连铸中间包热快换工艺实践

2019-10-21尹帮伍刘光勇田伟光徐佳林陆海飞

科技风 2019年6期

尹帮伍刘光勇田伟光徐佳林陆海飞

摘要：结合生产实践，针对快换前中间包的烘烤、钢水温度条件和热快换操作过程等重要环节做了详细阐述，并对快换中包技术实施前后的技术指标进行了对比。采用快换工艺后，公司炼钢二厂单个浇次304不锈钢连续浇铸270炉，线上热换13个中包，连续浇铸重量达19426吨，长度达9956米。换包成功率达到100%，减少了铸机停机次数，提高了铸机产能。

关键词：连铸;中间包;热快换

1 绪论

连铸是粗钢生产的重要环节，生产效率的高低决定产量的多少。随着厂内304不锈钢产量任务的不断提升，生产节奏不断加快，受限于中间包和水口耐材寿命的影响，原单浇次只能生产20炉左右，停浇后重新组模放引锭至少间隔1个小时，极大地影响了效率和产量，同时产生大量头尾坯及切除废料，影响了铸成率。为确保铸坯质量，减少因中包耐材侵蚀以及包盖浇注料剥落对钢液洁净度的影响，[1-3]同时提高连铸机作业率，增加产能，降低生产成本，在中间包达到一定的使用寿命后，通过采用快速更换中间包技术，实现连铸生产不断浇，为公司提产增效奠定了良好的基础。

2 连铸机生产流程和主要技术参数

现有1台单机单流板坯连铸机，主要用于浇注生产304不锈钢板坯，其主要工艺参数及装备特点如表1所示。连铸机生产流程主要为：钢包水→钢包回转台→中间包→结晶器→弯曲段→扇形段→切割辊道→输送辊道→固定挡板。钢包回转台安装在连铸机车间的浇铸平台上，用于接受并支承由天车吊运来的钢包，通过传动装置将钢包旋转180°，转至钢水浇注方位，升降机构使钢包降到浇注位置，实现连铸机的多炉连浇;中间包是用于承接钢包内的钢水，再将钢水分配给结晶器的中间储存容器，它具有储钢、稳流、缓冲和分渣等作用，它可以贮存一定量的钢水以保证更换钢包时能够继续浇注;中包车在预热位完成中间包的烘烤，在浇注位接受钢包长水口流来的钢水，并通过浸入式水口浇注到结晶器内;结晶器是连铸机中的铸坯凝固成型设备，其作用是将连续不断地注入其内腔的钢液通过水冷铜壁强制冷却，导出钢液的热量，使之逐渐凝固成为具有所要求的断面形状和一定坯壳厚度的铸坯，带液芯的铸坯被连续不断地从结晶器下口拉出。

3 中间包热快换的准备和操作

3.1 中间包的加热

中间包和浸入式水口的充分预热是快换中包能够成功的前提条件。合理的中包烘烤制度不仅能保证中包上线烘烤质量，避免塌料事故发生，还能优化热换节奏，缩短烘烤时间，节约燃料。根據炼钢生产节奏，规划好热换时间段后，提前5个小时将带塞棒控制的砌好内衬并晾干的中间包，用天车和中间包吊具将其从维修台调运到浇铸平台，放置在中间包车上。中间包及车置于预热工位。中间包塞棒系统油缸和浸入式水口必须固定在中间包各自不同的位置上。将中间包车准确地移动到预热位置，按照烧嘴的位置对中中间包，接着转动烧嘴，调整转动位置，然后点燃火苗，开始中间包的预热。备用中间包先用小火以4℃/min的升温速率从室温烘烤预热至300℃，以便蒸发自由水;保温30min后，将火调至中火烘烤，以10℃/min的升温速率快速加热到800℃，进入高温区，避免塞棒发生氧化，[4]同时排除涂抹料中的结晶水。之后再调至大火烘烤，保证换包前备用包烘烤温度在1100℃左右，其升温曲线如图1所示。在烘烤过程中要检查中间包，防止中间包内衬塌落，堵塞中间包上水口。在大火烘烤期间，利用风机的抽力，将中间包的热量抽引下来，烘烤水口。[5，6]烘烤时间约为60min左右，并要保证在快换前烘烤至900℃以上。

3.2 钢水温度的控制

热快换中间包时钢水的温度对快换的成功与否起着重要的作用。中间包开浇第一炉，包内衬温度比钢水温度低很多，吸收钢水大量的热，钢水温降过快，容易发生“垫棒”、结冷钢，[7-9]影响中间包开浇;钢水温度过高，对快换有利，但会给生产组织带来负面影响，如LF炉升温时间长，电极消耗高。因此，热换中包炉次钢水温度要比正常供钢温度中上限高出10～20℃控制为宜，以304不锈钢为例，控制大包钢水上台温度保证在1550℃～1555℃，压钢水时间不得超过12min，并且保证热换钢包是正常运转包况良好的钢包，禁用新包、冷包和中修包。

