉鋼水、澆鑄鋼水的重要任務(wù)。隨著鋼產(chǎn)量不斷增加，煉鋼節(jié)奏不斷加快，以及爐外精煉技術(shù)的不斷發(fā)展，鋼包壽命需求進(jìn)一步提高，這就要在鋼包砌筑和使用條件上下功夫。

2.1 鋼包砌筑

2.1.1 永久層澆筑

先在鋼包殼內(nèi)壁貼一層纖維隔熱板，將胎模上均勻涂刷一層油脂并覆蓋塑料薄膜后安裝胎模，胎模放置要平穩(wěn)、牢固，之后從四周均勻加入永久層搗打料，使用振動(dòng)器充分?jǐn)嚢?，直到完全泛漿。永久層要求一次性施工，自然養(yǎng)護(hù)一定時(shí)間，使水分均勻揮發(fā)，永久層形成骨架，脫模后用小火烘烤，待永久層達(dá)到一定強(qiáng)度，再大火烘烤至最佳強(qiáng)度，為工作層砌筑創(chuàng)造良好的條件。

2.1.2 工作層砌筑

工作層砌筑過(guò)程座磚放置要保證四邊平行，周圍搗打縫留寬80～120 mm，包底磚與座磚平行垂直，磚縫小于1 mm，包底砌筑完成后，在座磚周圍和包底磚四周接縫處灌料填充，每塊座磚的接縫要一次施工完畢；包身熔池砌筑第一層前，平鋪一層干料找平，然后從鋼包耳軸部位開(kāi)始砌筑，砌筑時(shí)借助水平尺等工具保證平整，每砌3～4塊磚后用橡皮錘敲緊，減少磚縫；第二層以上垂直的磚縫要錯(cuò)開(kāi)，磚的表面要清理干凈，上下層錯(cuò)位不得大于10 mm；合口磚的位置位于鋼包耳軸偏45°兩側(cè)，一環(huán)磚沒(méi)有合口前，最多允許再起一環(huán)；每砌完兩層磚要將合口磚位置調(diào)整至另一側(cè)，相鄰兩層合口磚要相互錯(cuò)開(kāi)在兩塊磚以上；合口磚大頭、小頭尺寸必須大于對(duì)應(yīng)整磚尺寸的1/2；合口后使用專用工具撬緊，背縫用泥料填實(shí)；用自流料灌注座磚及包底四周時(shí)，嚴(yán)禁將料直接傾倒在包底磚上；在吊運(yùn)鋼包磚、泥料、砌筑平臺(tái)等物品時(shí)嚴(yán)禁磕碰已砌筑完的工作層。

2.2 材質(zhì)與工藝條件對(duì)鋼包壽命的影響

2.2.1 材質(zhì)

永久層澆注料材質(zhì)、鋼包磚材質(zhì)、輔料材質(zhì)也是影響包齡的重要因素。

如：洛耐院、寶鋼合作開(kāi)發(fā)的鋁鎂碳鋼包磚在寶鋼300 t連鑄鋼包上使用，包齡從使用一等高鋁磚的20多次，提高到80次以上，最高達(dá)到126次；鞍鋼三煉鋼200 t鋼包，使用鋁鎂碳磚，平均壽命64次，最高達(dá)到73次。全國(guó)許多煉鋼廠，根據(jù)本企業(yè)的實(shí)際情況，陸續(xù)提升永久層澆注料材質(zhì)、鋼包磚材質(zhì)以及輔料材質(zhì)，使鋼包的壽命顯著提高。

2.2.2 工藝條件

工藝條件的變化對(duì)鋼包壽命的影響很大，鋼種、鋼水溫度、精煉時(shí)間等因素對(duì)鋼包壽命產(chǎn)生影響，尤其是在RH、VOD、LF等鋼包精煉過(guò)程會(huì)受到很大的考驗(yàn)，主要表現(xiàn)在：受到強(qiáng)大的電弧輻射引起的包襯材料熔損；爐渣侵入，使耐火材料表層變質(zhì)，耐火度降低，引起熔損和剝落；溫度急劇變化，鋼包在線浸泡時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等。

因此要求耐火材料必須具備以下特點(diǎn)：耐高溫，能經(jīng)受高溫鋼水長(zhǎng)時(shí)間作用而不熔融軟化；耐熱沖擊，能反復(fù)承受鋼水的裝、出而不開(kāi)裂剝落；材料耐熔渣的侵蝕，能承受熔渣對(duì)鋼包內(nèi)襯的侵蝕作用；安全系數(shù)高，要求鋼包在使用過(guò)程中間不發(fā)紅、不漏鋼，保證安全作業(yè)；鋼包內(nèi)襯具有一定的膨脹性，在高溫鋼水作用下，內(nèi)襯之間緊密結(jié)合成為一個(gè)整體；具有足夠的高溫機(jī)械強(qiáng)度，能承受鋼水的攪動(dòng)和沖刷作用。鋼包在使用時(shí)，鋼殼溫度不能過(guò)高，以防止鋼殼變形及保證在鋼包周圍工作的人和設(shè)備的安全，通常要求不大于300℃。鋼包包殼的溫度要小于包殼材質(zhì)的蠕變溫度，一般應(yīng)小于300～350℃（普碳鋼的蠕變溫度300-350℃，合金鋼的蠕變溫度為350～400℃）。目前，由于冶煉低碳鋼、超低碳鋼和提高鋼包壽命的需要，爐外精煉鋼包工作層主要以鎂碳磚為主，使鋼包壽命得到大幅度提高[1]。

