中間包烘烤后脫落物物性研究

張峰 巴鈞濤 沈渭清 魏廣泛

(中國第一重型機械股份公司，黑龍江 齊齊哈爾161042)

中間包是煉鋼生產(chǎn)流程的中間環(huán)節(jié)，在真空狀態(tài)下模鑄方式生產(chǎn)鋼錠時，中間包作為冶金反應(yīng)器可有效控制鋼液注溫注速，同時對外來夾雜物上浮以及多包合澆注流的連續(xù)起到積極作用。在實際生產(chǎn)中，中間包工作層耐火材料的侵蝕剝落、中間包連用時包底包壁清理狀態(tài)等因素對鋼錠質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，鑒于此，本文對中間包烘烤后脫落物進(jìn)行物性研究，分析脫落物對模鑄鋼錠質(zhì)量的影響，優(yōu)化中間包連用清理標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到提高模鑄鋼錠質(zhì)量的目的。

1 中間包烘烤冷卻試驗

我公司模注生產(chǎn)真空錠大多采用60 t中間包，中間包工作層采用高鋁磚、鋯石磚砌筑，60 t中間包平均使用壽命為8爐，爐齡中后期中間包狀態(tài)對鋼錠質(zhì)量影響較大，特選取爐齡中后期中間包進(jìn)行烘烤冷卻試驗。

1.1 中間包選取

選取60 t高鋁材質(zhì)中間包、鋯石材質(zhì)中間包各一個，考慮前一爐次澆注鋼種殘留物對下一爐次澆注鋼種的影響，分別統(tǒng)計兩種材質(zhì)的中間包使用情況，如表1、表2所示。

表1 高鋁中間包試驗前使用情況Table 1 High aluminum tundish conditions before test

表2 鋯石中間包試驗前使用情況Table 2 Zircon tundish conditions before test

1.2 中間包烘烤

對高鋁中間包、鋯石中間包進(jìn)行清理，達(dá)到煉鋼用中間包清理標(biāo)準(zhǔn)要求后，吊至真空泵真空蓋上，扣好中間包蓋，采用烤包器對高鋁中間包、鋯石中間包進(jìn)行烘烤，具體步驟如下：

(1)將天然氣火苗調(diào)至進(jìn)入包內(nèi)長度達(dá)到1.0～1.2 m，不送風(fēng)，小火烘烤50 min。

(2)將火苗長度調(diào)至鋼包中部，送微風(fēng)不開大天然氣，中火烘烤40 min。

(3)將天然氣和風(fēng)調(diào)到合適配比，火苗接近包底，大火烘烤60 min。

(4)停火，用測溫槍在中間包內(nèi)襯不同部位測溫，平均溫度達(dá)到800℃以上。

1.3 中間包空冷

烘烤測溫后，將中間包吊回放倒，置于干凈不通風(fēng)空間空冷12 h。

1.4 脫落物收集

空冷結(jié)束，用渣樣袋收集高鋁中間包、鋯石中間包脫落物，密封保存，送化驗室分析脫落物成分。

2 脫落物物性研究

2.1 中間包烤前、烤后包況對比

高鋁中間包烤前、烤后包況如圖1所示，烘烤結(jié)束冷卻后，包底覆蓋一層平均8 mm厚的黑色渣子，包壁大部分面積覆蓋一層平均3 mm厚的黑色渣子，且包壁有渣子烤化后流淌痕跡。

圖1 高鋁中間包烤前、烤后包況Figure 1 High aluminum tundish conditions before and after baking

鋯石中間包烤前、烤后包況如圖2所示，烘烤結(jié)束冷卻后，包底有少量薄渣覆蓋，包根處有部分沙土類雜物堆積，其它部位與烘烤前無明顯變化。

圖2 鋯石中間包烤前、烤后包況Figure 2 Zircon tundish conditions before and after baking

2.2 中間包烤后脫落物成分分析

對高鋁中間包烘烤后脫落物取樣分析，結(jié)果如圖3所示。

圖3 高鋁中間包烘烤后脫落物成分Figure 3 Ingredients shed from high aluminum tundish after baking

