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    煉鋼廠中包水口改造生產(chǎn)實(shí)踐

    2020-07-16 08:48:34崔新華李連盈
    工業(yè)爐 2020年3期
    關(guān)鍵詞:耐材實(shí)物圖水口

    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。

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