提高鋼包自開率的生產實踐

2018-08-14 07:20:32魏春新叢培起

鞍鋼技術 2018年4期

魏春新，叢培起

（鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司，遼寧朝陽122000）

鋼包自動開澆是保證連鑄穩定恒速生產的必要條件，連鑄拉速越高對鋼包的自開率要求越苛刻。此外，提高鋼包自開率對于防止鋼水敞開澆注導致鋼水二次氧化、減輕鋼水質量惡化，降低鑄坯夾雜物含量也有一定的意義。應市場需求，鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司煉鋼廠低鋁低碳鋼種的比例不斷擴大，產量的提高加快了生產節奏，鋼包自開率問題日益突出。燒氧引流作業不但影響生產節奏，還會導致中包液面偏低，甚至連鑄被迫中斷，對操作人員構成威脅。

相關研究[1-3]指出，優化鋼包座磚的內腔形狀、引流砂的材質、粒級匹配及加入方式，加快鋼包周轉、清理鋼包鋼水通道等措施能提高鋼包自開率。鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司煉鋼廠優化了引流砂的配比和引流砂的加入過程、加強了鋼包的整備工作，并優化了鋼包的開澆操作工藝，提高了鋼包自開率。

1 基本概況

鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司煉鋼廠現有2座120 t轉爐，2臺中薄板坯連鑄機，2座LF鋼包精煉爐。鋼水精煉比率為100%，鋼水罐的盛鋼時間為110 min。鋼包有1個鋼水通道，2個底吹透氣磚，開澆采用滑動機構液壓操作。采用專用灌砂器具直接將引流砂灌入水口中，灌砂地點有爐后出鋼位和過跨專用位兩個位置，每爐用量35 kg。鋼包的鋼水通道直徑為55 mm，轉爐出鋼溫度約為1 640℃。冶煉鋼種一般是冷軋基料、QB類結構鋼和集裝箱用鋼等品種。

2 影響鋼包自開率的原因分析

圖1為引流砂在鋼包水口內的形態。引流砂在鋼包水口內的形態是三層結構，最上面是融化層，中間是燒結層，最下面是固態層。其中，融化層和燒結層是根據與鋼水接觸時間的長短、鋼水溫度的高低和引流砂材質及潔凈程度的不同發生動態變化，融化層和燒結層的厚度是影響鋼包自開率的關鍵因素。固態層的主要作用是當滑板打開后，快速流動，破壞燒結層結構，讓鋼水依靠自身的重力作用自動流出。引流砂的流動性非常重要。因此，引流砂的材質、引流砂的加入方式、鋼水通道的整備質量都是影響鋼包自開率的重要因素。

圖1 引流砂在鋼包水口內的形態

2.1 引流砂的材質

常見的引流砂有鎂橄欖石質、硅質、鋯質和鉻質引流砂四類，朝陽鋼鐵煉鋼廠使用的是鉻質引流砂。引流砂中的鉻決定了引流砂的抗燒結性，硅決定了引流砂的流動性。引流砂材質對鋼包自開率的影響主要有以下幾個方面：

（1）燒結層厚度過厚，鋼水靜壓力不能破壞燒結層；

（2）固態層流動性差，滑板打開后不能自動流出，固態層對燒結層依然起到支撐作用，致使鋼水靜壓力無法沖破燒結層；

（3）引流砂顆粒粒級分布不合理，顆粒過大，鋼水順引流砂縫隙進入，造成燒結層厚度及強度增加；顆粒過小或不圓潤，受熱膨脹后，易導致流動性變差。

2.2 引流砂的加入方式

傳統的加砂方式采用人工手投引流砂的方法。手投引流砂存在以下缺點：加砂操作者全憑經驗，投擲的方向和角度具有隨意性，導致引流砂命中水口準確率不高，不能保證水口眼內引流砂充實，更無法在水口上方形成“饅頭形”。若水口內引流砂填充不規則，出鋼時，鋼水極易順縫隙進入引流砂內部，導致鋼液與引流砂結坨，致使引流砂流動性變差，鋼包自動開澆困難。

2.3 鋼水通道

連鑄澆注完畢后，將剩余的爐渣翻入鋼水罐內，但包底及水口座磚上仍有少部分殘鋼、殘渣，若不將其清理干凈，則會導致以下兩個問題：

（1）在高溫烘烤融化后流入水口眼內，堵塞水口眼，導致鋼包不自開；

（2）渣中的 MnO、FeO會與引流砂中的SiO2反應，生成低熔點化合物MnO·SiO2和FeO·SiO2，將座磚水口內的引流砂粘附在一起，結殼變厚，引流砂流動性減弱，造成鋼包無法自開。

2.4 鋼包開澆操作工藝

為了防止連鑄機長水口“嘔”鋼，鋼包開澆時滑板僅開至1/3，甚至更少，導致鋼水靜壓力無法沖破引流砂的燒結層，致使鋼包不自開。

3 采取的措施

3.1 調整鉻、硅配比確定技術指標要求

開展針對性的試驗，調整鉻、硅配比，分析研究引流砂的流動性能、燒結行為和熱膨脹率等因素，最終確定引流砂的形態及質量技術要求。優化前后引流砂的理化指標對比見表1。該引流砂粒級分布合理、表面光滑圓潤，并具有良好的抗鋼水滲透性和流動性，且化學成分穩定，大大提高了依靠鋼水靜壓力迅速沖破燒結層的幾率，達到鋼包自動開澆的目的。

表1 優化前后引流砂理化指標的對比

3.2 采用“漏斗管”裝置加入方式

采用“漏斗管”裝置加入引流砂，引流砂加入方式示意圖見圖2。在轉爐出鋼前將鋼包車開至加砂平臺下方，調整鋼包車位置，保證加砂管下端出口與鋼包水口眼對正，再將加砂管由高位下降至待加砂的鋼包水口孔上方約200 mm處，然后從加砂管上端將袋裝引流砂倒入加砂管中，引流砂在自身重力作用下沿料筒內壁全部落入鋼包水口內，緩慢提升加砂管，確保引流砂在水口上方形成“饅頭形”。

圖2 引流砂加入方式示意圖

3.3 清理鋼包底部及檢查水口座磚

（1）清理滑動水口、座磚出鋼孔、座磚上表面的殘鋼、殘渣，正反面吹掃鋼包水口，保證鋼流通道光滑圓潤、無毛刺。

（2）鋼包清理完畢后，須將鋼包吊至一定高度，然后對鋼包進行倒扣作業，倒扣時間大于30 s，倒凈鋼包內的殘鋼、殘渣，避免產生回流現象。

（3）鋼包座入轉爐鋼車后，在準備加砂前，加砂人員要檢查水口眼，確認無鋼渣或其它異物雜物堵塞水口眼。

3.4 調整鋼包開澆后的滑板位置

鋼包開澆點動試滑后，滑板位于全開位置，若開滑后不自開，則繼續開關鋼包滑板1～2次，每次保持滑板全開2～3 s，以利于鋼水靜壓力沖破引流砂燒結層，從而實現鋼包自開。

4 生產效果

采取上述措施后，鋼包自開率明顯提高，2017年1～12月份鋼包自開率見圖 3。由圖3看出，2017年下半年鋼包自開率比上半年高。統計數據計算得出，下半年鋼包自開率平均達到98.63%，比上半年提高了0.61%（上半年平均為98.02%）。實際生產中，隨著鋼包自開率的提高，實現了連鑄機高效恒速生產，同時鋼包引流次數減少、中包液面穩定，連鑄坯的內部質量得到提高。