對鋯石中間包烘烤后脫落物取樣分析，結(jié)果如圖4所示。

圖4 鋯石中間包烘烤后脫落物成分Figure 4 Ingredients shed from zircon tundish after baking

2.3 中間包烘烤后脫落物來源分析

高鋁中間包烘烤后脫落物主要成分為：SiO2(36.88%)、Al2O3(23.31%)、MnO(15.73%)、CaO(10.98%)、MgO(2.21%)。高鋁中間包試驗前已使用7爐，試驗前一爐生產(chǎn)了鋁渣系的支承輥產(chǎn)品，鋁渣系主要成分為CaO、Al2O3、SiO2、MgO、MnO等，與脫落物成分基本一致；脫落物成分百分含量與鋁渣系成分百分含量相比，脫落物成分中的SiO2、MnO含量偏高、CaO含量偏低，與支承輥產(chǎn)品富含Si、Mn元素，澆注過程中鋼水二次氧化有關(guān)。因此，高鋁中間包烘烤后脫落物來源主要是上一爐次殘留于中間包內(nèi)襯上的精煉渣和鋼水二次氧化的混合物。

鋯石中間包烘烤后脫落物主要成分為：Fe2O3(47%)、Al2O3(18.44%)、SiO2(13.72%)、MgO(8.02%)。鋯石中間包試驗前已使用6爐，第6爐次中間包為新包底，新包底與舊包壁之間采用剛玉料(主要成分Al2O3)、AG砂(主要成分SiO2)、鹵水搗打填充，根據(jù)收集脫落物主要為砂礫類雜物判斷，雖采用硅渣系生產(chǎn)支撐輥洗了新包底，但仍有未打牢固部分烘烤后脫落下來。

3 脫落物與模注鋼錠質(zhì)量關(guān)系

高鋁中間包烘烤后脫落物主要為CaO-Al2O3-SiO2系高鋁渣和鋼水二次氧化混合物，此類渣具有熔點低、流動性好等特點，澆注真空鋼錠時，處于熔融狀態(tài)的這類高鋁渣極易隨鋼流澆入模具內(nèi)，導(dǎo)致鋼錠出現(xiàn)無損檢測缺陷。渣中含有大量的Al2O3，在以往對電站轉(zhuǎn)子無損檢測超標(biāo)、加氫筒節(jié)外露、支撐輥產(chǎn)品表面波等質(zhì)量問題的研究中，解剖分析夾雜物類別時，均能檢測出大量Al2O3，因此，須加強中間包清理力度，務(wù)必將殘留于中間包水口附近的渣子清理干凈。

鋯石中間包烘烤后脫落物主要為固體類雜物，此類夾雜物隨鋼流進(jìn)入錠身，如不能充分上浮于冒口端，極易產(chǎn)生硅酸鹽類夾雜物無損檢測缺陷。對于中間包烘烤后產(chǎn)生的細(xì)小固體類雜物，澆注前通過對中間包進(jìn)行二次吸風(fēng)可有效去除。

4 結(jié)論

(1)高鋁材質(zhì)中間包烘烤后脫落物主要成分為：CaO-Al2O3-SiO2系高鋁渣和鋼水二次氧化混合物，加強中間包清理力度、優(yōu)化中間包檢查標(biāo)準(zhǔn)、吹氬保護(hù)注流、中間包蓋密封嚴(yán)密等措施可有效降低此類脫落物對鋼錠質(zhì)量的影響。

(2)鋯石材質(zhì)中間包烘烤后脫落物主要成分為：硅酸鹽類固體雜物，強化中間包二次吸風(fēng)效果可有效降低此類脫落物對鋼錠質(zhì)量的影響。