連鑄中間包熱快換工藝實(shí)踐

尹幫伍 劉光勇 田偉光 徐佳林 陸海飛

摘?要：結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，針對(duì)快換前中間包的烘烤、鋼水溫度條件和熱快換操作過程等重要環(huán)節(jié)做了詳細(xì)闡述，并對(duì)快換中包技術(shù)實(shí)施前后的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了對(duì)比。采用快換工藝后，公司煉鋼二廠單個(gè)澆次304不銹鋼連續(xù)澆鑄270爐，線上熱換13個(gè)中包，連續(xù)澆鑄重量達(dá)19426噸，長度達(dá)9956米。換包成功率達(dá)到100%，減少了鑄機(jī)停機(jī)次數(shù)，提高了鑄機(jī)產(chǎn)能。

關(guān)鍵詞：連鑄;中間包;熱快換

1 緒論

連鑄是粗鋼生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，生產(chǎn)效率的高低決定產(chǎn)量的多少。隨著廠內(nèi)304不銹鋼產(chǎn)量任務(wù)的不斷提升，生產(chǎn)節(jié)奏不斷加快，受限于中間包和水口耐材壽命的影響，原單澆次只能生產(chǎn)20爐左右，停澆后重新組模放引錠至少間隔1個(gè)小時(shí)，極大地影響了效率和產(chǎn)量，同時(shí)產(chǎn)生大量頭尾坯及切除廢料，影響了鑄成率。為確保鑄坯質(zhì)量，減少因中包耐材侵蝕以及包蓋澆注料剝落對(duì)鋼液潔凈度的影響，[1-3]同時(shí)提高連鑄機(jī)作業(yè)率，增加產(chǎn)能，降低生產(chǎn)成本，在中間包達(dá)到一定的使用壽命后，通過采用快速更換中間包技術(shù)，實(shí)現(xiàn)連鑄生產(chǎn)不斷澆，為公司提產(chǎn)增效奠定了良好的基礎(chǔ)。

2 連鑄機(jī)生產(chǎn)流程和主要技術(shù)參數(shù)

現(xiàn)有1臺(tái)單機(jī)單流板坯連鑄機(jī)，主要用于澆注生產(chǎn)304不銹鋼板坯，其主要工藝參數(shù)及裝備特點(diǎn)如表1所示。連鑄機(jī)生產(chǎn)流程主要為：鋼包水→鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)→中間包→結(jié)晶器→彎曲段→扇形段→切割輥道→輸送輥道→固定擋板。鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)安裝在連鑄機(jī)車間的澆鑄平臺(tái)上，用于接受并支承由天車吊運(yùn)來的鋼包，通過傳動(dòng)裝置將鋼包旋轉(zhuǎn)180°，轉(zhuǎn)至鋼水澆注方位，升降機(jī)構(gòu)使鋼包降到澆注位置，實(shí)現(xiàn)連鑄機(jī)的多爐連澆;中間包是用于承接鋼包內(nèi)的鋼水，再將鋼水分配給結(jié)晶器的中間儲(chǔ)存容器，它具有儲(chǔ)鋼、穩(wěn)流、緩沖和分渣等作用，它可以貯存一定量的鋼水以保證更換鋼包時(shí)能夠繼續(xù)澆注;中包車在預(yù)熱位完成中間包的烘烤，在澆注位接受鋼包長水口流來的鋼水，并通過浸入式水口澆注到結(jié)晶器內(nèi);結(jié)晶器是連鑄機(jī)中的鑄坯凝固成型設(shè)備，其作用是將連續(xù)不斷地注入其內(nèi)腔的鋼液通過水冷銅壁強(qiáng)制冷卻，導(dǎo)出鋼液的熱量，使之逐漸凝固成為具有所要求的斷面形狀和一定坯殼厚度的鑄坯，帶液芯的鑄坯被連續(xù)不斷地從結(jié)晶器下口拉出。