3.3 快换操作

热快换中包操作过程中，时间是关键，掌握不好，中间包降温、结晶器液面凝固使得铸坯连接不好，连铸机滞坯拉不动，造成冻坯事故。因此，在实施中间包快换操作前，必须进行数次模拟演练，确定各环节时间和衔接，有关人员配合默契，操作熟炼，尽量缩短更换时间，控制在3min以内。图2为中包快换操作流程示意图。

钢包接近浇注末期，将钢包水口关闭。钢包被升起到最高位置，新的钢包被旋转到浇注位置。操作长水口机械手将长水口放在相应托架上，长水口机械手转到等待位置。测量中间包内钢水深度，确认实际钢水量和渣厚情况，并及时通知浇钢工。

中间包内的钢水重量达～20吨时，拉坯速度必须按照一个缓慢的斜坡降低到0.6m/min，并逐渐向0.4m/min靠近。随着中间包钢水重量的减少，必须将一根钢棍伸入中间包来测量中间包中钢水的液面和钢渣液面，以避免使钢渣流入结晶器。[10]当中间包液面达到～400mm，拉速降至0.6m/min时，结晶器液面控制方式由自动变为手动。

将预热待机的中间包烘烤烧嘴熄火，升起烘烤器，将中间包升到高位后，将中间包车开到距离浇注位50cm等待。同时，对结晶器去除渣圈，并覆盖上新的保护渣。当中间包液面剩余200mm时，关闭塞棒、关闭浸入式水口，拉速以0.2～0.3m/min继续拉坯。中间包快换结晶器尽量采用高液位，当液面距结晶器上口～400mm时，停止拉坯，扇形段驱动辊停止旋转。

关闭塞棒后，及时将浇注位中间包车上中间包上升到上极限位后快速离开浇铸位置;同时将待机位置的中间包车运行到浇注位置。两个中间包车应同时同步运行以节省时间。中间包高位时，进行对中，下降过程中注意观察，不要碰撞水口，到低位后进行微调对中，同时观察水口插入深度。将浇注位上的钢包装上并压紧长水口，连接钢包长水口并打开钢包滑动水口，钢水开始注入中间罐。为了节省时间，这些操作必须与将中间包调整到结晶器上方的操作同时进行。

中间包浇钢人员做好开浇准备，钢包钢水开始注入中间包后，观察中间包称重指示，当中间包中钢水重量达到规定量或规定时间时，打开中间包塞棒，先小流后大流向结晶器中浇铸，[11]操作人员密切注意中间包开浇情况，同时注意结晶器内钢水凝固情况。当中间包钢水重量达到～6t，结晶器内钢水液面涨到离结晶器上口150mm时，手动启动拉矫驱动，以0.2m/min的速度进行拉坯，2min后拉速升到0.4m/min。交接部出结晶器下口后，手动升速至0.6m/min。同时，液面检测装置自动投入使用。自动升速至目标拉速，中间包快换过程结速。

3.4 快换中间包异常情况应对措施

中间包快换过程中，铸坯在连铸机里的停止时间为2～3min，最长不超过3.5～4min，如果停止时间超过约6min，则必须放弃中间包更换，而进行拉坯或重拉坯。超过8min则不许拉钢，按冻坯处理，以防损坏设备。随着中间包更换的铸坯连接段可以用火焰切割机切掉。当长度小于0.8m，能够放入切头收集装置。如果长度更长，则不能放入切头收集装置，需要和定尺板坯一起运出线外，人工切割。

4 应用效果

炼钢二厂于2017年11月成功实现连铸中间包热换，间接为公司创造了巨大的经济效益（见表2）。截止今年9月份，连铸中包热换累计400余次，成功率高达100%。单个浇次304不锈钢连续浇铸270炉，连续生产139小时，线上热换13个中包，连续浇铸重量达19426吨，长度达9956米，創造了厂内304不锈钢生产的新纪录。

5 结语

生产实践证明，通过采取以上系列措施，公司炼钢二厂的中间包快换水平得到了提升，快换成功率达到100%，确保了生产有序开展。连铸中间包热换工艺很大程度上提高了铸机的产能，减少了铸机的停浇次数，减少开浇原材料的浪费，减少切损的产生，钢水的收得率也有所提高;实现了产能和效益的最大化，在一定程度上实现了节能降耗的目标。

参考文献：

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