影响中间包铸余自然分断因素及应对措施

2022-06-11邱荣军马鞍山钢铁股份有限公司第四钢轧总厂安徽马鞍山243011

安徽冶金科技职业学院学报 2022年1期

邱荣军(马鞍山钢铁股份有限公司第四钢轧总厂安徽马鞍山 243011)

中间包是一种连铸生产过程中的工序容器，钢水注入中间包后由其分流到结晶器进而形成铸坯。中间包作为冶金反应容器是提高产量及质量的重要一环，无论是保障连铸操作顺行，还是保证钢液品质符合用户需要，中间包的作用都是不可忽视的。为了确保浇铸安全，在中间包停浇时会保留一定量的钢水(防止中间包卷渣)，这些钢水称之为中间包铸余。中间包铸余通过翻包机将中间包和铸余分开时，铸余自然断裂成4断称为自然分断。铸余自然分断后可直接运往废钢间回收，若不能自然分断，则须烧氧切割为小块后再装车回收，易造成钢铁料消耗偏大，同时烧氧切割所产生的大量废气、烟尘也会对厂房环境造成污染，影响员工身心健康。

1 影响因素分析

2020年1月某厂共有265块铸余不能自动分断，对不同类型的问题按块数进行了原因分析，详情见表1。

表1 未自动分断原因分析

从表1可知，不能自动分断的265块铸坯，其主要原因是中间包铸余高，共226块，占比高达85.28%，是导致不能自动分断的主要问题，产生铸余高的主要原因在于中间包停浇高度手动测量误差和中间包结构缺陷。

1.1 测量误差

目前要求在停浇前测量中间包液位，采用测量杆自最外侧烘烤孔垂直插入钢水，如图1所示。当触碰到中间包包底后取出，测量杆上的粘钢高度即为中间包钢水液面高度。

现阶段工艺要求，手动测量时，在测量值370 mm时进行停浇作业，但是在对冷却后的铸余厚度进行实物复测时，发现实际测量厚度在200 mm-500 mm，与控制标准370 mm±30 mm相差较大，这主要源于每个工人的技能水平不同，另外由于保护渣的覆盖，对识别钢水液面的准确度有误差，造成现场工人很难精准判断钢水液面高度。

1.2 中间包设计不合理

通过水模拟研究发现该中间包在通钢量2.5 t/min的条件下中间包起旋高度在200 mm，所以为了防止卷渣，保证安全停浇，我们需要中间包液位控制在200 mm及以上，另外为了能够自然分段，需要控制液面在挡坝上沿以下。然而原始的中间包结构挡坝处未开槽，当钢液低于挡坝上沿时，由于挡坝的阻断，没有钢水补充，在现有的通钢条件下，容易引起钢水卷渣，产生漏钢风险；另外没有钢水补充，留给现场工人的操作时间短，很难安全精准控制中间包铸余(图1)。因此工艺要求工人操作时中间包铸余要平均控制在10 t以上，以保证生产稳定。

图1 测量液位高度位置示意图

2 对策实施

2.1 提升测量设备精度

加装新测量装置并更改测量方法，采用连续中间包测温(图2)。将测温点埋在距离中间包底部250 mm位置(当液面小于挡坝高度即可保证铸坯自然分断即液面距离包底高度≤400 mm，同时为了方式中间包卷渣现象液面距离包底高度必须≥200 mm，综合考虑在保证中间包不发生卷渣停浇情况下尽可能降低铸余多浇铸铸坯，将位置定位250 mm)，当钢水超过250 mm，温度约为1500 ℃左右，随着中间包钢水浇铸，钢水露出测温点，测温点测量的温度大幅降低。

图2 连续测温探头安装图

当中间包钢水量≤30 t时，温度梯度值超过0.3 ℃/s，在现场电脑操作画面弹出对话框提示中间包液位低并立即关闭中间包，进行停浇作业。

分别对30个浇次铸余厚度是否超过250 mm进行判断，根据翻包后实测铸余厚度发现使用新测量液位系统判断停浇，其中26组铸余厚度在200 mm-250 mm之间，基本满足中间包铸余自然分断的要求。

2.2 中间包结构优化

综合各种现场实际，认为进一步提高中间包自然分断，一方面可以通过提高挡坝的高度，另一方面可以对中间包挡坝进行底部开孔，如图3。但是增加挡坝高度，会改变中间包的流场，致使塞棒区域中间包表面流速增加，引起卷渣风险，影响钢水洁净度。综合数模和水模拟实验，结果见表2所示，挡坝底部开孔，平均停留时间和死区体积分数并没有大的改变，通过该方式能够对后期浸入式水口周围钢水进行补充，防止中间包卷渣，给现场工人容留充分的操作时间，且对中间包流场影响较小。