提升钢包经济技术指标的实践与探讨

史 锋

（山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂， 山西 太原 030002）

1 钢包概述

钢包作为炼钢企业运输钢水的重要工具，不仅影响炼钢厂的安全生产和均衡稳定，还影响着钢水的洁净度和产品质量。因此，提高钢包使用寿命，确保其关联经济技术指标，也是钢厂一项重要任务。

2 钢包包龄

钢包承担着接收钢水、储运钢水、精炼钢水、浇铸钢水的重要任务。随着钢产量不断增加，炼钢节奏不断加快，以及炉外精炼技术的不断发展，钢包寿命需求进一步提高，这就要在钢包砌筑和使用条件上下功夫。

2.1 钢包砌筑

2.1.1 永久层浇筑

先在钢包壳内壁贴一层纤维隔热板，将胎模上均匀涂刷一层油脂并覆盖塑料薄膜后安装胎模，胎模放置要平稳、牢固，之后从四周均匀加入永久层捣打料，使用振动器充分搅拌，直到完全泛浆。永久层要求一次性施工，自然养护一定时间，使水分均匀挥发，永久层形成骨架，脱模后用小火烘烤，待永久层达到一定强度，再大火烘烤至最佳强度，为工作层砌筑创造良好的条件。

2.1.2 工作层砌筑

工作层砌筑过程座砖放置要保证四边平行，周围捣打缝留宽80～120 mm，包底砖与座砖平行垂直，砖缝小于1 mm，包底砌筑完成后，在座砖周围和包底砖四周接缝处灌料填充，每块座砖的接缝要一次施工完毕；包身熔池砌筑第一层前，平铺一层干料找平，然后从钢包耳轴部位开始砌筑，砌筑时借助水平尺等工具保证平整，每砌3～4块砖后用橡皮锤敲紧，减少砖缝；第二层以上垂直的砖缝要错开，砖的表面要清理干净，上下层错位不得大于10 mm；合口砖的位置位于钢包耳轴偏45°两侧，一环砖没有合口前，最多允许再起一环；每砌完两层砖要将合口砖位置调整至另一侧，相邻两层合口砖要相互错开在两块砖以上；合口砖大头、小头尺寸必须大于对应整砖尺寸的1/2；合口后使用专用工具撬紧，背缝用泥料填实；用自流料灌注座砖及包底四周时，严禁将料直接倾倒在包底砖上；在吊运钢包砖、泥料、砌筑平台等物品时严禁磕碰已砌筑完的工作层。

2.2 材质与工艺条件对钢包寿命的影响

2.2.1 材质

永久层浇注料材质、钢包砖材质、辅料材质也是影响包龄的重要因素。

如：洛耐院、宝钢合作开发的铝镁碳钢包砖在宝钢300 t连铸钢包上使用，包龄从使用一等高铝砖的20多次，提高到80次以上，最高达到126次；鞍钢三炼钢200 t钢包，使用铝镁碳砖，平均寿命64次，最高达到73次。全国许多炼钢厂，根据本企业的实际情况，陆续提升永久层浇注料材质、钢包砖材质以及辅料材质，使钢包的寿命显著提高。

2.2.2 工艺条件

工艺条件的变化对钢包寿命的影响很大，钢种、钢水温度、精炼时间等因素对钢包寿命产生影响，尤其是在RH、VOD、LF等钢包精炼过程会受到很大的考验，主要表现在：受到强大的电弧辐射引起的包衬材料熔损；炉渣侵入，使耐火材料表层变质，耐火度降低，引起熔损和剥落；温度急剧变化，钢包在线浸泡时间过长等。

因此要求耐火材料必须具备以下特点：耐高温，能经受高温钢水长时间作用而不熔融软化；耐热冲击，能反复承受钢水的装、出而不开裂剥落；材料耐熔渣的侵蚀，能承受熔渣对钢包内衬的侵蚀作用；安全系数高，要求钢包在使用过程中间不发红、不漏钢，保证安全作业；钢包内衬具有一定的膨胀性，在高温钢水作用下，内衬之间紧密结合成为一个整体；具有足够的高温机械强度，能承受钢水的搅动和冲刷作用。钢包在使用时，钢壳温度不能过高，以防止钢壳变形及保证在钢包周围工作的人和设备的安全，通常要求不大于300℃。钢包包壳的温度要小于包壳材质的蠕变温度，一般应小于300～350℃（普碳钢的蠕变温度300-350℃，合金钢的蠕变温度为350～400℃）。目前，由于冶炼低碳钢、超低碳钢和提高钢包寿命的需要，炉外精炼钢包工作层主要以镁碳砖为主，使钢包寿命得到大幅度提高[1]。

3 钢包自开率

钢包自开率也是炼钢厂的一项重要质量指标，若钢水不能自动开浇，引流就会影响到钢水质量，引流不开造成断浇回炉还会影响生产的顺行。引流砂材质、加入方式、使用条件是影响钢包自开率的关键因素。

钢包自然开浇是指钢包滑板打开后，钢水自动从钢包中流出。基本原理为钢水与引流砂接触后，高温钢水会使上部引流砂形成很薄的烧结层，打开滑板时，烧结层下面的引流砂受重力作用，沿着下水口流出，使烧结层成为空壳，随后在钢水静压力作用下，钢水破壳自动流出。

