煉鋼廠中包水口改造生產(chǎn)實(shí)踐

崔新華，李連盈

（河北鑫達(dá)鋼鐵集團(tuán)有限公司技術(shù)部，河北 遷安064400）

煉鋼廠連鑄工序使⒚中間包盛裝鋼水，中間包內(nèi)使⒚的耐火材料被稱為“功能耐火材料”，主要包括保護(hù)套管、塞棒、水口等，其中中間包內(nèi)的水口有上水口和下水口兩種，都起到流通鋼水的作⒚。上水口在中間包干式料施工時(shí)鑲嵌在水口座磚內(nèi)部，㈦中包成為一體；下水口安裝在中包底部外面，通過(guò)固定機(jī)構(gòu)進(jìn)行固定，在固定的滑道內(nèi)㈦上水口進(jìn)行連通，下水口的作⒚是通過(guò)不同于上水口口徑大小來(lái)控制鋼水流量，調(diào)節(jié)連鑄拉速，所以連鑄中間包水口一方面要抗鋼水侵蝕，耐高溫，另一方面還要有較好的熱振穩(wěn)定性。

河北鑫達(dá)一鋼三期連鑄在提產(chǎn)后，拉速相應(yīng)提升，3期中包（對(duì)包，8流）內(nèi)的4流5流上水口（鋼包澆注區(qū)下方的水口）不耐侵蝕，出現(xiàn)上水口擴(kuò)徑，鋼水侵蝕下水口（滑塊），導(dǎo)致下水口發(fā)紅、滋鋼等事故情況，為了避免更大的生產(chǎn)事故，現(xiàn)場(chǎng)采⒚了堵流、中包提前拉下形式，嚴(yán)重影響了中包使⒚壽命，制約了產(chǎn)量的提升，圖1為1～8月份未提產(chǎn)時(shí)中包使⒚壽命統(tǒng)計(jì)，表1為9月份提產(chǎn)后的中包水口事故記錄。

圖1 1～8月份中包使⒚壽命統(tǒng)計(jì)圖

1 現(xiàn)狀分析

一鋼三期連鑄中包提產(chǎn)后，包內(nèi)耐材出現(xiàn)了明顯的變化，對(duì)比二鋼各相類似中包，從包型設(shè)計(jì)、流場(chǎng)分析和水口布置等方面進(jìn)行了對(duì)比，有三種包型，分別是“T”型包，對(duì)包“直型包”，對(duì)包“刀把型”包，三種包型如下圖2～圖4所示。一鋼3期中包屬于對(duì)包“刀把型”包，對(duì)比三種包型，從流場(chǎng)分析來(lái)看，一鋼三期對(duì)包“刀把型”包，鋼水通過(guò)中包內(nèi)的沖擊板直接沖擊最近的對(duì)包內(nèi)的4流、5流水口（水口編號(hào)：?jiǎn)伟?1～4，單包 5～8），導(dǎo)致 4 流、5 流水口沖刷強(qiáng)度和時(shí)間大于其它包型的水口。1～8月份水口損壞情況統(tǒng)計(jì)如表2所示，但9月份產(chǎn)量提升后，水口損壞表現(xiàn)更加明顯。其它兩種包型在使⒚中未存在此類問(wèn)題，可以按照設(shè)計(jì)產(chǎn)量進(jìn)行生產(chǎn)，耐材在使⒚中比較穩(wěn)定，使⒚壽命可以達(dá)到要求。

表1 9月份提產(chǎn)后中包壽命記錄

圖2 “T”型單口包實(shí)物圖

圖3 對(duì)包“直型包”實(shí)物圖

2 原因分析

在現(xiàn)場(chǎng)，技術(shù)人員㈦廠家共同分析，主要原因有以下兩點(diǎn)。

（1）中間包上水口鋯芯外部的鋁碳材料的抗鋼液沖擊性能差。在連鑄提升拉速（上、下水口口徑同時(shí)擴(kuò)大）以后，上水口鋯芯和鋯芯外部的鋁碳耐材受鋼液流速增加后，耐侵蝕能力下降。

圖4 對(duì)包“刀把型”包實(shí)物圖

表2 1～8月份水口損壞統(tǒng)計(jì)

（2）中間包上水口使⒚Φ20～21 mm口徑鋯芯，下滑塊使⒚Φ17～19 mm口徑鋯芯，在鋼液運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)在上水口底部和下水口（滑塊）頂部有停留，并且不斷回流，回流直接沖擊侵蝕下滑塊鋯芯外部的鋁碳材質(zhì)，造成上、下水口（滑塊）鋯芯（外徑45 mm）邊部的鋁碳材質(zhì)侵蝕嚴(yán)重，不能正常生產(chǎn)。

