陳 義 趙連進(jìn) 王進(jìn)忠

（中冶寶鋼技術(shù)服務(wù)有限公司，上海 201901）

1 概述

鋼包是連接轉(zhuǎn)爐至連鑄煉鋼生產(chǎn)過(guò)程中必不可少的鋼水盛裝、爐外精煉及鋼水澆鑄容器。鋼包均為鋼制外殼內(nèi)含耐火材料而制成的高溫液態(tài)容器，目前國(guó)內(nèi)鋼廠鋼包內(nèi)襯結(jié)構(gòu)模式主要有定型磚砌筑和不定型耐材整體澆注兩種模式。隨著鋼廠精品鋼冶煉的幅度也逐年增加，鋼包由過(guò)去單一的鋼水運(yùn)輸，逐漸演變成為爐外精煉的關(guān)鍵重要設(shè)備。某鋼鐵廠各種品種鋼的冶煉及爐外精煉手段的普遍運(yùn)用使鋼包包壁工作層耐材熔損度加劇，鋼包的使用安全面臨著考驗(yàn)，鋼包包齡隨之大幅度下降，鋼包的周轉(zhuǎn)頻率加快，這些都制約著煉鋼生產(chǎn)物流節(jié)奏。

圖1 鋼包內(nèi)襯耐材結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 整體澆注鋼包與預(yù)制塊鋼包砌筑示意圖

圖3 預(yù)制塊鋼包砌筑結(jié)構(gòu)示意圖

鋼包內(nèi)襯耐材結(jié)構(gòu)可分為工作層和永久層，如圖1所示。為了滿足煉鋼生產(chǎn)需求，提高鋼包使用爐齡和使用安全系數(shù)，迫切需要我們改進(jìn)和優(yōu)化鋼包工作層耐材維護(hù)技術(shù)。

2 鋼包包壁工作層主要維護(hù)技術(shù)

通過(guò)對(duì)鋼包包壁工作層拆除、修砌、使用過(guò)程及不同鋼種對(duì)鋼包內(nèi)襯耐材的熔損速率等方面進(jìn)行調(diào)查、研究和分析，發(fā)現(xiàn)了制約鋼包包齡提高的因素，并實(shí)施了一系列行之有效的維護(hù)技術(shù)，確保煉鋼順行。

2.1 鋼包包壁工作層采用預(yù)制塊砌筑

圖4 包壁工作層整體澆注烘烤曲線圖

圖5 包壁工作層預(yù)制塊砌筑烘烤曲線圖

由于鋁鎂尖晶石質(zhì)不定型澆注料，其熱穩(wěn)定性、抗氧化性都優(yōu)于其它耐材，因此一直都被各鋼廠選用為鋼包的首選耐材。其施工方法是先在鋼包內(nèi)安放整體澆注模芯，再向內(nèi)澆灌鋁鎂尖晶石質(zhì)不定型澆注料。由于鋼包鐵殼在長(zhǎng)期的熱脹冷縮的過(guò)程中易發(fā)生形變，導(dǎo)致整體澆注料的厚度不均勻，為保留鋁鎂尖晶石質(zhì)不定型澆注料的良好使用性能，保證澆注料的厚度均勻，我們將將鋁鎂尖晶石質(zhì)澆注料預(yù)先制作成定型磚的模型（預(yù)制塊），采用砌筑的方法施工，如圖2所示。

通過(guò)對(duì)整體澆注鋼包使用情況的跟蹤統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)包壁工作層底部向上1 4 0 0 m m以內(nèi)及渣線磚（0 0 6鎂碳磚）以下5 0 0 m m以內(nèi)這兩個(gè)區(qū)間耐材的熔損、沖刷較其它部位嚴(yán)重，且預(yù)制塊磚高度是2 3 0 m m，因此在包壁工作層第1環(huán)～6環(huán)及1 1環(huán)～1 2環(huán)采用1 7 0 m m壁厚的預(yù)制塊，7環(huán)～1 0環(huán)使用1 5 0 m m壁厚的預(yù)制塊，包壁工作層起步磚由于被包底工作層埋在里面不接觸鋼水，也采用1 5 0 m m壁厚的的預(yù)制塊，包壁工作層局部加厚后使預(yù)制塊各部位壽命周期同步，確保鋼包周轉(zhuǎn)使用安全，如圖3所示。

