120噸鋼包不自開的原因淺析及改進措施

邢維義 裘文 李寶龍 羅洪彥 侯鐵剛

摘 要：鋼包自開率是煉鋼生產(chǎn)的關(guān)鍵指標，對鋼水的質(zhì)量和生產(chǎn)節(jié)奏影響較大，輕則導(dǎo)致鋼水中夾雜物增多，影響鑄坯質(zhì)量，嚴重時會造成連鑄機停澆事故，嚴重制約生產(chǎn)順行。為解決自開率低問題，對造成不自澆罐次的原因，從引流砂質(zhì)量、水口清理、引流砂加入、盛鋼時間、鋼包包況等方面進行分析，找出影響因素，制定相應(yīng)措施，將鋼包自開率由原來的99%提高至99.53%，為實現(xiàn)無氧化澆注、生產(chǎn)潔凈鋼種提供了有力的保障。

關(guān)鍵詞：鋼包；自開率；引流砂

ANALYSIS OF THE REASONS FOR 120 TON LADLE NOT SELF OPENING AND IMPROVEMENT MEASURES

Xing Weiyi? ? Qiu Wen? ? Li Baolong? ? Luo Hongyan? ? Hou Tiegang

（Beiying Steel-making plant of BX Steel? ? Benxi? ? 117017，China）

Abstract：The self opening rate of the ladle is a key indicator in steelmaking production， which has a significant impact on the quality and production rhythm of the molten steel. In mild cases， it can lead to an increase in inclusions in the molten steel， affecting the quality of the casting slab. In severe cases， it can cause accidents of continuous casting machine shutdown， seriously restricting the smooth operation of production. In order to solve the problem of low self opening rate and the reasons for non self pouring of cans， an analysis was conducted from the aspects of drainage sand quality， water outlet cleaning， drainage sand addition， steel filling time， and ladle condition. The influencing factors were identified， and corresponding measures were formulated to increase the self opening rate of the ladle from 99% to 99.53%. This provides a strong guarantee for achieving non oxidation pouring and producing clean steel grades.

Key words： ladle; self opening rate; drainage sand

0? ? 前? ? 言

鋼包自開指滑板拉開后，引流砂自動從水口流出，鋼水靜壓力將引流劑燒結(jié)層壓破，鋼水從水口自然流出。本鋼集團北營煉鋼廠的鋼包容量為120 t，2023年1-12月鋼水罐自開率僅為99%左右，不自開敞開澆鑄的板坯輕則改判，重則判廢，給生產(chǎn)和質(zhì)量帶來較大擾動。因此，分析不自開的原因及提出改進措施就顯得非常重要。

1? ? 影響鋼包自開率的原因分析

1.1? ? 引流砂受潮

如果引流砂在運輸及存儲過程中受潮，受潮的引流砂加入鋼包后，在高溫作用下，水會與引流砂當中的SiO2 反應(yīng)生成類似硅膠的物質(zhì)，將引流砂粘結(jié)在一起，引流砂在高溫、高靜壓鋼水的作用下，在鋼包上水口部位形成鋼砂混合體，見圖1。開澆時，在水口通道內(nèi)下部分引流砂流出，上部分燒結(jié)的引流砂因強度大，依靠鋼水靜壓力無法破壞已經(jīng)燒結(jié)的渣殼進而導(dǎo)致不自開。需人工通過燒氧引流的方式維持生產(chǎn)。水與二氧化硅的反應(yīng)為：

2H2O + SiO2 = H4SiO4 ；H4SiO4= H2O + H2SiO3

由于天氣變化，生產(chǎn)環(huán)境的空氣濕度變化較大。按照月份統(tǒng)計鋼包自開率，由圖2可知，在5～10月份，鋼包自開率低于其他月份。分析原因是5～10月份空氣濕度大，各種耐火材料的水分含量有所增大。

1.2? ? 水口眼內(nèi)流入雜物

鋼包澆鑄結(jié)束，進入鋼包熱修位清理水口和座磚內(nèi)的殘鋼和殘渣，如果清洗不干凈或清洗結(jié)束加入引流砂前，會導(dǎo)致存在罐底或管壁流動的殘渣隨引流砂一起進入水口通道內(nèi)，渣中的MnO、FeO會與引流砂中的SiO2反應(yīng)，生成低熔點的化合物MnO·SiO2、FeO·SiO2，將水口內(nèi)的引流砂黏結(jié)在一起，造成引流砂流動性降低，致使打開下滑板后，沒有引流砂流出，最終導(dǎo)致斷澆，見圖3。

