影響鋼包滑動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)夾鋼的控制因素

馬云飛， 趙永龍， 韓小強(qiáng)

（河北津西鋼鐵集團(tuán)股份有限公司， 河北 唐山 064300）

鋼包的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)有耐材和機(jī)構(gòu)兩部分組成。耐材部分包括：上水口座磚、上水口、上滑板、下滑板、下水口。機(jī)構(gòu)部分包括：機(jī)構(gòu)底座和機(jī)構(gòu)支撐。機(jī)構(gòu)支撐包括：機(jī)構(gòu)支撐架和滑動(dòng)小車。機(jī)構(gòu)支撐架靠彈簧與底座壓緊，而滑動(dòng)小車實(shí)現(xiàn)滑板的開關(guān)，控制鋼流的大小。

鋼包滑動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)夾鋼是鋼包使用過程中較大的生產(chǎn)事故。鋼包單滑安全性高，但成本也較高。所以，現(xiàn)在有許多鋼廠為了適應(yīng)當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)形式，降低成本實(shí)現(xiàn)了連滑或多滑，但同時(shí)也就增大了鋼包滑動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的夾鋼（如圖1 所示）機(jī)率。

圖1 上滑板與上水口泥口夾鋼

1 工藝操作因素

在生產(chǎn)過程中鋼包滑動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)是通過滑板控制鋼流的大小來實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)節(jié)奏的控制，從而達(dá)到工藝生產(chǎn)的需要，鋼包滑板在使用過程中頻繁調(diào)節(jié)，會(huì)降低滑動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的使用時(shí)間，特別是在高溫鋼時(shí)，控流操作造成高溫鋼水沖擊下滑板，造成下滑板“指滑區(qū)”“拉毛”現(xiàn)象嚴(yán)重（如圖2 所示）。在“指滑區(qū)”“拉毛”處上下滑板間出現(xiàn)了縫隙增大了滑板間夾鋼的機(jī)率。

圖2 “指滑區(qū)”“拉毛”現(xiàn)象

鋼水的澆鑄過程是通過鋼包滑動(dòng)水口中的引流砂引流實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)鋼包引流不能自開時(shí)就需要“燒氧”引流，“燒氧”引流時(shí)會(huì)存在大量的氧氣，“打火”后與鐵反應(yīng)放出大量的熱把水口堵塞物燒開將鋼水引下，因此局部的高溫區(qū)對(duì)耐材會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的熔損，同時(shí)也會(huì)對(duì)耐材進(jìn)行氧化損失，這樣就會(huì)增加滑板的夾鋼機(jī)率，降低滑板的使用時(shí)間。

滑動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)更換耐材時(shí)，上水口可使用十幾次，多爐連滑時(shí)滑板和下水口能夠使用2～3 次，不能連滑時(shí)就需要每包更換，安裝上下滑板和上下水口需要耐火泥填充縫隙，耐火泥要在泥口處填充壓實(shí)，上水口和滑板是靠滑動(dòng)小車的彈簧壓實(shí)的，下水口是靠水口套子壓實(shí)。泥口填充不實(shí)會(huì)在泥口處穿鋼，上泥口穿鋼時(shí)影響是最為嚴(yán)重，鋼包在連鑄澆鑄時(shí)，一旦出現(xiàn)穿鋼事故，無法通過滑板控制，只有將鋼包旋轉(zhuǎn)到事故鋼包位，等鋼水流凈在進(jìn)行處理。

正常裝包時(shí)滑動(dòng)小車是不能進(jìn)行拆檢的，只有通過觀察滑板間的縫隙大小來判斷小車的使用狀況。線下更滑小車時(shí)才能拆檢更換彈簧。如果彈簧自由高度不夠或受力不均勻，直接影響就是在滑板之間產(chǎn)生縫隙，在滑動(dòng)操作過程中就會(huì)出現(xiàn)夾鋼現(xiàn)象，滑板穿鋼嚴(yán)重時(shí)無法控制鋼流。

鋼包下水口保證了鋼水的正常澆鑄和懸掛大包保護(hù)套管，而鋼包下水口是用一個(gè)套子固定的，當(dāng)水口套子松動(dòng)時(shí)，就會(huì)使下泥口填充不實(shí)，產(chǎn)生縫隙造成下泥口穿鋼，此類穿鋼一旦發(fā)生可以通過控制滑板關(guān)包停止?jié)沧⑻幚怼?/p>

鋼包滑板的操作是靠滑動(dòng)小車在滑道中自由的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，一旦滑道中有異物進(jìn)入就會(huì)造成滑板夾鋼。因此在整體滑動(dòng)系統(tǒng)下面有一個(gè)防護(hù)板，主要作用就是防止異物進(jìn)入滑道和減少高溫輻射。而護(hù)板變形就要及時(shí)跟換以確保滑板作用的完整。機(jī)構(gòu)防護(hù)板對(duì)延長(zhǎng)滑動(dòng)系統(tǒng)的壽命很重要[1]。