圖6 包壁預(yù)制塊異常熔損部位需要維修

圖7 包壁預(yù)制塊挖補(bǔ)修理作業(yè)過(guò)程圖

圖8 鋼包下線小修內(nèi)襯狀況照片

預(yù)制塊是已經(jīng)將澆注料預(yù)制成型，所以預(yù)制塊砌筑的鋼包大修烘烤時(shí)間比整體澆注鋼包烘烤時(shí)間可大幅度縮短，如圖4所示、圖5所示，預(yù)制塊鋼包比整體澆注鋼包烘烤時(shí)間節(jié)約了3 0小時(shí)。大大加快鋼包的周轉(zhuǎn)速度，確保生產(chǎn)順行。

2.2 預(yù)制塊鋼包修理維護(hù)技術(shù)應(yīng)用

2.2.1 采用鋼包包壁工作層挖補(bǔ)技術(shù)

圖9 包壁工作層修補(bǔ)工藝改進(jìn)示意圖

鋼包在第一次小修下線冷卻過(guò)程中，由于耐材材質(zhì)原因，有時(shí)包壁工作層預(yù)制塊第1環(huán)～4環(huán)部位會(huì)產(chǎn)生1 0 m m以上的收縮縫或者異常熔損（如圖6所示），為了確保使用安全，通常需要從包壁工作層最上方一直拆到收縮縫產(chǎn)生部位或者異常熔損部位，當(dāng)中會(huì)有大量可用耐材被拆除，造成很大的浪費(fèi)，而且需要投入大量的人力和物力。

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用鋼包的認(rèn)真觀察，以及對(duì)相關(guān)耐材的仔細(xì)分析，在鋼包耐材整體情況良好的前提下，通過(guò)局部挖修的方法，只拆除收縮縫或異常熔損部位的包壁預(yù)制塊，然后測(cè)量挖修部位實(shí)際尺寸，在現(xiàn)場(chǎng)放大樣圖，把耐材進(jìn)行相應(yīng)加工后，砌筑到拆除部位，最后用方磚合門(mén)（如圖7所示）。采用挖補(bǔ)技術(shù)，可避免大面積拆除預(yù)制塊造成耐材的浪費(fèi)，節(jié)約砌筑工作量。

2.2.2 采取定型耐火磚與不定型耐材結(jié)合的修補(bǔ)技術(shù)

鋼包使用過(guò)程中，鋼水中的一些雜質(zhì)對(duì)鋼包內(nèi)襯耐火材料的侵蝕，由于侵蝕的程度不同，在使用過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象及包壁工作層預(yù)制塊出現(xiàn)熔損及粘渣現(xiàn)象（如圖8所示），而且某鋼鐵廠要求3 0 0 t鋼包重量在1 2 8 t～1 4 0 t之間才能煉品種鋼，對(duì)鋼包維修造成一定的難度。

對(duì)使用過(guò)程中鋼包空包重量少于1 2 8 t，太輕的鋼包必須進(jìn)行修補(bǔ)，否則影響鋼包使用安全。之前都是全部采用包壁剛玉的修補(bǔ)料進(jìn)行大面積的貼補(bǔ)，鋼包的壽命和空包重量均維持在正常水平，但由于剛玉修補(bǔ)料價(jià)格高且用料較多，包壁工作層平均壽命較低，殘厚較薄效果不佳。

