牛海昌

(內(nèi)蒙古北方重工集團(tuán)特鋼分公司，內(nèi)蒙古014033)

結(jié)晶器是電渣爐的重要部件，它既起到熔煉室的作用，又起到使重熔金屬得到強(qiáng)制冷卻和結(jié)晶以及形成鋼錠或熔鑄件的作用。在工作中結(jié)晶器內(nèi)壁與溫度高達(dá)1 750℃的爐渣直接接觸，工作條件非常惡劣。固定圓柱形封閉水套式結(jié)晶器的內(nèi)套是銅質(zhì)帶有一定錐度的筒體，在使用一段時間后內(nèi)套沿母線方向上會出現(xiàn)凹凸變形。變形部位一般在內(nèi)套上部和下部居多，尤其是采用一種規(guī)格的結(jié)晶器重熔生產(chǎn)大小不同的多種錠型電渣錠時，結(jié)晶器變形問題更加突出。輕者使得鋼錠脫模后渣帽卡住脫不下來，重者鋼錠連同渣帽一起卡在結(jié)晶器中脫不下來。使用外力脫錠存在安全隱患，而且易砸壞結(jié)晶器，造成很高的結(jié)晶器修理費(fèi)用，而且以后再使用該結(jié)晶器時電渣錠表面易產(chǎn)生環(huán)裂質(zhì)量問題。

我單位使用的8.3 t～12.5 t結(jié)晶器，每年在5 t、12 t、15 t電渣爐中重熔各類電渣錠約1 000多支，占全年生產(chǎn)任務(wù)的48%。2009年前，舊的8.3 t～12.5 t結(jié)晶器在使用約80爐～100爐次后便發(fā)生內(nèi)套銅板變形，修理改制費(fèi)用近30萬元，有些變形嚴(yán)重的還無法修理，影響了生產(chǎn)正常進(jìn)行。我們從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到使用條件方面進(jìn)行了改進(jìn)，使結(jié)晶器壽命有了很大提高。

1 原因分析

結(jié)晶器內(nèi)套變形原因很多，既有設(shè)計(jì)不合理的因素，也有使用環(huán)境不當(dāng)和循環(huán)冷卻水質(zhì)量的影響。

1.1 原有結(jié)晶器錐度不合適

原結(jié)晶器上、下口直徑差偏小，電渣錠或渣砣由于冷卻條件不同就可能被卡在結(jié)晶器中。原結(jié)晶器上、下口直徑差見表1。

表1 原結(jié)晶器上、下口直徑差Table 1 The difference of upper and lower ports dimensions of mould

1.2 生產(chǎn)計(jì)劃錠型多變

結(jié)晶器受熱時間最長的部位是造渣部位和熔煉后期的補(bǔ)縮部位，這也是結(jié)晶器變形最嚴(yán)重的部位。我單位結(jié)晶器變形主要集中在規(guī)格為8.3 t～12.5 t型號的結(jié)晶器上，其原因主要是8.3 t～12.5 t結(jié)晶器生產(chǎn)的錠型差別大，使得內(nèi)套變形位置不定。生產(chǎn)計(jì)劃不合理時會造成變形出現(xiàn)在電渣重熔過程中。

1.3 結(jié)晶器結(jié)構(gòu)不合理

原結(jié)晶器膨脹圈少，阻礙外套熱脹冷縮。內(nèi)套與外套之間的間隙尺寸小。原結(jié)晶器內(nèi)套所用銅板材質(zhì)為T2紫銅，力學(xué)性能不好。

1.4 進(jìn)水流量和壓力不合適

渣帽補(bǔ)縮后凝固期受熱時間長易產(chǎn)生變形，造成渣帽卡住結(jié)晶器，脫模困難。因此，在造渣期和補(bǔ)縮期時結(jié)晶器的進(jìn)水流量比在重熔期要大。在熔煉過程中控制結(jié)晶器出水溫度在工藝范圍下限，避免造渣期高渣溫對結(jié)晶器的影響，在補(bǔ)縮后加速渣砣的冷卻，避免渣砣在脫模時對結(jié)晶器的影響。

2 防止結(jié)晶器內(nèi)套變形的措施

2.1 適度增大結(jié)晶器內(nèi)套上下口直徑錐度，以利于鋼錠脫模。設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。

2.2 根據(jù)不同的結(jié)晶器規(guī)格制訂出重熔的錠型范圍，并標(biāo)注在結(jié)晶器的外套上。在下生產(chǎn)計(jì)劃的同時，應(yīng)確定所選用的結(jié)晶器。結(jié)晶器與重熔錠型的范圍見表3。

表2 結(jié)晶器優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)Table 2 Optimized design parameters of mould

表3 8.3 t～12.5 t結(jié)晶器允許重熔的錠型范圍Table 3 The allowable remelting ingot shape range of 8.3 t～12.5 t mould

2.3 將結(jié)晶器內(nèi)套的銅板材質(zhì)由T2紫銅改為含P的TP2紫銅，提高其力學(xué)性能。原結(jié)晶器在使用約150爐～250爐時發(fā)生變形，改變材質(zhì)后新結(jié)晶器使用320爐次后仍沒有出現(xiàn)內(nèi)套變形情況。

2.4 增加外套膨脹圈數(shù)量，由現(xiàn)設(shè)計(jì)的2個增設(shè)為3個，同時適當(dāng)增加膨脹圈高度和寬度，提高外套熱脹冷縮變形能力。

2.5 對爐前供水管道進(jìn)行改造，加大結(jié)晶器進(jìn)水流量和壓力。

3 實(shí)施效果

改造后的結(jié)晶器使用壽命比改造前明顯提高，2010年節(jié)約費(fèi)用約45萬元，在降本增效的同時保證了生產(chǎn)正常進(jìn)行。