中間包鎂質(zhì)干式料工作襯橫裂原因分析及改進措施

崔曉璐

（唐山鋼鐵集團有限責任公司）

0 引言

中間包是煉鋼生產(chǎn)過程中銜接煉鋼和連鑄的重要中間設備，具有儲存鋼液、分配鋼液、保證連澆、減壓穩(wěn)流、促進非金屬夾雜物上浮去除、均勻鋼水成分和溫度等多種冶金功能[1]。中間包的正常工作直接影響到連鑄過程的順行及鑄坯的最終質(zhì)量。但由于中間包工作條件的特殊性，不僅有高溫熔融金屬的不斷沖刷，還經(jīng)歷了溫度的驟降，這對中間包的壽命造成了極大的影響[2]。

金安林等人[3]針對紅鋼方坯連鑄中間包存在的渣子不易排出等造成的一系列問題，采用一種新的排渣方法和裝置取得了滿意的效果。唐大才[4]等人對鋼包和中間包的保溫能力和保溫材料的優(yōu)化進行了分析。郭用紅[5]對酒鋼不銹鋼生產(chǎn)的耐火材料進行了調(diào)查，指出只有緊跟國內(nèi)外先進水平才能取得競爭優(yōu)勢。

唐山不銹鋼公司現(xiàn)有三臺單機單流連鑄機，配置液面自動控制系統(tǒng)、結(jié)晶器專家系統(tǒng)、質(zhì)量專家系統(tǒng)、切割優(yōu)化模型等，可滿足高強汽車鋼、超低碳深沖鋼與高端MR鋼的生產(chǎn)能力。目前唐鋼不銹鋼公司中間包工作襯采用鎂質(zhì)干式料，正常情況下完全可以滿足其工作需要，但由于修砌過程中不確定因素的影響，會導致其工作襯發(fā)生橫裂，影響正常生產(chǎn)。根據(jù)唐鋼不銹鋼公司的中間包橫裂現(xiàn)象，對鎂質(zhì)干式料內(nèi)襯的橫裂產(chǎn)生的原因進行了分析，并對施工方法提出了改進措施，基本解決了中間包橫裂的現(xiàn)象。

1 存在問題

中間包在冶金工序中除具有有效配置鋼水、穩(wěn)定注流和保護連澆的作用外還可以作為鋼水精煉容器；實現(xiàn)冶金作用，可以有效防止鋼水二次氧化、防止卷渣、促進夾雜上浮和精確控制鋼水過熱度等[6]。因此，在現(xiàn)場準確、快速分析中間包出現(xiàn)的問題是確保鋼水連澆的重要保障之一。

在目前唐鋼不銹鋼的生產(chǎn)條件下，在連鑄生產(chǎn)中中間包的平均使用壽命為11 h或17爐。由于受唐鋼不銹鋼隔離劑的影響、干式料成分的差異、烘烤溫度過高和干式料之間的結(jié)合方式的影響，唐鋼不銹鋼的中間包的無碳包和普通包均出現(xiàn)不同程度的橫裂縫問題，如圖1所示。

圖1 中間包橫裂紋

從圖1可以看出，無碳包中間包的裂縫多出現(xiàn)在渣線和包壁結(jié)合處，裂縫明顯，寬度約3 mm，長度為400～1 200 mm；普通包中間包在渣線和包壁結(jié)合處有一處長約1 200 mm的橫裂紋。

2 原因分析

2.1 隔離劑的影響

目前，唐鋼不銹鋼公司中間包在干式料烘烤成型后脫模時使用機油、機油 + 石墨等作為隔離劑。在現(xiàn)場施工過程中發(fā)現(xiàn)，干式料在低溫烘烤脫模時，表層與包胎都會發(fā)生一定程度的粘連。當表層所受粘結(jié)的拉力大于干式料之間的黏合力時，工作層即被拉脫，造成干式料表層開裂。因此，選擇合適的隔離劑施工，可減少工作層與包胎之間的粘連，能顯著減少中間包干式料表層裂紋的產(chǎn)生。分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有隔離劑干燥時間較長，料漿穩(wěn)定性不好，填料易下沉；工人涂刷過程中容易涂刷不均勻。

2.2 不同干式料成分的差異

唐鋼不銹鋼公司中間包所用干式料為渣線料和包壁料。兩種干式料骨料采用不同品級的燒結(jié)鎂砂或電熔鎂砂。在低溫烘烤時，工作層干式料收縮，氣孔率明顯增大，體積密度降低，耐壓強度減小[1]。兩種干式料在經(jīng)熱處理后發(fā)生不同程度的收縮，從而對中間包內(nèi)襯造成不同程度的影響。

