譚學(xué)樣

（山鋼股份萊蕪分公司 煉鋼廠，山東 濟(jì)南271104）

1 前言

連鑄中間包是連鑄過程的關(guān)鍵設(shè)備之一，具有穩(wěn)流、分流的作用，對(duì)連鑄操作順行和保證鋼水質(zhì)量都起到十分重要的作用。中間包的穩(wěn)定澆注有利于延長(zhǎng)鋼水在中間包內(nèi)的停留時(shí)間，均勻鋼水的溫度和成分。但是，中間包沖擊區(qū)附近工作層受鋼水沖刷侵蝕過快，制約中間包的使用壽命。通過在中間包鋼水沖擊區(qū)增加穩(wěn)流器，能夠減緩鋼水對(duì)沖擊區(qū)附近中間包的工作層的沖刷，從而進(jìn)一步提高包齡。安裝穩(wěn)流器后，鋼水在中間包內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生改變，減小了附加環(huán)流，基本上消除了短路流，減少了卷渣，促進(jìn)了夾雜物的上浮。但是仍然存在中間包兩側(cè)拐角處、座磚、上水口沖刷侵蝕嚴(yán)重、溫度高的問題，降低了中間包使用壽命，造成熱換甩坯增加、鋼鐵料消耗高以及耐材成本增加。因此需對(duì)連鑄中間包冶金工藝進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，提高中間包使用壽命，保障鋼水潔凈度，改善鑄坯質(zhì)量，滿足用戶要求。萊蕪分公司煉鋼廠通過采取有效措施，取得了較好的冶金效果。

2 工藝流程及存在問題

工藝流程：50 t復(fù)吹轉(zhuǎn)爐→精煉→連鑄鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)→中間包→穩(wěn)流器→上水口→結(jié)晶器。

1）萊鋼煉鋼廠老區(qū)連鑄機(jī)中間包工作層經(jīng)多次擴(kuò)容改造，工作襯相對(duì)較薄，包壁工作襯厚度在80 mm左右，且中間包包殼多年使用未有更新，包殼變形嚴(yán)重，致使包壁厚度不均。近期使用48 h以上中間包工作層渣線部位侵蝕厚度在40 mm以上，中間包渣線、沖擊區(qū)侵蝕嚴(yán)重。中間包渣線部位侵蝕后，導(dǎo)致該部位測(cè)溫較其他部位高50℃以上。

2）目前連鑄機(jī)塞棒中間包生產(chǎn)中，塞棒棒頭受到中間包內(nèi)鋼水的不均勻、強(qiáng)力沖刷，在使用12 h后導(dǎo)致塞棒棒頭不均勻、過快侵蝕，造成塞棒中間包無法穩(wěn)定控流，是限制塞棒中間包使用壽命的關(guān)鍵因素。

3）定徑中間包在使用壽命后期，中間包上水口過快侵蝕，鋯芯脫落，經(jīng)常出現(xiàn)水口堵塞、連鑄斷流的問題，嚴(yán)重影響連鑄高效化生產(chǎn)。

以上因素導(dǎo)致非計(jì)劃更換中間包情況較多，嚴(yán)重影響中間包壽命的提升，給連鑄機(jī)的安全、穩(wěn)定生產(chǎn)帶來較大風(fēng)險(xiǎn)。

3 改進(jìn)措施

3.1 中間包渣線鎂碳磚復(fù)合修砌技術(shù)

中間包耐材分為永久層、工作層兩部分，永久層主要用于中間包保溫，抗侵蝕能力差；工作層主要用于抗高溫鋼水、鋼渣的侵蝕，保溫效果相對(duì)較差［1］。提高中間包渣線的抗侵蝕性能主要通過優(yōu)化工作層方面進(jìn)行改進(jìn)。統(tǒng)計(jì)2018年下半年中間包使用情況如表1所示。

表1 2018年下半年中間包下線類別及數(shù)量 個(gè)