3 鋼包自開(kāi)率

鋼包自開(kāi)率也是煉鋼廠的一項(xiàng)重要質(zhì)量指標(biāo)，若鋼水不能自動(dòng)開(kāi)澆，引流就會(huì)影響到鋼水質(zhì)量，引流不開(kāi)造成斷澆回爐還會(huì)影響生產(chǎn)的順行。引流砂材質(zhì)、加入方式、使用條件是影響鋼包自開(kāi)率的關(guān)鍵因素。

鋼包自然開(kāi)澆是指鋼包滑板打開(kāi)后，鋼水自動(dòng)從鋼包中流出?；驹頌殇撍c引流砂接觸后，高溫鋼水會(huì)使上部引流砂形成很薄的燒結(jié)層，打開(kāi)滑板時(shí)，燒結(jié)層下面的引流砂受重力作用，沿著下水口流出，使燒結(jié)層成為空殼，隨后在鋼水靜壓力作用下，鋼水破殼自動(dòng)流出。

3.1 引流砂材質(zhì)的選擇

目前鋼廠普遍使用的引流砂是鉻質(zhì)的，其自動(dòng)開(kāi)澆率較高，主要成分是鉻礦砂、石英砂和一定量的添加劑。引流砂接觸鋼水后，一般形成熔融層、燒結(jié)層、松散層三層結(jié)構(gòu)。熔融層是由于引流砂接觸鋼水后被高溫鋼水熔化所產(chǎn)生，不易過(guò)多，因此要求鉻質(zhì)引流砂具有較高的耐高溫性能。燒結(jié)層處于熔融層下方，也是由于高溫?zé)Y(jié)形成，可以防止鋼水不斷向下滲透，自然開(kāi)澆的過(guò)程就是依靠鋼水的自重產(chǎn)生壓力將燒結(jié)層壓破的過(guò)程，要求燒結(jié)層不易過(guò)厚，有較高的燒結(jié)溫度。松散層要求顆粒配比適當(dāng)，流動(dòng)性好。引流砂粒近似圓形最好，流動(dòng)性好、熱導(dǎo)率低、膨脹值小、不易炸裂?？偟膩?lái)講，在選擇引流砂時(shí)，要求引流砂干燥度、流動(dòng)性好、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、隔熱性能優(yōu)、燒結(jié)性適度、耐火度高。

3.2 引流砂加入方式

引流砂通過(guò)有升降裝置的導(dǎo)管加入，不但保證了加砂量，還能保證定位加砂，將周圍廢渣帶入水口的機(jī)會(huì)小，容易堆積形成錐形，自然開(kāi)澆率較高。但實(shí)際操作中，灌砂人員為了減少勞動(dòng)量，快速加砂，經(jīng)常采用投擲方式，不僅不能堆成錐形，定位、定量難以保證，還經(jīng)常將廢渣帶入水口，這是造成自然開(kāi)澆率低的一個(gè)重要原因，不容忽視。

3.3 操作過(guò)程的影響

3.3.1 鋼包上水口的清理

上水口內(nèi)部冷鋼清理不干凈會(huì)減小上水口的直徑，影響引流砂的加入及下降速度；水口座磚周圍的廢鋼清理不干凈，鋼包在線烘烤時(shí)隨著鋼包溫度升高，廢鋼會(huì)黏接引流砂，阻礙引流砂流出；鋼包熱修完畢正包過(guò)程中其它部位廢渣會(huì)掉入水口，與引流砂混合，形成強(qiáng)度較大的凝固塊，堵塞水口；滑板安裝完畢，多余泥料清理不干凈也會(huì)堵塞水口；安裝新上水口時(shí)不烘烤就直接加砂，上水口未完全干燥，水分與引流砂結(jié)合導(dǎo)致燒結(jié)層增厚。基于上述原因，鋼包熱修過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下幾點(diǎn)：水口及座磚周圍的廢鋼要清理干凈；滑板安裝完畢，要將多余的泥料清理干凈，用風(fēng)管徹底吹掃；灌砂過(guò)程中要仔細(xì)檢查水口有無(wú)異物，如有異物或不能確認(rèn)，必須翻包操作，再次確認(rèn)水口后再進(jìn)行灌砂操作。