2 滑動(dòng)機(jī)構(gòu)因素

鋼包滑動(dòng)機(jī)構(gòu)是安裝在鋼包殼包底處的底板上的，整個(gè)機(jī)構(gòu)變形就會(huì)在使用過程中滑板間產(chǎn)生縫隙，增加穿鋼的機(jī)率。鋼包滑板機(jī)構(gòu)變形的形式一般有兩種，一種是吊運(yùn)過程中受到的機(jī)械撞損，這種情況一般都比較嚴(yán)重會(huì)直接影響生產(chǎn)。

另一種就是高溫輻射。鋼包在澆注時(shí)長(zhǎng)時(shí)間地處在中包上方高溫輻射狀態(tài)下，機(jī)構(gòu)強(qiáng)度逐漸降低，內(nèi)部組織出現(xiàn)在結(jié)晶現(xiàn)象，導(dǎo)致的機(jī)構(gòu)變形[2]。

而長(zhǎng)時(shí)間的使用機(jī)構(gòu)系統(tǒng)老化也會(huì)影響，根據(jù)公式

式中：P為滑板機(jī)構(gòu)提供給滑板的面壓；N為面壓彈簧的個(gè)數(shù)；μ 為面壓彈簧的彈簧系數(shù)；ΔX為工作時(shí)彈簧的壓縮量。

由式（1）可知，當(dāng)機(jī)構(gòu)的滑動(dòng)小車、機(jī)構(gòu)底座和加載面壓彈簧的磨損量超過規(guī)定值時(shí)，在規(guī)定面壓加載行程內(nèi)，彈簧的變形量減少，不能產(chǎn)生足夠的面壓，導(dǎo)致滑板間隙增大而產(chǎn)生夾鋼現(xiàn)象[3]。

3 耐材因素

耐火材料作為爐襯及在高溫下使用的元器件的制作材料，除了要承受高溫作業(yè)外，還要抵抗溫度的急變對(duì)他的損壞。因此熱震損壞是耐火材料主要的損毀原因之一。

材料抗熱震性的評(píng)價(jià)參數(shù)較多，按照斷裂力學(xué)的觀點(diǎn)，材料的破壞是由于裂紋的產(chǎn)生與擴(kuò)散。如果在熱沖擊下，裂紋不產(chǎn)生或者即使產(chǎn)生了也能將其抑制在一個(gè)小范圍內(nèi)而不擴(kuò)展，則可使材料不致斷裂。

衡量熱震穩(wěn)定性可以用抗熱應(yīng)力斷裂系數(shù)R表示：

式中：μ 為泊松比；E為彈性模量；σf為斷裂強(qiáng)度。

式中：V為斷裂表面能，J/m2；R只考慮材料的彈性應(yīng)變能，用來比較具有相同表面能的材料；R1則同時(shí)考慮了彈性應(yīng)變能和斷裂表面能，主要用來比較具有不同表面能的材料。R和R1越大，材料的抗熱震性越好。

由式（2），式（3）可知，影響耐材抗熱震性的因素主要有兩個(gè)方面：一是影響熱應(yīng)力及裂紋產(chǎn)生與擴(kuò)展因素；二是阻止裂紋擴(kuò)展抵抗熱震斷裂的因素。材料的熱學(xué)性質(zhì)，如熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、熱熔等都對(duì)耐火材料的抗熱震性有很大的影響。當(dāng)熱膨脹系數(shù)越大時(shí)，由于溫度梯度造成的熱應(yīng)力也越大，越容易產(chǎn)生裂紋；然而當(dāng)導(dǎo)熱系數(shù)增大時(shí)，材料中的溫度梯度會(huì)下降，熱應(yīng)力減小，抗熱震性就越好。另外材料顯微結(jié)構(gòu)中的晶界、相界、氣孔和裂紋也會(huì)對(duì)裂紋的擴(kuò)展產(chǎn)生影響。他們一方面可以成為裂紋產(chǎn)生與擴(kuò)展的裂紋源，另一方面還可以阻止裂紋的瞬時(shí)擴(kuò)展，防止材料的完全斷裂。其中氣孔和裂紋除了可以起到防止裂紋的瞬間擴(kuò)展的作用外，還可以在一定程度上起到吸收熱膨脹的作用從而減小材料的內(nèi)應(yīng)力，因此適量的、均勻分布的微裂紋可以提高耐火材料的抗熱震性[4]。

4 控制措施

1）穩(wěn)定生產(chǎn)節(jié)奏，穩(wěn)定溫度拉速，減少滑板的操作頻率；提高自開率減少“燒氧”次數(shù)。

2）定期更換鋼包機(jī)構(gòu)，保證機(jī)構(gòu)變形量可控，更換和調(diào)整彈簧壓力，保證機(jī)構(gòu)支撐受力均勻。

3）加強(qiáng)對(duì)鋼包滑動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的了解，精心操作，保證每個(gè)工藝環(huán)節(jié)按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

4）提高耐材的質(zhì)量，保證耐材的實(shí)用性完好。

5 結(jié)語

只要嚴(yán)格地控制影響夾鋼的因素，鋼包滑動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)夾鋼或穿鋼問題是可以杜絕的。