通過研發(fā)一種中間包渣線鎂碳磚砌筑工藝，根據(jù)中間包渣線侵蝕寬度、中間包工作層厚度情況，設(shè)計(jì)一種300 mm×300 mm×30 mm規(guī)格中間包渣線專用鎂碳磚，中間包工作層用料為鎂質(zhì)干式料［2］。根據(jù)中間包內(nèi)侵蝕情況不同，改進(jìn)中間包渣線部位鎂質(zhì)干式料材質(zhì)，提高渣線部位鎂質(zhì)干式料抗侵蝕性能。鎂質(zhì)干式料分為渣線鎂質(zhì)干式料、包底鎂質(zhì)干式料兩種，中間包渣線部位以下及中間包包底使用包底鎂質(zhì)干式料，中間包渣線部位使用專用鎂質(zhì)干式料。在中間包準(zhǔn)備時(shí)，中間包永久層打結(jié)完畢后，進(jìn)行中間包工作層的打結(jié)。先填充中間包渣線部位以下包底鎂質(zhì)干式料，再沿中間包永久層內(nèi)壁放置一圈間包渣線專用鎂碳磚，最后填充渣線鎂質(zhì)干式料，經(jīng)過1.5～2.0 h中小火烘烤后成型。中間包渣線鎂碳磚復(fù)合砌筑如圖1所示。

圖1 中間包渣線鎂碳磚修砌示意圖

3.2 中間包沖擊區(qū)鎂質(zhì)板組合修砌

增加中間包沖擊區(qū)工作層厚度，受到中間包沖擊區(qū)空間狹小的條件限制，將中間包沖擊區(qū)永久層厚度由200～220 mm減薄至150～170 mm，中間包沖擊區(qū)工作層厚度相應(yīng)由80～100 mm增加至130～150 mm。增加中間包沖擊區(qū)工作層厚度后，可以顯著提高中間包沖擊區(qū)抗侵蝕能力。

研發(fā)一種中間包沖擊區(qū)鎂質(zhì)板組合砌筑工藝，根據(jù)中間包形狀、尺寸大小設(shè)計(jì)中間包沖擊區(qū)專用鎂質(zhì)板。該鎂質(zhì)板采用中間包干式料打結(jié)成型，分為外弧板、側(cè)弧板、側(cè)板3種，鎂質(zhì)外弧板、側(cè)弧板厚度100 mm，鎂質(zhì)側(cè)板厚度50 mm。中間包沖擊區(qū)鎂質(zhì)板外弧板、側(cè)弧板、側(cè)板組合后對(duì)中間包沖擊區(qū)工作層進(jìn)行保護(hù)。中間包工作層打結(jié)完畢后，在中間包沖擊區(qū)安裝穩(wěn)流器，鎂質(zhì)外弧板安裝在穩(wěn)流器上方，兩個(gè)鎂質(zhì)側(cè)弧板安裝在穩(wěn)流器左右兩側(cè)，兩個(gè)鎂質(zhì)側(cè)板安裝在沖擊區(qū)拐角的兩側(cè)，安裝完畢后使用涂抹料進(jìn)行粘合，經(jīng)過1.5～2.0 h中小火烘烤后成型。

3.3 連鑄中間包長(zhǎng)壽命上水口

為解決中間包上水口過快侵蝕、鋯芯脫落問題，研發(fā)使用一種新型長(zhǎng)壽命上水口（見圖2），將倒裝上水口加高，增加上水口鋯芯上部鎂碳保護(hù)層厚度，減輕鋼水對(duì)鋯芯的侵蝕；整體增加上水口鋯芯厚度，提高上水口鋯芯的耐侵蝕能力。

1）外形尺寸的設(shè)計(jì)。上水口高度由95 mm增加到145 mm，上水口鋯芯上端增設(shè)鎂碳保護(hù)耐材，鎂碳保護(hù)耐材厚度20 mm，起到上水口鋯芯與鋼水隔離的作用，減輕鋼水對(duì)鋯芯上端的直接沖刷侵蝕。