3 中間包熱快換的準(zhǔn)備和操作

3.1 中間包的加熱

中間包和浸入式水口的充分預(yù)熱是快換中包能夠成功的前提條件。合理的中包烘烤制度不僅能保證中包上線烘烤質(zhì)量，避免塌料事故發(fā)生，還能優(yōu)化熱換節(jié)奏，縮短烘烤時(shí)間，節(jié)約燃料。根據(jù)煉鋼生產(chǎn)節(jié)奏，規(guī)劃好熱換時(shí)間段后，提前5個(gè)小時(shí)將帶塞棒控制的砌好內(nèi)襯并晾干的中間包，用天車和中間包吊具將其從維修臺(tái)調(diào)運(yùn)到澆鑄平臺(tái)，放置在中間包車上。中間包及車置于預(yù)熱工位。中間包塞棒系統(tǒng)油缸和浸入式水口必須固定在中間包各自不同的位置上。將中間包車準(zhǔn)確地移動(dòng)到預(yù)熱位置，按照燒嘴的位置對(duì)中中間包，接著轉(zhuǎn)動(dòng)燒嘴，調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)位置，然后點(diǎn)燃火苗，開始中間包的預(yù)熱。備用中間包先用小火以4℃/min的升溫速率從室溫烘烤預(yù)熱至300℃，以便蒸發(fā)自由水;保溫30min后，將火調(diào)至中火烘烤，以10℃/min的升溫速率快速加熱到800℃，進(jìn)入高溫區(qū)，避免塞棒發(fā)生氧化，[4]同時(shí)排除涂抹料中的結(jié)晶水。之后再調(diào)至大火烘烤，保證換包前備用包烘烤溫度在1100℃左右，其升溫曲線如圖1所示。在烘烤過程中要檢查中間包，防止中間包內(nèi)襯塌落，堵塞中間包上水口。在大火烘烤期間，利用風(fēng)機(jī)的抽力，將中間包的熱量抽引下來，烘烤水口。[5，6]烘烤時(shí)間約為60min左右，并要保證在快換前烘烤至900℃以上。

3.2 鋼水溫度的控制

熱快換中間包時(shí)鋼水的溫度對(duì)快換的成功與否起著重要的作用。中間包開澆第一爐，包內(nèi)襯溫度比鋼水溫度低很多，吸收鋼水大量的熱，鋼水溫降過快，容易發(fā)生“墊棒”、結(jié)冷鋼，[7-9]影響中間包開澆;鋼水溫度過高，對(duì)快換有利，但會(huì)給生產(chǎn)組織帶來負(fù)面影響，如LF爐升溫時(shí)間長，電極消耗高。因此，熱換中包爐次鋼水溫度要比正常供鋼溫度中上限高出10～20℃控制為宜，以304不銹鋼為例，控制大包鋼水上臺(tái)溫度保證在1550℃～1555℃，壓鋼水時(shí)間不得超過12min，并且保證熱換鋼包是正常運(yùn)轉(zhuǎn)包況良好的鋼包，禁用新包、冷包和中修包。

3.3 快換操作

熱快換中包操作過程中，時(shí)間是關(guān)鍵，掌握不好，中間包降溫、結(jié)晶器液面凝固使得鑄坯連接不好，連鑄機(jī)滯坯拉不動(dòng)，造成凍坯事故。因此，在實(shí)施中間包快換操作前，必須進(jìn)行數(shù)次模擬演練，確定各環(huán)節(jié)時(shí)間和銜接，有關(guān)人員配合默契，操作熟煉，盡量縮短更換時(shí)間，控制在3min以內(nèi)。圖2為中包快換操作流程示意圖。

鋼包接近澆注末期，將鋼包水口關(guān)閉。鋼包被升起到最高位置，新的鋼包被旋轉(zhuǎn)到澆注位置。操作長水口機(jī)械手將長水口放在相應(yīng)托架上，長水口機(jī)械手轉(zhuǎn)到等待位置。測量中間包內(nèi)鋼水深度，確認(rèn)實(shí)際鋼水量和渣厚情況，并及時(shí)通知澆鋼工。

中間包內(nèi)的鋼水重量達(dá)～20噸時(shí)，拉坯速度必須按照一個(gè)緩慢的斜坡降低到0.6m/min，并逐漸向0.4m/min靠近。隨著中間包鋼水重量的減少，必須將一根鋼棍伸入中間包來測量中間包中鋼水的液面和鋼渣液面，以避免使鋼渣流入結(jié)晶器。[10]當(dāng)中間包液面達(dá)到～400mm，拉速降至0.6m/min時(shí)，結(jié)晶器液面控制方式由自動(dòng)變?yōu)槭謩?dòng)。