1.3? ? 引流砂加入操作不當

引流砂采用帶短管漏斗加砂，罐底離水口約2 000 mm，引流砂加入過程中，引流砂從高處落入水口和座磚中，細粉和C粉飄走或在高溫下燃燒并散開，造成引流砂顆粒偏析和變性，出鋼過程中，容易使鋼水滲入影響開澆，同時，為了加成饅頭狀，又不得不加大加砂量，水口和座磚使用前期加砂量為75 kg/次，后期100 kg/次，造成了很大的浪費。

1.4? ? 鋼水在鋼包中的滯留時間長

鋼水在鋼包中的滯留時間是指從轉(zhuǎn)爐出鋼結(jié)束至鑄機開澆時間間隔，一般在60 ～ 150 min，鋼水自開率隨著滯留時間的延長逐漸降低，特別是經(jīng)LF+RH雙聯(lián)的鋼水停留時間超過150 min，鋼水長期在高溫高壓的作用下，引流砂的燒結(jié)層會隨精煉時間延長而加厚，不自開的幾率變大。從統(tǒng)計的不自開情況分析：大多不自開的鋼包傳擱時間都在70? min以上，這也是一些鋼包不自開的原因。

1.5? ? 鋼包狀況與出鋼溫度

在生產(chǎn)過程中，大、中、小修罐、暗紅罐等異常罐出鋼。這些異常罐的罐底溫度較低，在出鋼過程前期，鋼水與鋼包底部接觸時迅速凝固，使包底結(jié)成一片冷鋼，凝固在包底的冷鋼嚴重影響鋼包的底吹氬氣效果，若在精煉過程冷鋼未完全消除，在連鑄開澆過程中打開滑板，會出現(xiàn)引流砂流出，而鋼液未隨引流砂流出的現(xiàn)象。

出鋼溫度是煉鋼工序的重要指標，鋼水的成分和工藝路線等影響出鋼溫度，分析出鋼溫度和自開率的相關(guān)性，由圖4可知，隨著出鋼溫度降低，自開率降低。

2? ? 提高鋼包自開率的措施

通過對影響鋼包自開率的原因進行分析，北營煉鋼廠對生產(chǎn)現(xiàn)狀進行了梳理，制定出提高鋼包自開率的相關(guān)措施。

2.1? ? 引流砂防潮

2.1.1? ? 設(shè)置引流砂專用存放架

引流砂停留時間長會導(dǎo)致底部受潮，為防止引流砂底部受潮，在引流砂底部設(shè)置專用存放架，距離地面1 m，避免引流砂與地面直接接觸，保障了底部空氣流動的暢通，確保使用時干燥。

2.1.2? ? 引流砂自動烘烤裝置

配置引流砂自動烘烤裝置，引流砂使用前使用烘烤裝置進行加熱，設(shè)置溫度100 ℃，然后按照自動升溫曲線進行升溫操作，達到設(shè)置目標溫度后，保持15 min干燥，然后運行上線使用。

2.2? ? 水口通道內(nèi)殘留物的處置

1） 新安裝滑板或上水口后，打開滑板，將鋼水罐傾翻135 °，對水口及滑板內(nèi)耐火泥烘烤10 min，確保鋼水通道耐材干燥且無殘渣。

2）整備小修罐及大修罐時，重點確認方磚周圍無散落耐材，同時，使用氧氣配煤氣對水口眼位置烘烤5～10 min，保證該部位耐材干燥。

3）鋼水罐整備或勾打罐沿結(jié)束后，傾翻135 °并保持持續(xù)時間30 s以上，保證罐內(nèi)余渣翻凈。

4）鋼水罐熱修使用氧氣對鋼水罐水口座磚周圍及水口內(nèi)部殘鋼清理結(jié)束后，鋼水罐靜置持續(xù)時間3 min以上，防止液態(tài)鋼渣回流。

2.3? ? 引流砂加入優(yōu)化

1）設(shè)計引流砂自動加入裝置，減少引流砂加入時成分偏析。在距離罐底中央位置6.3 m處安裝卷揚機、盛料器及配套鋼索導(dǎo)向裝置，盛料器下料口不受鋼索牽引時自動打開，實現(xiàn)引流砂自動加入，極大提高了鋼水自澆率。