2）內(nèi)腔鋯材的優(yōu)化。上水口鋯芯母體高度尺寸由80 mm增加到125 mm，上水口鋯芯母體厚度整體增加2 mm，上水口鋯芯上端與鋼水直接接觸的內(nèi)孔設(shè)計(jì)成R弧，半徑5 mm，提高上水口鋯芯強(qiáng)度，并緩沖鋼水對(duì)鋯芯沖擊。

圖2 新型中間包上水口示意圖

3.4 塞棒中間包組合圍堰座磚

連鑄中間包使用的塞棒、座磚、上水口耐材質(zhì)量決定塞棒中間包使用壽命，座磚與中間包上水口配合使用，主要作用是固定、防護(hù)中間包上水口，提高上水口的安裝精度、使用壽命，塞棒與中間包上水口配合進(jìn)行控流。

為解決塞棒中間包塞棒棒頭不均勻、過快侵蝕問題，研發(fā)一種塞棒中間包組合式圍堰座磚。組合式座磚分為兩部分，其中下部座磚用于中間包座磚、上水口的定位，上部座磚高于與其配合的中間包上水口碗部，起到保護(hù)中間包上水口碗部及塞棒棒頭的作用。塞棒中間包上水口、塞棒、組合式圍堰座磚配合見圖3，解決了中間包鋼水對(duì)塞棒棒頭的不均勻、過快沖刷，提高了塞棒中間包的使用壽命。

圖3 塞棒組合圍堰示意圖

4 實(shí)施效果

1）中間包工作層復(fù)合砌筑工藝大大提高了中間包渣線部位的抗侵蝕性能。工藝實(shí)施后，觀察使用48 h中間包，中間包渣線部位工作層侵蝕消失，鎂碳磚形狀完好；觀察使用70 h中間包，中間包渣線部位鎂碳磚尚有部分殘留，中間包翻包后，檢查永久層完好。

2）中間包沖擊區(qū)鎂質(zhì)板組合砌筑工藝提高了中間包沖擊區(qū)部位的抗侵蝕性能。工藝實(shí)施后，觀察使用48 h中間包，中間包沖擊區(qū)部位鎂碳板形狀明顯侵蝕，工作層完好；觀察使用70 h中間包，中間包沖擊區(qū)部位鎂碳板消失，工作層侵蝕厚度在100～150 mm，2019年中間包因沖擊區(qū)侵蝕嚴(yán)重下線個(gè)數(shù)減少到零。

3）塞棒中間包組合式圍堰座磚的應(yīng)用有效解決了塞棒中間包塞棒棒頭不均勻、過快侵蝕問題，大大提高了塞棒棒頭的抗侵蝕性能。工藝實(shí)施后，觀察使用11 h塞棒中間包，塞棒中間包棒頭輕微侵蝕；觀察使用18 h中間包，塞棒中間包棒頭有明顯侵蝕，但較優(yōu)化前明顯偏輕，可以繼續(xù)使用。

4）新型長(zhǎng)壽命上水口的應(yīng)用，減輕鋼水對(duì)鋯芯的侵蝕，現(xiàn)場(chǎng)使用72 h后中間包上水口無炸裂現(xiàn)象，水口進(jìn)異物降低到1次/月。

5 結(jié)語

通過應(yīng)用中間包渣線鎂碳磚復(fù)合修砌技術(shù)、中間包沖擊區(qū)鎂質(zhì)板組合修砌技術(shù)、連鑄中間包長(zhǎng)壽命上水口技術(shù)、塞棒中間包組合圍堰座磚技術(shù)，萊蕪分公司煉鋼廠中間包整體抗沖刷性提高，沖擊區(qū)耐材穩(wěn)定，保障鋼水潔凈度，提高了金屬收得率，定徑中間包平均壽命由48 h/包提高到72 h/包。