3.1 引流砂材质的选择

目前钢厂普遍使用的引流砂是铬质的，其自动开浇率较高，主要成分是铬矿砂、石英砂和一定量的添加剂。引流砂接触钢水后，一般形成熔融层、烧结层、松散层三层结构。熔融层是由于引流砂接触钢水后被高温钢水熔化所产生，不易过多，因此要求铬质引流砂具有较高的耐高温性能。烧结层处于熔融层下方，也是由于高温烧结形成，可以防止钢水不断向下渗透，自然开浇的过程就是依靠钢水的自重产生压力将烧结层压破的过程，要求烧结层不易过厚，有较高的烧结温度。松散层要求颗粒配比适当，流动性好。引流砂粒近似圆形最好，流动性好、热导率低、膨胀值小、不易炸裂。总的来讲，在选择引流砂时，要求引流砂干燥度、流动性好、化学稳定性强、隔热性能优、烧结性适度、耐火度高。

3.2 引流砂加入方式

引流砂通过有升降装置的导管加入，不但保证了加砂量，还能保证定位加砂，将周围废渣带入水口的机会小，容易堆积形成锥形，自然开浇率较高。但实际操作中，灌砂人员为了减少劳动量，快速加砂，经常采用投掷方式，不仅不能堆成锥形，定位、定量难以保证，还经常将废渣带入水口，这是造成自然开浇率低的一个重要原因，不容忽视。

3.3 操作过程的影响

3.3.1 钢包上水口的清理

上水口内部冷钢清理不干净会减小上水口的直径，影响引流砂的加入及下降速度；水口座砖周围的废钢清理不干净，钢包在线烘烤时随着钢包温度升高，废钢会黏接引流砂，阻碍引流砂流出；钢包热修完毕正包过程中其它部位废渣会掉入水口，与引流砂混合，形成强度较大的凝固块，堵塞水口；滑板安装完毕，多余泥料清理不干净也会堵塞水口；安装新上水口时不烘烤就直接加砂，上水口未完全干燥，水分与引流砂结合导致烧结层增厚。基于上述原因，钢包热修过程中应重点关注以下几点：水口及座砖周围的废钢要清理干净；滑板安装完毕，要将多余的泥料清理干净，用风管彻底吹扫；灌砂过程中要仔细检查水口有无异物，如有异物或不能确认，必须翻包操作，再次确认水口后再进行灌砂操作。

3.3.2 生产条件的影响

钢包上线温度、钢水出钢温度、出钢时钢流方向相对钢包水口的位置都是影响钢包自开率的因素。

通过对烤包器的改造和优化烘烤方式，保证钢包上线温度，对提升自开浇率有利。引流砂由于其性能和材质的局限性，在无法改善引流砂质量和减薄烧结层厚度的情况下，不出高温钢和低温钢，出钢过程不要直接对着水口及座砖区域，减少出钢过程对引流砂的冲刷。另外生产节奏、钢水在钢包中的滞留时间、精炼停止底吹到连铸开浇的镇静时间等也会不同程度地影响到钢包的自开浇率。例如太钢炼钢二厂北区不锈钢生产线，当前自开率在98%左右，但是当钢水在线时间超过4 h30 min后，引流率升高20%，自开率下降到78%左右；当镇静时间控制在30 min左右的时候，自开率在98%以上，当镇静时间超过40 min后，引流率大幅升高30%，自开率下降到75%左右。

4 钢包底吹畅通率

钢包底吹不畅会造成延长钢包在精炼工序的处理时间，也会导致二次升温或倒包，影响钢包正常使用和产品质量，确保钢包底吹通畅率也是钢包的一项重要质量指标。

4.1 底吹漏气

钢包上线前必须认真检查底吹管线是否有裂缝、沙眼，底吹管快速接头是否牢固。底吹管线与底吹芯之间软管是否破损，软管与底吹芯尾管丝扣是否拧紧等，上线使用过程中也要定期进行巡检和点检。

4.2 底吹清理不到位

底吹操作工清洗底吹作业时，要将底吹芯表面及周边覆盖的钢渣清理干净，否则由于钢渣未被清理干净，堵塞底吹芯狭缝通道，影响钢包底吹的畅通。

4.3 底吹狭缝渗入钢水

由于底吹气源切断，管线压力突然放散，透气砖气室内的巨大压力瞬间为零，形成负压，使钢水吸进底吹砖的狭缝内，当达到一定的深度，钢水形成钢片，堵塞了狭缝通道，造成底吹芯透气流量偏小。目前主要采用底吹延时关闭装置和在钢包尾管加装逆止阀等措施防止底吹狭缝渗入钢水。

4.4 钢包温度低

钢包温度低，尤其是包底温度较低的情况下，当钢水进入钢包，在底吹芯低于周围座砖的区域，钢水会渗入底吹狭缝结冷钢或在底吹芯表面形成一个较厚的钢壳，阻碍底吹气体流出，影响底吹效果。因此，钢包上线要保证钢包温度不低于850℃。

4.5 生产节奏

钢水在线滞留或在精炼工序处理时间较长时，也会影响钢包底吹畅通率。反之，如果钢包底吹不畅严重，又会造成生产中断，打乱正常的生产秩序，甚至影响到了安全生产。

5 结论

提高钢包寿命，可以降低钢包上下线频率，减轻冷修作业人员劳动强度，对于有效降低炼钢成本，促进生产稳定顺行，具有很强的现实意义。根据目前的实际状况，主要有以下的工作方向：一是选择优质的战略供应商，提供高品质的钢包砖、辅料和辅件；二是选择管理良好，专业过硬的砌筑人员队伍；三是做好钢包上线前的烘烤管理工作，钢包上线温度务必达标；四是使用过程中坚持逐一排查包况、包底、熔池、渣线及包口状态；五是高度关注钢水温度以及钢水在钢包中的精炼处理时间、滞留时间等；六是钢包异常状态及时下线检修，坚决杜绝带伤使用、冒险使用，钢包使用人员要克服侥幸心理，从源头上预防钢包事故的发生。