2）加引流砂過程中，首先降下伸縮活動平臺，旋轉(zhuǎn)至0位鎖定。啟動熱修車至灌砂位，在加引流砂前再次確認水口眼內(nèi)是否有異物、滑板是否在關(guān)閉狀態(tài)，確認正常后，對正水口眼灌入引流砂，以引流砂在水口方磚表面形成球缺狀為標準。

2.4? ? 縮短精煉周期

2.4.1? ? 降低鋼包周轉(zhuǎn)時間

依托鋼包實時跟蹤及一體化智能管理系統(tǒng)，通過鋼包號自動識別及連續(xù)跟蹤，可準確的預(yù)判鋼包在各工序間的停留時間，為智能配包及天車指令調(diào)度提供依據(jù)，通過該管理系統(tǒng)的實施，全流程物流時間降低5 min以上，在節(jié)省溫度的同時，也降低了精煉處理周期。

2.4.2? ? 熱態(tài)渣回收操作

充分利用雙LF優(yōu)勢，在鋼水罐永久襯減薄擴容的配合下，分鋼種開展熱態(tài)渣回收，通過吊車3D可視化模型的應(yīng)用，吊車作業(yè)率降低了2%，為熱態(tài)渣回收創(chuàng)造了大量的時間，避免出現(xiàn)因等待時間過長造成的鋼水罐罐底結(jié)渣、結(jié)冷鋼、鋼水罐吹不開等影響精煉處理時間問題的發(fā)生。通過熱態(tài)渣回收操作，縮短了精煉環(huán)節(jié)的化渣時間，提高了精煉埋弧效果，從而縮短了精煉周期。

2.5? ? 異常鋼水罐使用

2.5.1? ? 提高出鋼溫度

針對大、中、小修罐，暗紅罐或有鋼底罐，轉(zhuǎn)爐在目標出鋼溫度基礎(chǔ)上，提高出鋼溫度10 ℃，作為熱量補償。

2.5.2? ? 優(yōu)化傳擱時間

對于大、中、小修罐出鋼結(jié)束至座到精煉位渡車時間控制在15 min以內(nèi)，暗紅罐出鋼結(jié)束至座到精煉位渡車時間控制在18 min以內(nèi)；對于不能及時掛罐的罐次，每隔8 min進行一次吹氬操作，吹開后的吹氬時間不小于30 s，保證進站起翻效果。

2.5.3? ? 細化出鋼吹氬

對于異常鋼水罐轉(zhuǎn)爐出鋼過程中要求底吹氬3 min以上，防止在出鋼前期包底結(jié)冷鋼。同時，安裝紅外線測溫系統(tǒng)、開發(fā)鋼水溫度預(yù)測模型，為鋼包實時跟蹤及智能管理增加了溫度眼睛，借以指導(dǎo)出鋼吹氬時間。

2.5.4? ? 停用鋼水罐烘烤

如遇檢修及供鋼節(jié)奏調(diào)整時，會有部分鋼水罐無法繼續(xù)使用，需將停用的鋼包放置在烘烤位置進行烘烤，以減少鋼包溫降，鋼水罐烘烤時間嚴格按照工藝技術(shù)規(guī)程中規(guī)定時間烘烤，啟用鋼包時需保證包臂溫度300 ℃以上，依據(jù)鋼水罐烘烤裝置實際狀態(tài)可適當延長，但延長時間不超過規(guī)定烘烤時間的25%，當鋼水罐烘烤裝置火焰狀態(tài)不理想，可選用上一級火源控制類型進行烘烤。

3? ? 應(yīng)用效果

北營煉鋼廠自2024年1月對鋼包自開率進行研究，隨著各項整改措施的落實，鋼包自開率有了明顯提高，通過采取一系列有效可行的措施，跟蹤了628爐鋼水的自開情況：全部為自開。經(jīng)過兩個月的實際運行，沒有出現(xiàn)鋼包不自開斷澆事故，取得了明顯良好運行效果。

4? ? 結(jié)? ? 論

引流劑狀況、水口清理、鋼包狀況、鋼水停留時長是影響鋼包自開率的重要因素，北營煉鋼廠自2024年1月開展鋼包自開率攻關(guān)和各項措施的逐步實施，鋼包自開率由原來的99%提高到現(xiàn)在的 99.5%，為保證生產(chǎn)順行、提高鋼水純凈度創(chuàng)造了良好的條件。

參考文獻

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