鋼包全程加蓋技術的應用

孫亞飛，王兆輝，崔立程

(寶鋼工程技術集團有限公司，上海市，201900)

鋼包全程加蓋技術的應用

孫亞飛，王兆輝，崔立程

(寶鋼工程技術集團有限公司，上海市，201900)

鋼水溫度是煉鋼-連鑄工序中需要重點控制的工藝參數之一，對保證連鑄生產過程的順行、提高鑄坯質量、降低能耗和輔材的消耗具有重要影響。鋼包作為盛放、運輸和二次精煉鋼水的容器，其周轉運行的熱狀態直接影響到出鋼和盛鋼過程中鋼水溫度的變化。為降低鋼水在鋼包周轉過程中的溫降、保證連鑄的開澆溫度，通常采用出鋼前強化鋼包烘烤、提高鋼包熱周轉、適當提高轉爐出鋼溫度、鋼水運輸過程加保溫劑和連鑄過程加蓋保溫等方法。鋼包全程加蓋技術的產生，通過提高鋼包保溫性改變了原有鋼包使用工藝流程，為鋼鐵企業降低噸鋼成本、節能減排提供了一種有效手段。

鋼包加蓋；連鑄；鋼液；節能

0 前言

隨著煉鋼技術的發展，特別是爐外精煉技術的廣泛應用，鋼包的功能已不僅僅是鋼水盛放和運輸容器，同時具有冶煉反應容器的功能，鋼包周轉運行的熱狀態直接影響到冶煉工藝操作。

國內某煉鋼廠煉鋼工序鋼包的周轉過程：轉爐出鋼至鋼包→鋼包運輸、吊運至LF爐處理→處理完畢后加保溫劑→吊運至大包回轉臺加保溫蓋待澆、鋼包開澆至澆鑄完畢→清渣、維護、烘包保溫，等待下一包鋼水出鋼。在這個過程中，鋼水溫降主要包括出鋼過程中的溫降、運輸過程中的溫降和澆鑄過程中的溫降。為降低鋼水在鋼包周轉過程中的溫降,保證連鑄的開澆溫度，通常采用優化包襯結構、出鋼前強化鋼包烘烤、提高鋼包熱周轉、適當提高轉爐出鋼溫度、鋼水運輸過程加保溫劑和連鑄過程加蓋保溫等方法。

鋼包全程加蓋技術的應用，可以保證除了轉爐出鋼、鋼水精煉過程以外，鋼包蓋在鋼包在線周轉的整個過程中始終蓋在鋼包上，通過提高鋼包保溫性顯著降低了鋼水的熱量損失，改變了原有減少鋼水溫降的方法。

研究表明[1]，在鋼包使用的動態過程中，鋼包通過鋼包口向空氣中的輻射散熱速度非常快，尤其是在空包時，包襯的輻射散熱速度與由包襯外表面與鋼包環境之間溫差的四次方成正比。空包運行時間的長短對鋼包的熱狀態影響最大，從而對鋼水溫度變化的影響也最為明顯，因此應加快鋼包的熱周轉，盡可能縮短空包時間。另一方面， 鋼包全程加蓋技術的出現有效緩解了高成本的熱能從包口向外散失的現象：一方面，通過在鋼包上加蓋，鋼包通過其頂部開口向空氣中的輻射散熱損失顯著減少；另一方面，由于爐次之間的鋼包預熱取消，加快了鋼包的熱周轉，減少了由于包襯蓄熱帶來的熱量損失。

可見，鋼包全程加蓋技術作為一種節能減排的新方法，為鋼鐵企業煉鋼工序降低生產成本提供了有效途徑。

1 鋼包全程加蓋技術

某煉鋼廠原有的鋼包周轉流程示意圖如圖1所示。

圖1 鋼包周轉流程示意圖

在轉爐出鋼線上增設一套固定插齒式鋼包加脫蓋機構，用于出鋼后鋼包進行加蓋操作，以減少鋼水運送至LF鋼包精煉爐過程中的溫降；也用于出鋼前，帶蓋鋼包在此位置進行脫蓋操作，然后出鋼。在LF鋼包精煉爐區域增設兩套液壓升降式鋼包加脫蓋機構，用于精煉后鋼包進行加蓋操作，以減少鋼水運送至大包回轉臺、連鑄及澆鑄結束后吊運至轉爐出鋼線過程中的溫降；同時也用于LF處理前，帶蓋鋼包在此位置進行脫蓋操作。