將預(yù)熱待機(jī)的中間包烘烤燒嘴熄火，升起烘烤器，將中間包升到高位后，將中間包車開到距離澆注位50cm等待。同時(shí)，對(duì)結(jié)晶器去除渣圈，并覆蓋上新的保護(hù)渣。當(dāng)中間包液面剩余200mm時(shí)，關(guān)閉塞棒、關(guān)閉浸入式水口，拉速以0.2～0.3m/min繼續(xù)拉坯。中間包快換結(jié)晶器盡量采用高液位，當(dāng)液面距結(jié)晶器上口～400mm時(shí)，停止拉坯，扇形段驅(qū)動(dòng)輥停止旋轉(zhuǎn)。

關(guān)閉塞棒后，及時(shí)將澆注位中間包車上中間包上升到上極限位后快速離開澆鑄位置;同時(shí)將待機(jī)位置的中間包車運(yùn)行到澆注位置。兩個(gè)中間包車應(yīng)同時(shí)同步運(yùn)行以節(jié)省時(shí)間。中間包高位時(shí)，進(jìn)行對(duì)中，下降過程中注意觀察，不要碰撞水口，到低位后進(jìn)行微調(diào)對(duì)中，同時(shí)觀察水口插入深度。將澆注位上的鋼包裝上并壓緊長水口，連接鋼包長水口并打開鋼包滑動(dòng)水口，鋼水開始注入中間罐。為了節(jié)省時(shí)間，這些操作必須與將中間包調(diào)整到結(jié)晶器上方的操作同時(shí)進(jìn)行。

中間包澆鋼人員做好開澆準(zhǔn)備，鋼包鋼水開始注入中間包后，觀察中間包稱重指示，當(dāng)中間包中鋼水重量達(dá)到規(guī)定量或規(guī)定時(shí)間時(shí)，打開中間包塞棒，先小流后大流向結(jié)晶器中澆鑄，[11]操作人員密切注意中間包開澆情況，同時(shí)注意結(jié)晶器內(nèi)鋼水凝固情況。當(dāng)中間包鋼水重量達(dá)到～6t，結(jié)晶器內(nèi)鋼水液面漲到離結(jié)晶器上口150mm時(shí)，手動(dòng)啟動(dòng)拉矯驅(qū)動(dòng)，以0.2m/min的速度進(jìn)行拉坯，2min后拉速升到0.4m/min。交接部出結(jié)晶器下口后，手動(dòng)升速至0.6m/min。同時(shí)，液面檢測裝置自動(dòng)投入使用。自動(dòng)升速至目標(biāo)拉速，中間包快換過程結(jié)速。

3.4 快換中間包異常情況應(yīng)對(duì)措施

中間包快換過程中，鑄坯在連鑄機(jī)里的停止時(shí)間為2～3min，最長不超過3.5～4min，如果停止時(shí)間超過約6min，則必須放棄中間包更換，而進(jìn)行拉坯或重拉坯。超過8min則不許拉鋼，按凍坯處理，以防損壞設(shè)備。隨著中間包更換的鑄坯連接段可以用火焰切割機(jī)切掉。當(dāng)長度小于0.8m，能夠放入切頭收集裝置。如果長度更長，則不能放入切頭收集裝置，需要和定尺板坯一起運(yùn)出線外，人工切割。

4 應(yīng)用效果

煉鋼二廠于2017年11月成功實(shí)現(xiàn)連鑄中間包熱換，間接為公司創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益（見表2）。截止今年9月份，連鑄中包熱換累計(jì)400余次，成功率高達(dá)100%。單個(gè)澆次304不銹鋼連續(xù)澆鑄270爐，連續(xù)生產(chǎn)139小時(shí)，線上熱換13個(gè)中包，連續(xù)澆鑄重量達(dá)19426噸，長度達(dá)9956米，創(chuàng)造了廠內(nèi)304不銹鋼生產(chǎn)的新紀(jì)錄。

5 結(jié)語

生產(chǎn)實(shí)踐證明，通過采取以上系列措施，公司煉鋼二廠的中間包快換水平得到了提升，快換成功率達(dá)到100%，確保了生產(chǎn)有序開展。連鑄中間包熱換工藝很大程度上提高了鑄機(jī)的產(chǎn)能，減少了鑄機(jī)的停澆次數(shù)，減少開澆原材料的浪費(fèi)，減少切損的產(chǎn)生，鋼水的收得率也有所提高;實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)能和效益的最大化，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗的目標(biāo)。

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