2.3 烘烤溫度過高

影響中間包干式料坍塌和剝落的因素，除了干式料本身，現(xiàn)場施工狀況也是一項關(guān)鍵因素。常規(guī)要求中間包灌料需要在翻包后自然冷卻3～4 h，在120 ℃以下進行灌注施工，在此溫度下干式料不發(fā)生固化現(xiàn)象，保持流動性。而在實際施工時，由于冷卻速度慢，在進行灌料時中間包的溫度仍在150 ℃，過高的溫度容易導致里層或接觸層產(chǎn)生不均勻硬化反應，產(chǎn)生內(nèi)裂紋，而在烘烤過程中裂紋擴展到表層[2]。

2.4 不同干式料間的結(jié)合方式

目前，唐鋼不銹鋼公司中間包兩種干式料采用平行結(jié)合方式，結(jié)合部位容易產(chǎn)生應力或質(zhì)量缺陷。中間包渣線干式料與包壁干式料是兩種不同材質(zhì)的干式料，兩種干式料有機結(jié)合劑的熱分解速率不同，強度散失的快慢和最終碳化殘余強度也有所區(qū)別。若沒有考慮到兩種干式料應力的釋放不同，則會增大裂紋產(chǎn)生的概率。此外，不同干式料接觸面積過小也會增大出現(xiàn)裂紋的可能性[3]。

3 改進措施

針對唐山不銹鋼現(xiàn)場部分中間包出現(xiàn)不同程度的橫縫問題，特提出施工解決措施，以穩(wěn)定現(xiàn)場中間包施工質(zhì)量，保證現(xiàn)場生產(chǎn)安全。具體施工措施如下：

（1）嚴格檢查目前中間包包胎的變形程度、火嘴的烘烤情況、電機的振動效果，并制定出每個班組在施工前檢查包胎的制度。

（2）暫停使用此前的脫模劑，改用脫模效果更佳的石墨乳（廢機油+石墨）。

（3）施工準備階段時，使用測溫槍測量中間包永久襯和包胎表面，保證其溫度在100 ℃以下，并將包胎表面的雜物清理干凈，均勻涂上2～3 mm石墨乳。

（4）在倒入干式料后、電機振動前，使用撬棍深插至干式料工作襯中，深度在500 mm左右，進行左右或前后晃動，使包壁料和渣線料結(jié)合得更加密實。

（5）近期現(xiàn)場煤氣檢修后使用效果更佳，須將此前線下烘烤120 min進行縮短，具體以靠近包胎處干式料顏色變化1/3（或靠近包胎處干式料已固化厚度的1/3）為準，方可?；?，嚴禁過度烘烤造成干式料表層強度下降的情況發(fā)生。

（6）中間包干式料烘烤?；鸷?，自然冷卻3 h以上，待包胎溫度在100 ℃以下，包胎與干式料間隙在1～2 mm時，才可脫包胎；另外，盡量延長冷卻時間，可將烘烤縮短的時間加在干式料冷卻上，這樣即不影響施工進度，又保證了施工質(zhì)量。

（7）中間包進行脫胎時，要保證包胎垂直緩慢起吊，防止包胎歪斜對工作襯施加外力而導致出現(xiàn)橫縫的情況發(fā)生。

4 使用效果

采取上述措施后，新的中間包施工及操作方法在唐鋼不銹鋼公司進行使用。調(diào)整前后中間包橫裂數(shù)目的對比見表1，澆注時間和澆注爐數(shù)的對比如圖2～圖3所示。

表1 調(diào)整前后中間包橫裂數(shù)目的對比

圖2 各鋼種中間包澆注時間對比

從表1、圖2和圖3可以看出，H340LA-3、MRT-2.5和FL590X鋼種的中間包橫裂數(shù)目由2條減為0.01條； MRT-2.5、Q235B-1和FL590X鋼種的中間包澆鋼時間由原來的5.017 h、7.983 h和6.683 h分別增加到17.75 h、16.78 h和17.63 h； SPHC1、FL590X和S400B-3鋼種的澆鋼爐數(shù)分別由15爐、9爐和15爐提升到26爐、26爐和26爐。綜上所述，唐鋼不銹鋼廠中間包橫裂情況明顯減少，已經(jīng)可以較好適應鋼水的連續(xù)澆注。

5 結(jié)論

通過對中間包施工方案的改進，有效降低了中間包低溫烘烤后橫裂出現(xiàn)的概率，使鎂質(zhì)干式料內(nèi)襯起到了很好的使用效果，減少了工人勞動強度，滿足鋼鐵生產(chǎn)的需求。

圖3 各鋼種中間包澆鋼爐數(shù)對比