柳钢钢包加盖的机械设计及应用研究

2015-04-04邱杰松

机械管理开发 2015年1期

邱杰松

（柳州钢铁集团公司，广西柳州 545002）

引言

在炼钢生产过程中，钢水温度控制至关重要，钢水温度波动会扰乱整个生产节奏，会给连铸浇铸工作带来一系列的不良影响。在生产周转全过程中对钢包进行加盖操作，能够起到较好的减缓钢包的散热现象，并且能够保证生产过程中钢水的温度趋于稳定，以降低生产过程中的热损失。除此之外，它还对炼钢厂的节能减排、降低成本有重要的作用。因此，深入研究钢包加盖的机械设计以及工艺生产流程，对于炼钢生产有很强的现实指导意义。本文结合钢包加盖的工艺流程，总结了钢包加盖的应用效果。

1 钢包加盖技术简述

在转炉和连铸工艺中，钢水会在钢包内停留，随着炉外精炼的技术普及，钢水停留在钢包的时间逐渐变长，从而导致钢水在钢包内会发生一系列的温度波动和热损失。影响钢水的因素有两个方面，一方面是由于钢包本身材料决定，钢包本身在钢水转运过程中会与外界环境进行热交换，同时由于材料本身的比热容决定，会产生一定的温度内蓄现象，另一方面，钢水表面会与外界环境产生热交换，造成一定的热损失。为了缓解这两个问题为炼钢生产带来的能量损失，一般采用钢包加盖的方式解决钢水表面的热损失，采用利用新型材料来提升钢包本身的保温能力。钢包加盖后，钢水表面的散热则会被包盖吸收，并且最终使得包盖与钢水表面形成空间上的热平衡，从而起到一定的保温作用。

如何缩短钢包加盖后空间内热平衡达成时间，是目前许多炼钢企业对钢包加盖设计中考虑的问题。时间缩短的越明显，炼钢生产效率就越高。而影响热平衡达成时间的主要因素为钢包加盖的工艺流程。由此可见，钢包加盖的机械设计与应用对于炼钢生产有着重要的意义，深入研究钢包加盖工艺，对于提高炼钢质量、产率是有必要的。

2 钢包加盖的机械设计

钢包加盖的机械设计主要包括有钢包盖的设计和钢包回转台设计、加盖工艺设计三个方面。

2.1 钢包盖设计

钢包盖的设计主要包含对钢结构和耐火材料的敷设设计。钢包盖设计吊耳很重要，方便吊车取盖，在盖的周围需要有翻转包盖的穿孔，钢包盖结构设计过程中需要考虑到包盖的机械膨胀性能和热膨胀性能。为了进一步提高钢包盖的保温性能，柳钢钢包内侧均有耐火材料的敷设设计，一般采用耐高温的耐火纤维进行包盖的内部敷设，加强钢盖的接受热辐射的能力。柳钢钢包盖如下页图1所示。

图1 柳钢钢包盖

2.2 钢包回转台设计

钢包回转台设计是钢包加盖机械设计中的重点部分，主要是针对钢包加盖过程中的升降、回转等功能进行设计。为了达成这些功能，一般会利用一些电动设备来进行构建。常用的辅助设备包括电动机、离合器、液压系统、气动系统等。钢包回转台是实现钢包自动加工的平台，它能够完成钢包周转过程中的加盖、揭盖操作，能够保证这些操作过程中钢包以及包盖处于安全位置。

钢包加盖装置包括有加揭盖机（柳钢钢包揭盖机如图2所示），型号有插齿式、移动插齿式、液压升降／伸缩式、回转式、悬挂移动式等。根据炼钢厂的炼钢工艺布置采取不同的设备组合。还有一系列的辅助设备，如包盖存放台（如图3所示）、吊具、工装、铰链座等。

图2 柳钢钢包揭盖机

2.3 钢包加盖工艺设计

钢包加盖的一般性工艺设计为以下几个步骤：

1）准备工作。

确保钢包与炉次之间的准备服务后，将钢包放回钢包车，钢盖一直盖在钢包上，这样可以省略下一炉的钢包预热工作，保证钢包的温度。但如果下一炉的时间相距几个小时，则需要考虑钢包的预热准备。

图3 柳钢钢包盖存放台架

钢包进入炼钢炉前，需要将钢包内的铸余渣，并且需要清洗水口滑板和完成填砂过程。炼钢炉出钢时，钢包经过出钢线，利用自动揭盖装置完成揭盖，包盖则放置在存放台，钢包进入炼钢炉下盛接钢水。

2）出钢后加盖。

出钢完成后，钢包加盖机自动完成对钢包的加盖操作，这个过程中无需人为操作。

3）精炼揭盖、加盖。

钢包经过运转进入LF精炼炉位，此时包盖被自动揭去，钢水在精炼炉中完成精炼过程，待这一过程结束后，钢包回转台将包盖带回，进行自动加盖操作。加盖后，钢包连盖一起被吊上连铸台。在这一过程中，首先要确保钢水的精炼达到标准，钢水的各项指标达到指标，钢水的温度达到要求，其次采取对钢包进行钙处理或者微合金处理，进一步提高钢水的洁净程度。

3 应用效果

在炼钢生产全程中实现钢包自动加盖有效地减少了钢包周转过程的热损失，同时保证了钢包中钢水的温度趋于稳定，有助于炼钢生产提高质量并且降低生产成本，钢包全程加盖后的应用效果主要体现在以下几个方面：

1）钢包全程加盖能够起到对钢水的保温作用；并且能够降低钢水出炉温度。柳钢转炉加盖出炉钢温度较之不加盖降低了15℃左右，柳钢转炉加盖后，出钢过程中的温度损失降低4℃，钢包运输过程中温度损失减少15℃左右，全程温度损失减少19℃左右。钢包加盖后起到的保温作用还有效的减少了包内钢水的冷却作用，免除了连铸过程中对钢包的预热过程，可实现低过热度浇注，有效提高合金收得率，降低钢包废钢率和保温剂的使用率，节约了经济成本。

2）钢包全程加盖有助于延长钢包的使用寿命。连铸浇注完毕后，包盖悬挂在铰链上，钢包可实现带盖倒渣和回浇余。减少了对钢包的清理需求，同时翻铸余更加干净，降低了残渣量。钢包自动加盖降低了对包内耐火材料的机械损伤，因此提高了钢包的使用寿命。柳钢实现钢包全程加盖后，转炉出钢口寿命提高了5炉以上，钢包寿命延长至95炉。

3）钢包全程技改有助于减少LF炉的升温时间，减少RH、CAS的OB频率及时间，同时降低了废钢的产生率，有效提高了炼钢效率和质量。除此之外，采用钢包全程自动加盖可以节省钢包服务区的空间，减少人力劳动，降低人力成本。

4）钢包全程加盖有助于炼钢厂的节能减排，一定程度降低生产成本，增加收益。钢包全程加盖后，转炉出钢温度升高，降低吹氧升温的吹氧量，降低了氧气能源的使用。若采用焦炉煤气升温模式，则可降低炼钢厂眼气排放，起到节能减排的效益，有助于炼钢厂的可持续发展。除此之外，柳钢实现钢包全程加盖后，降低吨钢成本10元左右。同时由于炼钢质量的提升，进一步提高了吨钢实际收益，能够有效提高炼钢厂的经济利益，实现企业的经营目标。

如表1所示，柳钢采用全程钢包加盖节能系统后，所产生的经济价值体现。