連鑄中間包熱快換工藝實踐

尹幫伍 劉光勇 田偉光 徐佳林 陸海飛

摘?要：結合生產實踐，針對快換前中間包的烘烤、鋼水溫度條件和熱快換操作過程等重要環節做了詳細闡述，并對快換中包技術實施前后的技術指標進行了對比。采用快換工藝后，公司煉鋼二廠單個澆次304不銹鋼連續澆鑄270爐，線上熱換13個中包，連續澆鑄重量達19426噸，長度達9956米。換包成功率達到100%，減少了鑄機停機次數，提高了鑄機產能。

關鍵詞：連鑄;中間包;熱快換

1 緒論

連鑄是粗鋼生產的重要環節，生產效率的高低決定產量的多少。隨著廠內304不銹鋼產量任務的不斷提升，生產節奏不斷加快，受限于中間包和水口耐材壽命的影響，原單澆次只能生產20爐左右，停澆后重新組模放引錠至少間隔1個小時，極大地影響了效率和產量，同時產生大量頭尾坯及切除廢料，影響了鑄成率。為確保鑄坯質量，減少因中包耐材侵蝕以及包蓋澆注料剝落對鋼液潔凈度的影響，[1-3]同時提高連鑄機作業率，增加產能，降低生產成本，在中間包達到一定的使用壽命后，通過采用快速更換中間包技術，實現連鑄生產不斷澆，為公司提產增效奠定了良好的基礎。

2 連鑄機生產流程和主要技術參數

現有1臺單機單流板坯連鑄機，主要用于澆注生產304不銹鋼板坯，其主要工藝參數及裝備特點如表1所示。連鑄機生產流程主要為：鋼包水→鋼包回轉臺→中間包→結晶器→彎曲段→扇形段→切割輥道→輸送輥道→固定擋板。鋼包回轉臺安裝在連鑄機車間的澆鑄平臺上，用于接受并支承由天車吊運來的鋼包，通過傳動裝置將鋼包旋轉180°，轉至鋼水澆注方位，升降機構使鋼包降到澆注位置，實現連鑄機的多爐連澆;中間包是用于承接鋼包內的鋼水，再將鋼水分配給結晶器的中間儲存容器，它具有儲鋼、穩流、緩沖和分渣等作用，它可以貯存一定量的鋼水以保證更換鋼包時能夠繼續澆注;中包車在預熱位完成中間包的烘烤，在澆注位接受鋼包長水口流來的鋼水，并通過浸入式水口澆注到結晶器內;結晶器是連鑄機中的鑄坯凝固成型設備，其作用是將連續不斷地注入其內腔的鋼液通過水冷銅壁強制冷卻，導出鋼液的熱量，使之逐漸凝固成為具有所要求的斷面形狀和一定坯殼厚度的鑄坯，帶液芯的鑄坯被連續不斷地從結晶器下口拉出。

3 中間包熱快換的準備和操作

3.1 中間包的加熱

中間包和浸入式水口的充分預熱是快換中包能夠成功的前提條件。合理的中包烘烤制度不僅能保證中包上線烘烤質量，避免塌料事故發生，還能優化熱換節奏，縮短烘烤時間，節約燃料。根據煉鋼生產節奏，規劃好熱換時間段后，提前5個小時將帶塞棒控制的砌好內襯并晾干的中間包，用天車和中間包吊具將其從維修臺調運到澆鑄平臺，放置在中間包車上。中間包及車置于預熱工位。中間包塞棒系統油缸和浸入式水口必須固定在中間包各自不同的位置上。將中間包車準確地移動到預熱位置，按照燒嘴的位置對中中間包，接著轉動燒嘴，調整轉動位置，然后點燃火苗，開始中間包的預熱。備用中間包先用小火以4℃/min的升溫速率從室溫烘烤預熱至300℃，以便蒸發自由水;保溫30min后，將火調至中火烘烤，以10℃/min的升溫速率快速加熱到800℃，進入高溫區，避免塞棒發生氧化，[4]同時排除涂抹料中的結晶水。之后再調至大火烘烤，保證換包前備用包烘烤溫度在1100℃左右，其升溫曲線如圖1所示。在烘烤過程中要檢查中間包，防止中間包內襯塌落，堵塞中間包上水口。在大火烘烤期間，利用風機的抽力，將中間包的熱量抽引下來，烘烤水口。[5，6]烘烤時間約為60min左右，并要保證在快換前烘烤至900℃以上。

3.2 鋼水溫度的控制

熱快換中間包時鋼水的溫度對快換的成功與否起著重要的作用。中間包開澆第一爐，包內襯溫度比鋼水溫度低很多，吸收鋼水大量的熱，鋼水溫降過快，容易發生“墊棒”、結冷鋼，[7-9]影響中間包開澆;鋼水溫度過高，對快換有利，但會給生產組織帶來負面影響，如LF爐升溫時間長，電極消耗高。因此，熱換中包爐次鋼水溫度要比正常供鋼溫度中上限高出10～20℃控制為宜，以304不銹鋼為例，控制大包鋼水上臺溫度保證在1550℃～1555℃，壓鋼水時間不得超過12min，并且保證熱換鋼包是正常運轉包況良好的鋼包，禁用新包、冷包和中修包。

3.3 快換操作

熱快換中包操作過程中，時間是關鍵，掌握不好，中間包降溫、結晶器液面凝固使得鑄坯連接不好，連鑄機滯坯拉不動，造成凍坯事故。因此，在實施中間包快換操作前，必須進行數次模擬演練，確定各環節時間和銜接，有關人員配合默契，操作熟煉，盡量縮短更換時間，控制在3min以內。圖2為中包快換操作流程示意圖。