鋼包全程加蓋的工藝流程為：

(1)經預熱或處于周轉中的鋼包帶蓋吊至位于轉爐出鋼線上的鋼包臺車等待出鋼；

(1)根據場地鉆探揭露情況及設計建筑物功能，在地基主要受力層范圍內，存在溶洞、溶槽、巖溶漏斗等，在附加荷載或振動荷載作用下，可能出現溶洞頂板坍塌，使地基突然下沉。

(2)當轉爐發出出鋼指令時，鋼包臺車運行至轉爐出鋼線加脫蓋工位進行脫蓋操作后，開至轉爐出鋼位；

(3)轉爐出鋼結束，鋼包臺車運行至轉爐出鋼線加脫蓋位進行加蓋操作后，開至連鑄鋼水接受跨；

(4)將帶蓋的鋼包吊至位于LF坐包位的LF鋼包臺車上；

(5)LF鋼包臺車運行至加脫蓋位進行脫蓋操作后，開至LF處理位進行鋼包精煉處理；

(6)LF精煉完畢，LF鋼包臺車運行至加脫蓋位進行加蓋操作后，開至LF吊包位等待吊運；

(7)帶蓋鋼包吊至大包回轉臺，進行連鑄工序操作；

(8)連鑄操作結束后，帶蓋鋼包將包底余渣倒至渣罐；

(9)將帶蓋鋼包吊至位于轉爐出鋼線上的鋼包臺車等待下一爐出鋼。

從以上工藝流程分析可知，鋼包全程加蓋技術的應用，改變了原有的鋼包周轉流程，出鋼后加蓋保溫，降低了鋼水溫降；取消了二次精煉后的保溫劑加入；取消了原連鑄過程中的加蓋保溫裝置；帶蓋清渣，改善廠區環境；鋼水澆鑄后鋼包不必烘烤，直接吊運至出鋼區域帶蓋保溫。采用鋼包全程加蓋工藝后鋼包周轉流程示意圖如圖2所示。

圖2 鋼包全程加蓋的周轉流程圖

2 鋼包全程加脫蓋機構

鋼包加脫蓋機構是鋼包全程加蓋裝置中的核心設備之一，有插齒式、移動插齒式、液壓升降式、回轉式、懸掛移動式等多種結構形式[2]，結構形式依據不同煉鋼廠工藝的需要而選擇，本文主要介紹在該廠所使用的兩種加脫蓋機構。

2.1 固定插齒式鋼包加脫蓋機構

該機構由吊架、軸、支座及導軌等組成。導軌設在鋼包運行方向的正上方，3根導軌呈品字形布置，通過軸連接于吊架上；支座焊接在鋼結構平臺上，與吊架螺栓連接。該機構的工作原理如圖3所示，鋼包脫蓋時(自右向左)，在鋼包臺車驅動的驅動下，鋼包蓋耳軸座上的耳軸接觸本機構上的導軌，然后沿導軌運動，將鋼包蓋掛在導軌上，實現包蓋與鋼包的脫離；鋼包加蓋時(自左向右)，在鋼包臺車驅動的驅動下，鋼包支軸上的鉸軸接觸包蓋上的掛鉤，隨著鋼包臺車的向前運行，包蓋沿掛鉤及導軌的傾斜角度翻轉，進而使包蓋從導軌上卸下并隨鋼包臺車的運行沿導軌蓋在鋼包上。

該結構簡單可靠，只要導軌及鋼包蓋掛鉤的結構設計合理，即可保證包蓋與鋼包連接和脫離安全、平穩運行。

圖3 固定插齒式鋼包加脫蓋機構工作原理

2.2 液壓升降式鋼包加脫蓋機構

雖然插齒式鋼包加脫蓋機構結構簡單，運行可靠，但該廠由于LF處理線與轉爐出鋼線垂直，受到行車調運的限制，因此在LF處理線選用液壓升降式鋼包加脫蓋機構。

如圖4所示，該機構包括包蓋吊具、提升機構及驅動裝置等。

包蓋吊具由四個吊掛機構通過鏈輪及鏈條吊在鋼結構平臺之上，同時吊具還設有一小油缸，用以驅動吊具掛鉤的擺動；提升機構由兩個液壓缸、四個鏈輪、四條鏈條及連桿等組成，鏈條與包蓋吊具相連，用以帶動包蓋吊具的升降；驅動裝置為液壓系統，為吊具的升降及吊具掛鉤的擺動油缸提供動力源，其中吊具的升降，采用機械同步軸保證同步。

