異型長壽命中間包研究及應(yīng)用

胡鐵軍

（河鋼集團(tuán)承鋼公司，河北 承德 067002）

在近年鋼鐵企業(yè)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，企業(yè)轉(zhuǎn)型升級，控制成本，提升企業(yè)的成本競爭力成為企業(yè)的生存之道。連鑄中間包作為煉鋼連鑄重要一環(huán)，其壽命高低，直接影響耐材成本，鋼水收得率，生產(chǎn)穩(wěn)定。

河鋼承鋼棒材事業(yè)部結(jié)合實際生產(chǎn)中間包存在的問題，與北科大合作，依據(jù)承鋼目前中間包結(jié)構(gòu)以及現(xiàn)有生產(chǎn)工藝參數(shù)，進(jìn)行中間包結(jié)構(gòu)的水模型優(yōu)化試驗，根據(jù)試驗中中包沖刷及侵蝕情況，對預(yù)制件進(jìn)行重新設(shè)計優(yōu)化，制定打結(jié)方案，通過試驗，提高了中包使用壽命。

1 工藝參數(shù)

部分工藝參數(shù)如下表所示。

表1 連鑄機(jī)主要工藝參數(shù)

2 中包情況

連鑄為八機(jī)八流方坯連鑄機(jī)，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(yōu)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??；缺點是包型為異型包，中包流場較復(fù)雜，中包部分區(qū)域侵蝕較快。

3 存在問題

對2018 年以來中包下線原因及出現(xiàn)的主要問題進(jìn)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(wěn)流器原因

中包穩(wěn)流器底部偏薄，同時由于生產(chǎn)不穩(wěn)定，澆注過程中存在等待鋼包，低液面現(xiàn)象，造成中包穩(wěn)流器擊穿提前停澆。同時由于穩(wěn)流器形狀設(shè)計不合理，鋼水未沖擊沖擊區(qū)，造成穩(wěn)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(wěn)流器出來后，在周圍形成旋流，沖刷包壁，造成包壁侵蝕嚴(yán)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(kuò)徑嚴(yán)重現(xiàn)象，原21mm 直徑上水口，在60 爐左右時，水口直徑達(dá)到26mm～27mm 左右，水口擴(kuò)徑嚴(yán)重易造成夾鋼片，換水口困難，嚴(yán)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(jìn)行深入分析，并制定相關(guān)對策，進(jìn)行試驗實施，達(dá)到提高中包包齡的目的。

4.1 中包穩(wěn)流器改進(jìn)

針對穩(wěn)流器底部擊穿現(xiàn)象，對穩(wěn)流器底部沖擊區(qū)部位進(jìn)行加厚，由原來的300mm，加厚到400mm，同時在穩(wěn)流器沖擊區(qū)部位埋入厚度在80mm 鎂碳沖擊板3 塊，增加穩(wěn)流器沖擊區(qū)的抗鋼水沖擊能力。

對穩(wěn)流器形狀進(jìn)行優(yōu)化，沖擊區(qū)由原來的“壇”式結(jié)構(gòu)改為開放式結(jié)構(gòu)，減少澆注過程中注流對穩(wěn)流器壁的沖擊。

4.2 中包包壁的優(yōu)化

我部曾經(jīng)和院校合作，進(jìn)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(yīng)”試驗技術(shù)，即在反應(yīng)器的入口處脈沖加入示蹤劑，使用電導(dǎo)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(yīng)的電壓的大小，并將信號放大、轉(zhuǎn)換、輸入計算機(jī)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(wěn)流器，鋼液進(jìn)入內(nèi)凹梯形臺后再流出，起到緩沖鋼液的目的。穩(wěn)流器占據(jù)了中間包內(nèi)很少的空間，并且穩(wěn)流器距離1#水口較近，距離4#水口較遠(yuǎn)。見圖4。

從流場分析看，鋼水從穩(wěn)流器出來后，在穩(wěn)流器周圍形成不規(guī)則的旋流，沖刷穩(wěn)流器周圍包壁，所以穩(wěn)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(wěn)流器兩邊及穩(wěn)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(jié)如圖所示：

4.3 水口尺寸優(yōu)化

在中包澆注后期，經(jīng)常出現(xiàn)上水口發(fā)紅現(xiàn)象，造成中包提前停澆，經(jīng)過上水口及下滑塊孔徑進(jìn)行比對，原上水口尺寸為20mm，后為適應(yīng)提拉速要求改為21mm，下滑塊尺寸為16.5/17/17.5/18mm 四種規(guī)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(xiàn)象。延長了上水口使用壽命。

5 應(yīng)用情況

5.1 包齡的提高

以上措施逐步實施應(yīng)用于中間包打結(jié)后，中間包包齡逐步提高，同時通過改進(jìn)優(yōu)化穩(wěn)流器、干式料及壁板材質(zhì)，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(shù)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(shù)由原來的65 爐/次，提高到現(xiàn)在的80 爐/次，中包換包次數(shù)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(jié)論

通過對方坯連鑄機(jī)影響中包包齡的限制性環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，通過中包流場試驗等手段，對穩(wěn)流器形狀進(jìn)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(jìn)行優(yōu)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。