鋼包接近澆注末期，將鋼包水口關閉。鋼包被升起到最高位置，新的鋼包被旋轉到澆注位置。操作長水口機械手將長水口放在相應托架上，長水口機械手轉到等待位置。測量中間包內鋼水深度，確認實際鋼水量和渣厚情況，并及時通知澆鋼工。

中間包內的鋼水重量達～20噸時，拉坯速度必須按照一個緩慢的斜坡降低到0.6m/min，并逐漸向0.4m/min靠近。隨著中間包鋼水重量的減少，必須將一根鋼棍伸入中間包來測量中間包中鋼水的液面和鋼渣液面，以避免使鋼渣流入結晶器。[10]當中間包液面達到～400mm，拉速降至0.6m/min時，結晶器液面控制方式由自動變為手動。

將預熱待機的中間包烘烤燒嘴熄火，升起烘烤器，將中間包升到高位后，將中間包車開到距離澆注位50cm等待。同時，對結晶器去除渣圈，并覆蓋上新的保護渣。當中間包液面剩余200mm時，關閉塞棒、關閉浸入式水口，拉速以0.2～0.3m/min繼續拉坯。中間包快換結晶器盡量采用高液位，當液面距結晶器上口～400mm時，停止拉坯，扇形段驅動輥停止旋轉。

關閉塞棒后，及時將澆注位中間包車上中間包上升到上極限位后快速離開澆鑄位置;同時將待機位置的中間包車運行到澆注位置。兩個中間包車應同時同步運行以節省時間。中間包高位時，進行對中，下降過程中注意觀察，不要碰撞水口，到低位后進行微調對中，同時觀察水口插入深度。將澆注位上的鋼包裝上并壓緊長水口，連接鋼包長水口并打開鋼包滑動水口，鋼水開始注入中間罐。為了節省時間，這些操作必須與將中間包調整到結晶器上方的操作同時進行。

中間包澆鋼人員做好開澆準備，鋼包鋼水開始注入中間包后，觀察中間包稱重指示，當中間包中鋼水重量達到規定量或規定時間時，打開中間包塞棒，先小流后大流向結晶器中澆鑄，[11]操作人員密切注意中間包開澆情況，同時注意結晶器內鋼水凝固情況。當中間包鋼水重量達到～6t，結晶器內鋼水液面漲到離結晶器上口150mm時，手動啟動拉矯驅動，以0.2m/min的速度進行拉坯，2min后拉速升到0.4m/min。交接部出結晶器下口后，手動升速至0.6m/min。同時，液面檢測裝置自動投入使用。自動升速至目標拉速，中間包快換過程結速。

3.4 快換中間包異常情況應對措施

中間包快換過程中，鑄坯在連鑄機里的停止時間為2～3min，最長不超過3.5～4min，如果停止時間超過約6min，則必須放棄中間包更換，而進行拉坯或重拉坯。超過8min則不許拉鋼，按凍坯處理，以防損壞設備。隨著中間包更換的鑄坯連接段可以用火焰切割機切掉。當長度小于0.8m，能夠放入切頭收集裝置。如果長度更長，則不能放入切頭收集裝置，需要和定尺板坯一起運出線外，人工切割。

4 應用效果

煉鋼二廠于2017年11月成功實現連鑄中間包熱換，間接為公司創造了巨大的經濟效益（見表2）。截止今年9月份，連鑄中包熱換累計400余次，成功率高達100%。單個澆次304不銹鋼連續澆鑄270爐，連續生產139小時，線上熱換13個中包，連續澆鑄重量達19426噸，長度達9956米，創造了廠內304不銹鋼生產的新紀錄。

5 結語

生產實踐證明，通過采取以上系列措施，公司煉鋼二廠的中間包快換水平得到了提升，快換成功率達到100%，確保了生產有序開展。連鑄中間包熱換工藝很大程度上提高了鑄機的產能，減少了鑄機的停澆次數，減少開澆原材料的浪費，減少切損的產生，鋼水的收得率也有所提高;實現了產能和效益的最大化，在一定程度上實現了節能降耗的目標。

參考文獻：

[1]唐立東，邵明天，柳潤民，等.耐火材料對鋼水純凈度影響的試驗研究[J].煉鋼，2004，20（5）：54-57.

[2]董凱，尹振江.不同材質鋼包耐火材料對鋼水潔凈度的影響[C].全國耐火材料青年學術報告會，2008.

[3]劉昱，李光強，楊治爭，饒江平.中間包涂料對鋼液潔凈度的影響[J].過程工程學報，2016，16（2）：303-309.

[4]王立軍，麻曉光，范德忠，趙保國.連鑄中間包烘烤制度的研究[J].包鋼科技，2003，29（b12）：34-36.

[5]趙登報，孫風曉，王玉民，趙麗.提高中間包快換成功率的生產實踐[J].連鑄，2007（1）：17-18.

[6]檀偉峰，張覺靈，曹喜軍，等.連鑄中間包浸入式水口在線烘烤技術[J].河北冶金，2017（4）：18-21.

[7]周文奎.板坯連鑄中間包快換工藝實踐[J].天津冶金，

2009（3）：9-11.

[8]徐立山，高建國，梁靜召，等.連鑄中間包快換[C].河北省2010年煉鋼—連鑄—軋鋼生產技術與學術交流會論文集（上），

2010.

[9]袁世堂，王中岐，劉海強，王志新.板坯連鑄中間包快換控制分析與實踐[J].河南冶金，2017，25（4）：39-41.

[10]楊虹，萬佳，馬永紅，王繼偉.唐鋼中厚板坯連鑄中間包快換工藝實踐[J].中國科技博覽，2011（9）：12.

[11]劉文華.連鑄中間包快換工藝的應用實踐[J].漣鋼科技與管理，2016（3）：11-13.