芻議SCR銅桿連鑄連軋生產線渣箱事故分析及設計改進

席安武，張鵬飛

（江西銅業銅材有限公司，江西 貴溪 335400）

為了保證連續熔化的銅液能夠順利地流入下溜槽與中間包進行澆鑄工藝，需要在SCR銅桿連鑄連軋生產線的熔煉系統中對熔化的銅液進行多次的疏導，并保證疏導過程的順利進行[1]。目前，渣箱是國內外SCR生產線主要的銅渣排放方式。對于有效保證生產系統的安全高效運行以及澆筑過程的順利穩定，渣箱的正常運行和定期維護有著十分重要的意義。一旦渣箱出現故障或發生事故，爐膛內料層一定會不斷增加其厚度，這就導致豎爐風機風量、多元燃料配比被迫進行調整，并降低系統負荷進行生產[2]。

某廠引進的兩條SCR生產線，分別是SCR3000和SCR4500兩條生產線。單身這兩條生產線的進口渣箱存在設計缺陷，這種缺陷導致造渣較多，容易導致漏銅、長流嘴堵塞等問題的出現。

1 渣箱結構設計原理

對于銅液導流、調節溫度和含氧量以及除渣等工藝段來說，SCR銅桿連鑄連軋生產工藝中的銅箱起到了不可替代的作用。在重力的作用下，熔化的銅以液體的形式從豎爐的銅口流出，并通過上溜槽進入渣箱去除渣滓，隨后銅液經過保持爐等設備進入澆注機進行澆鑄。渣箱內有能夠擋住銅液表面浮渣的擋渣磚，需要人工去除擋渣磚上堆積的銅渣。下圖則是渣箱的結構設計圖。某廠采購的SCR生產線中的渣箱主要由本題、渣箱蓋、擋渣磚等部分組成。這種渣箱可以旋轉，并且設計有排放渣滓的開口，當停爐的時候，工人可以將渣箱內的爐渣全部傾倒出去。

圖1 渣箱結構設計圖

2 銅渣主要來源、影響因素及危害

（1）銅渣主要來源。銅渣主要來源如下：①陰極銅板中含有雜質，并經過氧化而形成浮于銅液表面的銅渣；②由于爐內的溫度過高，并且有原料對爐體的沖或沖刷，從而導致爐體出現破損并脫落進入銅液中形成銅渣；③爐體在經過維修后產生很多粉末狀或黏糊狀的爐渣，進入銅液中；④混入原料中的各種異物。由于各種各樣的因素，很難徹底清除渣箱中的銅渣，所以銅渣會堆積在擋渣磚的下方或流嘴處。

（2）銅渣的危害。銅渣的危害如下幾點：①如果銅液中的銅渣含量較高，那么銅渣就很容易附著在銅桿上，這就很容易導致氣縮、內外夾雜等缺陷的出現，嚴重時會導致線材拉絲過程中出現肉眼可見的斷頭或斷線的問題，這些問題都嚴重影響產品的質量。②銅渣沉積在流嘴，會影響溜槽流向，也容易發生燒嘴堵塞的問題。

將銅液的溫度控制在一定范圍內，有助于提高渣箱的除渣效率，只有渣箱能夠有效去除銅液中的銅渣，才能有效解決銅桿夾渣的問題。

例如某廠引進的SCR450生產線，該生產線生產期間，結冷銅問題出現的比例約為4%，主要表現為反斷不良、夾雜等問題。表面和內在缺陷是低氧銅桿缺陷的兩種分類。氧化層偏厚、表面發黑等都屬于表面缺陷，陰極銅純度偏低、銅桿夾雜等都屬于內在缺陷。

3 渣箱事故分析及控制技術研究

3.1 長流嘴堵塞、漏銅或高溫腐蝕

如果渣箱長流嘴出現冷銅堆積并且阻塞銅液流出時，容易出現銅液外溢的問題。當出現這種事故的時候，需要馬上進行停爐并做燒氧槍處理，知道長流嘴被疏通并無冷銅堆積時停止。一旦生產線從保持爐噴出的火焰集中且猛烈，就會引起渣箱長流嘴溫度超過其承受范圍。這樣就會引起長流嘴高溫腐蝕的問題出現。由于高溫腐蝕，長流嘴會出現變形等問題，這樣就會引起銅液的四溢，為生產埋下安全隱患。

3.2 內襯燒損，低溫積渣或凍流

渣箱經過長時間的使用后，其耐火材料會隨著時間和使用而老化，從而導致內襯破損和冷銅熔化。如果漏電很大并難以在生產進行中采取補漏措施時，就需要停爐并將銅液傾倒出去，對冷銅進行清理并對漏點進行修補。產生這種問題主要是由于耐火材料的老化以及質量不過關。

當渣箱內銅液的溫度不滿足正常生產需要的時候，就很容易導致低溫積渣的問題出現，所以就有必要及時對渣箱進行增溫措施，從而達到去除銅渣的目的。如果渣箱處的平臺鋼板出現變形的問題，就會影響渣箱出口和入口的位置關系，并使入口高于出口，這就讓銅液很難順利流出。從而影響銅渣的排除

3.3 擋渣磚破損、腐蝕或流口堵塞

如果出現擋渣磚破損或渣箱內無擋渣磚存在的問題，銅液中的浮渣就不會被有效地清理出去，這就會導致爐內堆積大量銅渣，并對下一道工序的除渣造成壓力，并影響產品的質量。擋渣磚處于一個最容易被腐蝕的位置。一般來說，渣箱的使用壽命能夠達到3個月到半年不等。而有效防止擋渣磚腐蝕的措施如下：①調整渣箱各部分的位置，從而達到減少銅液對擋渣磚的沖刷。②在一定范圍內上調一氧化碳的含量，增加還原性氣體的含量。③將渣箱內擋渣磚底部導流孔和內流槽的尺寸，從而達到減緩銅液流速的目的。④優化燒嘴設計與數量，并適當調整燒嘴的位置，減少火焰對擋渣磚的燒灼作用。

4 總結

本文對渣箱結構設計原理進行了簡要的介紹，并分析了銅渣主要來源、影響因素及危害,同時針對銅渣主要來源、影響因素及危害提出了渣箱事故分析及控制技術。希望各位操作SCR銅桿連鑄連軋生產線的同人能夠通過本文獲得一些解決生產線中渣箱出現問題的靈感，從而保證生產線的正常運轉，同時生產出更高質量的冶金產品。同樣也希望本文提出的幾點措施能夠獲得行業中各位同仁的認可。