圖4 液壓升降式鋼包加脫蓋機構

通過精巧的機械設計，以上兩種加脫蓋機構，均可實現在鋼包的加、脫蓋自動完成，而無需行車或人工的參與。

3 應用效果

鋼包全程加蓋技術于2014年8月正式在該廠投入使用，投產至今，設備運行良好，并取得了理想的應用效果：

(1) 轉爐出鋼溫度可降低15～20 ℃。轉爐出鋼過程溫度損失減少約5 ℃，運輸、吊運至LF爐過程溫度損失減少約10～15 ℃，全程溫度損失減少15～20 ℃。

(2) 取消了爐次間的鋼包烘烤。通過加蓋保溫，澆鑄后3小時內鋼包內襯溫度仍大于900 ℃，滿足出鋼要求，可減少400 Nm3/h的烘包用焦爐煤氣消耗。

(3) 減少在線鋼包的使用數量。由于取消了爐次間的鋼包烘烤，烘烤區僅留有備用鋼包，加快了鋼包的熱周轉。

(4) 節約保溫劑的消耗。LF精煉處理后，取消了每爐200～300 kg的保溫劑加入量，并改善了由于保溫劑投入而對廠區環境的污染。

(5) 取消了原連鑄過程中的加蓋保溫裝置。采用帶蓋上大包回轉臺，取消了原連鑄過程中的加蓋保溫裝置，降低了備件成本和維護費用。

(6) 通過降低出鋼溫度提高了耐材使用壽命。一方面降低了出鋼溫度，另一方面提高了包襯溫度，鋼包全程加蓋技術的應用減少鋼包急冷急熱現象，有效的降低耐材侵蝕速率，鋼包包齡提高。

4 結束語

鋼包全程加蓋技術作為一項新技術，宏觀方面，可節能減排，有利于可持續發展；微觀方面，該技術為鋼鐵企業煉鋼工序降低生產成本提供了可靠手段：以該轉爐煉鋼廠年產鋼水240萬t為例，以噸鋼成本降低20元計算，年節約成本4800萬元。通過使用鋼包全程加蓋節能技術可獲得的年經濟效益為鋼包全程加蓋投資的幾十倍。

[1] 劉正華, 尹衛平, 湯曉輝, 等. 降低轉爐出鋼溫度的實踐[J]. 山東冶金, 2010(06): 27～28.

[2] 歐陽飛, 曾令宇, 劉志明. 煉鋼-連鑄鋼水過程溫度的控制[J]. 連鑄, 2005(04):3～5.

[3] 常金寶, 李雙武, 馬德剛, 等. 唐鋼轉爐低溫出鋼技術[J]. 煉鋼, 2012(10): 8～12.

[4] 李擁軍, 郝江敏, 王洪波, 等. 加蓋工藝在刑鋼80t鋼包上的應用[J]. 河北冶金, 2011(02): 46～48.

[5] 吳曉東, 劉青, 徐安軍, 等. 寶鋼煉鋼廠300t整體鋼包熱循環實測研究[J]. 北京科技大學學報, 2001(10): 418～420.

[6] 張威, 劉曉峰, 朱光俊, 等. 煉鋼廠鋼水溫降研究現狀[J]. 重慶科技學院學報, 2015(12): 34～36.

[7] 劉曉峰. 鋼包全程加蓋設備與工藝研究現狀[J]. 四川冶金, 2011(06): 19～22.

Application of the ladle covering technology in whole steel making procedure

SUN Ya-fei, WANG Zhao-hui, CUI Li-cheng

(Baosteel Engineering & Technology Group Co., Ltd., Shanghai, 201900,China.)

The temperature of molten steel is one of the key technical parameters in steelmaking and continuous casting procedure, it has important influence to ensure continuous casting production, improve the quality of casting blank, reduce energy and auxiliary material consumption. The ladle as a container for containing, transport and secondary refining of molten steel, its hot state in turnover directly affect the change of steel temperature during tapping and conveying. In order to reduce temperature drop of molten steel in ladle in turnover, the means, such as intensifying the ladle baking before tapping, improving the thermal circulation of ladle, increasing BOF tapping temperature, add thermal retardation agent in molten steel and covering for heat preservation in continuous casting process, are usually adopted. Ladle covering technology in whole steel changes the original technological process by improving the insulation of ladle, and the technology is an effective means to reduce the cost and save the energy for steel plant.

ladle covering; continuous casting; molten steel; energy saving

2016-09-01；

2016-11-02

孫亞飛(1981-)，男，碩士研究生，主要從事爐外精煉設計。

TF769.4

A

1001-196X(2017)02-0017-04