延長電渣重熔用結晶器使用壽命的措施

牛海昌

(內蒙古北方重工集團特鋼分公司，內蒙古014033)

結晶器是電渣爐的重要部件，它既起到熔煉室的作用，又起到使重熔金屬得到強制冷卻和結晶以及形成鋼錠或熔鑄件的作用。在工作中結晶器內壁與溫度高達1 750℃的爐渣直接接觸，工作條件非常惡劣。固定圓柱形封閉水套式結晶器的內套是銅質帶有一定錐度的筒體，在使用一段時間后內套沿母線方向上會出現凹凸變形。變形部位一般在內套上部和下部居多，尤其是采用一種規格的結晶器重熔生產大小不同的多種錠型電渣錠時，結晶器變形問題更加突出。輕者使得鋼錠脫模后渣帽卡住脫不下來，重者鋼錠連同渣帽一起卡在結晶器中脫不下來。使用外力脫錠存在安全隱患，而且易砸壞結晶器，造成很高的結晶器修理費用，而且以后再使用該結晶器時電渣錠表面易產生環裂質量問題。

我單位使用的8.3 t～12.5 t結晶器，每年在5 t、12 t、15 t電渣爐中重熔各類電渣錠約1 000多支，占全年生產任務的48%。2009年前，舊的8.3 t～12.5 t結晶器在使用約80爐～100爐次后便發生內套銅板變形，修理改制費用近30萬元，有些變形嚴重的還無法修理，影響了生產正常進行。我們從結構設計到使用條件方面進行了改進，使結晶器壽命有了很大提高。

1 原因分析

結晶器內套變形原因很多，既有設計不合理的因素，也有使用環境不當和循環冷卻水質量的影響。

1.1 原有結晶器錐度不合適

原結晶器上、下口直徑差偏小，電渣錠或渣砣由于冷卻條件不同就可能被卡在結晶器中。原結晶器上、下口直徑差見表1。

表1 原結晶器上、下口直徑差Table 1 The difference of upper and lower ports dimensions of mould

1.2 生產計劃錠型多變

結晶器受熱時間最長的部位是造渣部位和熔煉后期的補縮部位，這也是結晶器變形最嚴重的部位。我單位結晶器變形主要集中在規格為8.3 t～12.5 t型號的結晶器上，其原因主要是8.3 t～12.5 t結晶器生產的錠型差別大，使得內套變形位置不定。生產計劃不合理時會造成變形出現在電渣重熔過程中。

1.3 結晶器結構不合理

原結晶器膨脹圈少，阻礙外套熱脹冷縮。內套與外套之間的間隙尺寸小。原結晶器內套所用銅板材質為T2紫銅，力學性能不好。

1.4 進水流量和壓力不合適

渣帽補縮后凝固期受熱時間長易產生變形，造成渣帽卡住結晶器，脫模困難。因此，在造渣期和補縮期時結晶器的進水流量比在重熔期要大。在熔煉過程中控制結晶器出水溫度在工藝范圍下限，避免造渣期高渣溫對結晶器的影響，在補縮后加速渣砣的冷卻，避免渣砣在脫模時對結晶器的影響。

2 防止結晶器內套變形的措施

2.1 適度增大結晶器內套上下口直徑錐度，以利于鋼錠脫模。設計參數見表2。

2.2 根據不同的結晶器規格制訂出重熔的錠型范圍，并標注在結晶器的外套上。在下生產計劃的同時，應確定所選用的結晶器。結晶器與重熔錠型的范圍見表3。

表2 結晶器優化設計參數Table 2 Optimized design parameters of mould

表3 8.3 t～12.5 t結晶器允許重熔的錠型范圍Table 3 The allowable remelting ingot shape range of 8.3 t～12.5 t mould

2.3 將結晶器內套的銅板材質由T2紫銅改為含P的TP2紫銅，提高其力學性能。原結晶器在使用約150爐～250爐時發生變形，改變材質后新結晶器使用320爐次后仍沒有出現內套變形情況。

2.4 增加外套膨脹圈數量，由現設計的2個增設為3個，同時適當增加膨脹圈高度和寬度，提高外套熱脹冷縮變形能力。

2.5 對爐前供水管道進行改造，加大結晶器進水流量和壓力。

3 實施效果

改造后的結晶器使用壽命比改造前明顯提高，2010年節約費用約45萬元，在降本增效的同時保證了生產正常進行。