改進(jìn)修補(bǔ)技術(shù)，采取定型耐火磚與不定型耐材結(jié)合的修補(bǔ)技術(shù)，先將包壁凹凸不平的表面殘?jiān)袄滗撉宄?，?duì)熔損較大的部位進(jìn)行修補(bǔ)，再用包壁修補(bǔ)材料在凹坑的表面抹厚度1 0～2 0 m m；然后在修補(bǔ)的表面再貼補(bǔ)一層高鋁磚，5 0 m m厚度；最后用包壁修補(bǔ)料在高鋁磚的表面和兩頭接頭處修補(bǔ)一層（如圖9所示）。在選用包壁修補(bǔ)料和高鋁磚時(shí)，考慮到耐火材料之間的匹配以及是否會(huì)引入其他的雜質(zhì)影響到鋼產(chǎn)品的質(zhì)量，選用的包壁修補(bǔ)料和高鋁磚的主要成分是A l2O3和M g O，不會(huì)影響到鋼產(chǎn)品的質(zhì)量，所以選用包壁修補(bǔ)料和高鋁磚。

這種修補(bǔ)料和高鋁磚結(jié)合修補(bǔ)方法不僅能使工作層裂縫和缺口等部位得到及時(shí)修補(bǔ)，而且還能使一些不容易修補(bǔ)的部位得到修補(bǔ)，這樣既能及時(shí)有效的阻止薄弱的包壁繼續(xù)熔損，避免鋼水薄弱之處繼續(xù)侵蝕，提高鋼包的安全系數(shù)，每次鋼包小修都能夠達(dá)到穩(wěn)定的使用周期下線。

2.2.3 精確判定下線鋼包預(yù)制塊殘厚，確定合理修理模式

表1 整體澆注鋼包與預(yù)制塊鋼包參數(shù)對(duì)比

鋼包下線之后，首先要確定修理模式。以往判斷預(yù)制塊殘厚，主要依靠作業(yè)人員依據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)判定殘厚，存在著較大的不確定因素，可能有誤判、錯(cuò)判的情況，按照誤判、錯(cuò)判之后的數(shù)據(jù)確定修理方案，存在鋼包修理不到位產(chǎn)生質(zhì)量隱患或者修理過(guò)于保守，導(dǎo)致浪費(fèi)耐材的現(xiàn)象。

通過(guò)對(duì)下線鋼包的仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)包壁工作層殘厚的變化有較明顯的規(guī)律可尋，既殘面越寬，殘厚越薄。殘面寬度和殘磚厚度存在一定的比例關(guān)系。根據(jù)這種固定的比例關(guān)系，測(cè)定整個(gè)預(yù)制塊最薄處耐火磚的寬度之后，就可以準(zhǔn)確的判定該處殘磚的厚度，以此方法，就可為確定鋼包修理模式提供準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)，消除人為誤判、錯(cuò)判而帶來(lái)的鋼包使用質(zhì)量安全隱患，同時(shí)也可避免耐材砌筑浪費(fèi)。

3 應(yīng)用效果

3.1 包壁工作層采用預(yù)制塊砌筑，從根本上解決了壁工作層厚度不均勻的質(zhì)量、安全隱患，并且可以采用局部加厚均衡內(nèi)襯的熔損狀況，提高鋼包整體壽命。

3.2 采用鋼包包壁工作層挖補(bǔ)技術(shù)，降低了預(yù)制塊耐材修理成本及減少了砌筑工作量；

3.3 采取修補(bǔ)料和高鋁磚結(jié)合修補(bǔ)技術(shù)，即保證了每次鋼包小修都能夠達(dá)到穩(wěn)定的使用周期下線，節(jié)約了包壁修補(bǔ)料的使用量。

3.4 預(yù)制塊殘厚判定技術(shù)的應(yīng)用，消除人為誤判、錯(cuò)判而帶來(lái)的鋼包使用質(zhì)量安全隱患。

3.5 包壁工作層預(yù)制塊其用整體澆注料的材料加工制作成定型磚，抗L F爐處理中鋼水對(duì)耐材沖刷及熔損的能力不減，且有諸多優(yōu)點(diǎn)，對(duì)比統(tǒng)計(jì)情況如表1所示。

結(jié)語(yǔ)

3 0 0 t鋼包包壁工作層維護(hù)結(jié)構(gòu)模式不但成本低，且包齡高，為某鋼鐵廠的物流平衡、鋼包的安全運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，具有為國(guó)內(nèi)外鋼廠各種噸位鋼包維護(hù)項(xiàng)目提供借鑒和技術(shù)幫助的價(jià)值。

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