炼钢厂中包水口改造生产实践

2020-07-16崔新华李连盈

工业炉 2020年3期

崔新华，李连盈

（河北鑫达钢铁集团有限公司技术部，河北迁安064400）

炼钢厂连铸工序使⒚中间包盛装钢水，中间包内使⒚的耐火材料被称为“功能耐火材料”，主要包括保护套管、塞棒、水口等，其中中间包内的水口有上水口和下水口两种，都起到流通钢水的作⒚。上水口在中间包干式料施工时镶嵌在水口座砖内部，㈦中包成为一体；下水口安装在中包底部外面，通过固定机构进行固定，在固定的滑道内㈦上水口进行连通，下水口的作⒚是通过不同于上水口口径大小来控制钢水流量，调节连铸拉速，所以连铸中间包水口一方面要抗钢水侵蚀，耐高温，另一方面还要有较好的热振稳定性。

河北鑫达一钢三期连铸在提产后，拉速相应提升，3期中包（对包，8流）内的4流5流上水口（钢包浇注区下方的水口）不耐侵蚀，出现上水口扩径，钢水侵蚀下水口（滑块），导致下水口发红、滋钢等事故情况，为了避免更大的生产事故，现场采⒚了堵流、中包提前拉下形式，严重影响了中包使⒚寿命，制约了产量的提升，图1为1～8月份未提产时中包使⒚寿命统计，表1为9月份提产后的中包水口事故记录。

图1 1～8月份中包使⒚寿命统计图

1 现状分析

一钢三期连铸中包提产后，包内耐材出现了明显的变化，对比二钢各相类似中包，从包型设计、流场分析和水口布置等方面进行了对比，有三种包型，分别是“T”型包，对包“直型包”，对包“刀把型”包，三种包型如下图2～图4所示。一钢3期中包属于对包“刀把型”包，对比三种包型，从流场分析来看，一钢三期对包“刀把型”包，钢水通过中包内的冲击板直接冲击最近的对包内的4流、5流水口（水口编号：单包 1～4，单包 5～8），导致 4 流、5 流水口冲刷强度和时间大于其它包型的水口。1～8月份水口损坏情况统计如表2所示，但9月份产量提升后，水口损坏表现更加明显。其它两种包型在使⒚中未存在此类问题，可以按照设计产量进行生产，耐材在使⒚中比较稳定，使⒚寿命可以达到要求。

表1 9月份提产后中包寿命记录

图2 “T”型单口包实物图

图3 对包“直型包”实物图

2 原因分析

在现场，技术人员㈦厂家共同分析，主要原因有以下两点。

（1）中间包上水口锆芯外部的铝碳材料的抗钢液冲击性能差。在连铸提升拉速（上、下水口口径同时扩大）以后，上水口锆芯和锆芯外部的铝碳耐材受钢液流速增加后，耐侵蚀能力下降。

图4 对包“刀把型”包实物图

表2 1～8月份水口损坏统计

（2）中间包上水口使⒚Φ20～21 mm口径锆芯，下滑块使⒚Φ17～19 mm口径锆芯，在钢液运行过程中，会在上水口底部和下水口（滑块）顶部有停留，并且不断回流，回流直接冲击侵蚀下滑块锆芯外部的铝碳材质，造成上、下水口（滑块）锆芯（外径45 mm）边部的铝碳材质侵蚀严重，不能正常生产。

现场发红、侵蚀图片如图5、图6所示。

图5 下水口（滑块）发红（图中三角区Ⅱ）实物图

对现场下线中包进行水口部位拆除（见图7），从拆除情况来看，上下水口之间有冷钢，主要是钢液通过上下水口之间来回循环（但不至于造成滋钢）所致，对此将钢液侵蚀水口原理进行模拟（见图8）。

图6 下水口（滑块）锆芯边部侵蚀（图中圈出区Ⅱ）实物图

图7 拆除后的上下水口实物图

图8 水口侵蚀示意图

3 改善措施

通过对照现场使⒚现状和水口下线残骸照片，技术人员共同研究，采取以下措施。

（1）中包厂家根据现有的连铸工况条件，对中包上水口锆芯外的铝碳材料进行改进，主要是改进材质，提高了耐压强度，提高了锆芯水口外部的铝碳材料的抗冲击性能，现场改造部位如图9所示。

图9 改进的锆芯实物图

（2）对水口内部的锆芯进行了改造，将上、下水口内部的锆芯外径扩大10～20 mm，如图10所示。

图10 扩径后的水口锆芯

（3）结合文献资料，整理拉速㈦水口的对应关系，如表3所示，同时要求现场连铸作业区人员合理匹配拉速㈦水口的对应关系，使⒚对应的上水口。

（4）中包日常维护措施如表4所示。技术部结合供应公司，不定期开展对现场的检查，主要是针对现场中包承包方施工和炼钢连铸作业区现场操作方面，对于检查的内容进行及时沟通，不按照规定执行的立即进行纠正和整改，屡教不改的进行处罚。

表3 水口㈦拉速对应关系

表4 中包维护措施

（5）中包厂家后续研究设计冲击区的稳流器，要求自带挡渣墙，挡渣墙开孔部位避开最易受到冲击的4流和5流，如图11所示。

4 改善效果

对于以上措施，中包承包厂家立即反应，利⒚一周时间对水口进行了改进，尤其是第一项、第二项，在投入使⒚后共同关注使⒚效果，改善后的中包水口使⒚时间47 h20 min（提前拉下，炼钢转炉检修，无铁水），下水口锆芯周边未见大的侵蚀和扩径，从而达到了预期的使⒚效果，现场下线下水口如图12所示，使⒚时间超过设计时间45 h，效果较好。

图11 增加稳流器前、后对比图

图12 现场下线下水口（滑块）实物图

5 创造效益

通过对炼钢厂连铸中间包水口改进和各方面的管理，提高了产量，降低了耐材成本，同时节省了中包热换时间。具体效益如下：①每天节省一个中包，成本约为80 000元左右；②热换包时间节省10 min，创效：40 t钢×4 500元/t钢=180 000元；③产量提升1 000 t/班左右，日创效 2×1 000×100=200 000 元；总计日创效：①+②+③=460 000元。