異型長壽命中間包研究及應用

胡鐵軍

（河鋼集團承鋼公司，河北 承德 067002）

在近年鋼鐵企業面臨嚴峻挑戰，企業轉型升級，控制成本，提升企業的成本競爭力成為企業的生存之道。連鑄中間包作為煉鋼連鑄重要一環，其壽命高低，直接影響耐材成本，鋼水收得率，生產穩定。

河鋼承鋼棒材事業部結合實際生產中間包存在的問題，與北科大合作，依據承鋼目前中間包結構以及現有生產工藝參數，進行中間包結構的水模型優化試驗，根據試驗中中包沖刷及侵蝕情況，對預制件進行重新設計優化，制定打結方案，通過試驗，提高了中包使用壽命。

1 工藝參數

部分工藝參數如下表所示。

表1 連鑄機主要工藝參數

2 中包情況

連鑄為八機八流方坯連鑄機，中包采用雙中包布置，中包為異型中間包，單包容量在34 噸左右，中包情況如下圖所示。

中包如上圖所示，優點是中包容積較大，單包容量在34 噸，中包鋼水在中包中停留時間較長，有利于夾雜物上浮；缺點是包型為異型包，中包流場較復雜，中包部分區域侵蝕較快。

3 存在問題

對2018 年以來中包下線原因及出現的主要問題進行分析，目前影響我部中間包包齡的原因主要有以下幾個問題。

3.1 中包穩流器原因

中包穩流器底部偏薄，同時由于生產不穩定，澆注過程中存在等待鋼包，低液面現象，造成中包穩流器擊穿提前停澆。同時由于穩流器形狀設計不合理，鋼水未沖擊沖擊區，造成穩流器底部擊穿。

3.2 中包包壁原因

因中包為異型中包，如下圖所示，鋼水從穩流器出來后，在周圍形成旋流，沖刷包壁，造成包壁侵蝕嚴重提前停澆。

3.3 中包上水口原因

中包上水口在澆次后期存在擴徑嚴重現象，原21mm 直徑上水口，在60 爐左右時，水口直徑達到26mm～27mm 左右，水口擴徑嚴重易造成夾鋼片，換水口困難，嚴重時造成水口鉆鋼事故。

以上幾點原因，造成中包包齡偏低，中包包齡在60 爐/次，澆注時間在30 小時左右。

4 問題分析及解決措施：

針對影響中包包齡的原因進行深入分析，并制定相關對策，進行試驗實施，達到提高中包包齡的目的。

4.1 中包穩流器改進

針對穩流器底部擊穿現象，對穩流器底部沖擊區部位進行加厚，由原來的300mm，加厚到400mm，同時在穩流器沖擊區部位埋入厚度在80mm 鎂碳沖擊板3 塊，增加穩流器沖擊區的抗鋼水沖擊能力。

對穩流器形狀進行優化，沖擊區由原來的“壇”式結構改為開放式結構，減少澆注過程中注流對穩流器壁的沖擊。

4.2 中包包壁的優化

我部曾經和院校合作，進行過中間包流場的水模型試驗，試驗基于承鋼目前在用中包的原型尺寸，選取幾何相似比λ=1/2,建立相似比為1:2 的四流小方坯中間包水模型，利用“刺激—響應”試驗技術，即在反應器的入口處脈沖加入示蹤劑，使用電導率儀并按一定時間間隔測出各出水口處示蹤劑濃度所對應的電壓的大小，并將信號放大、轉換、輸入計算機處理，繪出平均停留時間分布曲線（RTD 曲線）。

中間包將梯形臺作為穩流器，鋼液進入內凹梯形臺后再流出，起到緩沖鋼液的目的。穩流器占據了中間包內很少的空間，并且穩流器距離1#水口較近，距離4#水口較遠。見圖4。

從流場分析看，鋼水從穩流器出來后，在穩流器周圍形成不規則的旋流，沖刷穩流器周圍包壁，所以穩流器周圍包壁必須具備抗鋼水沖刷能力強的特點，所以在穩流器兩邊及穩流器對面1/2#水口位置，布置4 塊壁板，增加包壁抗鋼水沖刷的能力。

改造完后中包打結如圖所示：

4.3 水口尺寸優化

在中包澆注后期，經常出現上水口發紅現象，造成中包提前停澆，經過上水口及下滑塊孔徑進行比對，原上水口尺寸為20mm，后為適應提拉速要求改為21mm，下滑塊尺寸為16.5/17/17.5/18mm 四種規格，上水口孔徑較大，下水口孔徑小，上水口與下滑塊之間存在“階梯”形狀，造成鋼水在上下水口之間粘連。為解決此項問題，加大了下滑塊上口孔徑的“倒角”，使得上水口與下滑塊接觸位置，下滑塊的孔徑大于上水口，便于鋼水通過，減少了上水口夾鋼片現象。延長了上水口使用壽命。

5 應用情況

5.1 包齡的提高

以上措施逐步實施應用于中間包打結后，中間包包齡逐步提高，同時通過改進優化穩流器、干式料及壁板材質，使得各部位耐材做到同步壽命，中間包包齡明顯提高。最高連澆爐數由90爐/次，提高到130爐/次，連澆時間由45小時提高到64小時，效果顯著。

5.2 提高鋼水收得率

通過以上措施實施，中包連澆爐數由原來的65 爐/次，提高到現在的80 爐/次，中包換包次數減少，切頭切尾及中包澆余減少0.4kg/噸，提高了鋼水收得率。

6 結論

通過對方坯連鑄機影響中包包齡的限制性環節進行分析，通過中包流場試驗等手段，對穩流器形狀進行改造，在中包包壁增加壁板增加中包抗沖刷能力，對上水口及下滑塊尺寸進行優化，使得中包包齡顯著提升，提高了鋼水收得率，降低了耐材成本。