3.3.2 生產(chǎn)條件的影響

鋼包上線溫度、鋼水出鋼溫度、出鋼時(shí)鋼流方向相對(duì)鋼包水口的位置都是影響鋼包自開(kāi)率的因素。

通過(guò)對(duì)烤包器的改造和優(yōu)化烘烤方式，保證鋼包上線溫度，對(duì)提升自開(kāi)澆率有利。引流砂由于其性能和材質(zhì)的局限性，在無(wú)法改善引流砂質(zhì)量和減薄燒結(jié)層厚度的情況下，不出高溫鋼和低溫鋼，出鋼過(guò)程不要直接對(duì)著水口及座磚區(qū)域，減少出鋼過(guò)程對(duì)引流砂的沖刷。另外生產(chǎn)節(jié)奏、鋼水在鋼包中的滯留時(shí)間、精煉停止底吹到連鑄開(kāi)澆的鎮(zhèn)靜時(shí)間等也會(huì)不同程度地影響到鋼包的自開(kāi)澆率。例如太鋼煉鋼二廠北區(qū)不銹鋼生產(chǎn)線，當(dāng)前自開(kāi)率在98%左右，但是當(dāng)鋼水在線時(shí)間超過(guò)4 h30 min后，引流率升高20%，自開(kāi)率下降到78%左右；當(dāng)鎮(zhèn)靜時(shí)間控制在30 min左右的時(shí)候，自開(kāi)率在98%以上，當(dāng)鎮(zhèn)靜時(shí)間超過(guò)40 min后，引流率大幅升高30%，自開(kāi)率下降到75%左右。

4 鋼包底吹暢通率

鋼包底吹不暢會(huì)造成延長(zhǎng)鋼包在精煉工序的處理時(shí)間，也會(huì)導(dǎo)致二次升溫或倒包，影響鋼包正常使用和產(chǎn)品質(zhì)量，確保鋼包底吹通暢率也是鋼包的一項(xiàng)重要質(zhì)量指標(biāo)。

4.1 底吹漏氣

鋼包上線前必須認(rèn)真檢查底吹管線是否有裂縫、沙眼，底吹管快速接頭是否牢固。底吹管線與底吹芯之間軟管是否破損，軟管與底吹芯尾管絲扣是否擰緊等，上線使用過(guò)程中也要定期進(jìn)行巡檢和點(diǎn)檢。

4.2 底吹清理不到位

底吹操作工清洗底吹作業(yè)時(shí)，要將底吹芯表面及周邊覆蓋的鋼渣清理干凈，否則由于鋼渣未被清理干凈，堵塞底吹芯狹縫通道，影響鋼包底吹的暢通。

4.3 底吹狹縫滲入鋼水

由于底吹氣源切斷，管線壓力突然放散，透氣磚氣室內(nèi)的巨大壓力瞬間為零，形成負(fù)壓，使鋼水吸進(jìn)底吹磚的狹縫內(nèi)，當(dāng)達(dá)到一定的深度，鋼水形成鋼片，堵塞了狹縫通道，造成底吹芯透氣流量偏小。目前主要采用底吹延時(shí)關(guān)閉裝置和在鋼包尾管加裝逆止閥等措施防止底吹狹縫滲入鋼水。

4.4 鋼包溫度低

鋼包溫度低，尤其是包底溫度較低的情況下，當(dāng)鋼水進(jìn)入鋼包，在底吹芯低于周圍座磚的區(qū)域，鋼水會(huì)滲入底吹狹縫結(jié)冷鋼或在底吹芯表面形成一個(gè)較厚的鋼殼，阻礙底吹氣體流出，影響底吹效果。因此，鋼包上線要保證鋼包溫度不低于850℃。

4.5 生產(chǎn)節(jié)奏

鋼水在線滯留或在精煉工序處理時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，也會(huì)影響鋼包底吹暢通率。反之，如果鋼包底吹不暢嚴(yán)重，又會(huì)造成生產(chǎn)中斷，打亂正常的生產(chǎn)秩序，甚至影響到了安全生產(chǎn)。

5 結(jié)論

提高鋼包壽命，可以降低鋼包上下線頻率，減輕冷修作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)于有效降低煉鋼成本，促進(jìn)生產(chǎn)穩(wěn)定順行，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。根據(jù)目前的實(shí)際狀況，主要有以下的工作方向：一是選擇優(yōu)質(zhì)的戰(zhàn)略供應(yīng)商，提供高品質(zhì)的鋼包磚、輔料和輔件；二是選擇管理良好，專業(yè)過(guò)硬的砌筑人員隊(duì)伍；三是做好鋼包上線前的烘烤管理工作，鋼包上線溫度務(wù)必達(dá)標(biāo)；四是使用過(guò)程中堅(jiān)持逐一排查包況、包底、熔池、渣線及包口狀態(tài)；五是高度關(guān)注鋼水溫度以及鋼水在鋼包中的精煉處理時(shí)間、滯留時(shí)間等；六是鋼包異常狀態(tài)及時(shí)下線檢修，堅(jiān)決杜絕帶傷使用、冒險(xiǎn)使用，鋼包使用人員要克服僥幸心理，從源頭上預(yù)防鋼包事故的發(fā)生。