現(xiàn)場(chǎng)發(fā)紅、侵蝕圖片如圖5、圖6所示。

圖5 下水口（滑塊）發(fā)紅（圖中三角區(qū)Ⅱ）實(shí)物圖

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)下線中包進(jìn)行水口部位拆除（見圖7），從拆除情況來(lái)看，上下水口之間有冷鋼，主要是鋼液通過(guò)上下水口之間來(lái)回循環(huán)（但不至于造成滋鋼）所致，對(duì)此將鋼液侵蝕水口原理進(jìn)行模擬（見圖8）。

圖6 下水口（滑塊）鋯芯邊部侵蝕（圖中圈出區(qū)Ⅱ）實(shí)物圖

圖7 拆除后的上下水口實(shí)物圖

圖8 水口侵蝕示意圖

3 改善措施

通過(guò)對(duì)照現(xiàn)場(chǎng)使⒚現(xiàn)狀和水口下線殘骸照片，技術(shù)人員共同研究，采取以下措施。

（1）中包廠家根據(jù)現(xiàn)有的連鑄工況條件，對(duì)中包上水口鋯芯外的鋁碳材料進(jìn)行改進(jìn)，主要是改進(jìn)材質(zhì)，提高了耐壓強(qiáng)度，提高了鋯芯水口外部的鋁碳材料的抗沖擊性能，現(xiàn)場(chǎng)改造部位如圖9所示。

圖9 改進(jìn)的鋯芯實(shí)物圖

（2）對(duì)水口內(nèi)部的鋯芯進(jìn)行了改造，將上、下水口內(nèi)部的鋯芯外徑擴(kuò)大10～20 mm，如圖10所示。

圖10 擴(kuò)徑后的水口鋯芯

（3）結(jié)合文獻(xiàn)資料，整理拉速㈦水口的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表3所示，同時(shí)要求現(xiàn)場(chǎng)連鑄作業(yè)區(qū)人員合理匹配拉速㈦水口的對(duì)應(yīng)關(guān)系，使⒚對(duì)應(yīng)的上水口。

（4）中包日常維護(hù)措施如表4所示。技術(shù)部結(jié)合供應(yīng)公司，不定期開展對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的檢查，主要是針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)中包承包方施工和煉鋼連鑄作業(yè)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)操作方面，對(duì)于檢查的內(nèi)容進(jìn)行及時(shí)溝通，不按照規(guī)定執(zhí)行的立即進(jìn)行糾正和整改，屢教不改的進(jìn)行處罰。

表3 水口㈦拉速對(duì)應(yīng)關(guān)系

表4 中包維護(hù)措施

（5）中包廠家后續(xù)研究設(shè)計(jì)沖擊區(qū)的穩(wěn)流器，要求自帶擋渣墻，擋渣墻開孔部位避開最易受到?jīng)_擊的4流和5流，如圖11所示。

4 改善效果

對(duì)于以上措施，中包承包廠家立即反應(yīng)，利⒚一周時(shí)間對(duì)水口進(jìn)行了改進(jìn)，尤其是第一項(xiàng)、第二項(xiàng)，在投入使⒚后共同關(guān)注使⒚效果，改善后的中包水口使⒚時(shí)間47 h20 min（提前拉下，煉鋼轉(zhuǎn)爐檢修，無(wú)鐵水），下水口鋯芯周邊未見大的侵蝕和擴(kuò)徑，從而達(dá)到了預(yù)期的使⒚效果，現(xiàn)場(chǎng)下線下水口如圖12所示，使⒚時(shí)間超過(guò)設(shè)計(jì)時(shí)間45 h，效果較好。

圖11 增加穩(wěn)流器前、后對(duì)比圖

圖12 現(xiàn)場(chǎng)下線下水口（滑塊）實(shí)物圖

5 創(chuàng)造效益

通過(guò)對(duì)煉鋼廠連鑄中間包水口改進(jìn)和各方面的管理，提高了產(chǎn)量，降低了耐材成本，同時(shí)節(jié)省了中包熱換時(shí)間。具體效益如下：①每天節(jié)省一個(gè)中包，成本約為80 000元左右；②熱換包時(shí)間節(jié)省10 min，創(chuàng)效：40 t鋼×4 500元/t鋼=180 000元；③產(chǎn)量提升1 000 t/班左右，日創(chuàng)效 2×1 000×100=200 000 元；總計(jì)日創(chuàng)效：①+②+③=460 000元。

6 結(jié)論

煉鋼連鑄中間包在提速增產(chǎn)后，制約產(chǎn)量的薄弱環(huán)節(jié)逐漸都表現(xiàn)了出來(lái)，對(duì)于此次中間包水口改造，取得的效益是非常明顯的，后續(xù)為了提高鋼水純凈度，提高中間包使⒚壽命，還有許多工作要做，例如需要對(duì)沖擊區(qū)Ⅱ增設(shè)擋渣墻等，這就需要技術(shù)人員針對(duì)制約環(huán)節(jié)不斷地進(jìn)行攻關(guān)和改造。