提升异型坯连铸机中间罐寿命的研究

李 亮，冯振亮，李 帅，董 健，田 川

(1.日照钢铁有限公司型材制造部连铸工场，山东 日照 276806；2.中国重型机械研究院股份公司，陕西 西安 710032)

提升异型坯连铸机中间罐寿命的研究

李 亮1，冯振亮1，李 帅1，董 健1，田 川2

(1.日照钢铁有限公司型材制造部连铸工场，山东 日照 276806；2.中国重型机械研究院股份公司，陕西 西安 710032)

针对异型坯连铸机中间罐寿命偏低这一现状，结合异型坯连铸机中间罐的现场使用状况，经过大量的数据分析，围绕材料的选用、现场施工及管理改进、中间罐烘烤等多方面因素，改进保温层和工作层，优化干式料，增加稳流器以提升长水口冲击区寿命，并优化中间罐砌筑施工规范。工业应用数据证明，中间罐寿命得到提升。

中间罐；干式料；冲击区；寿命

0 前言

日照钢铁集团型材制造部炼钢区有两座顶底复吹转炉、两座LF炉、两条3机3流异型坯连铸机以及大、小型钢生产线各一条。 自2015年以来，随着管理的完善、人员素质的不断提升，中间罐寿命低成为连铸生产和成本控制的主要制约环节，强行提高中间罐在线使用寿命，造成中间罐穿钢等恶性事故的风险较大，生产稳定及成本可控性差，作业率相对较低。几个钢铁公司的异形坯连铸机寿命如表1所示。

根据2015年全年下线中间罐进行问题汇总资料，通过对寿命不达标中间罐进行现场使用跟踪，发现造成中间罐寿命偏低的主要原因有：中间罐烘烤效果差、包壁温度高、稳流器寿命低、中间罐现场施工不规范等。

表1 2015年上半年中间罐平均寿命同行业对比

1 中间罐烘烤工艺优化及上线使用

1.1 中间罐烘烤工艺优化

投产初期，由于中间罐上线前预热及在线烘烤时间控制不规范导致中间罐升温较快，升温曲线不合理导致包衬烘烤温度不均匀。烘烤过程中极易导致中间罐衬出现轻微裂缝，在浇注过程中出现中间罐罐壁塌料。通过对中间罐烘烤时间规律的优化，改进了中间罐预热装置。在规定时间内及时测量包衬温度，设专人负责调整火焰大小；同时，在预热过程中为防止热量的散失，采用加盖保温措施。烘烤时间按如下要求进行控制

小火0.5～1 h：温度400 ℃左右；

中火0.5～1 h：温度800 ℃左右；

大火2 h以上：温度大于1100 ℃。

注意事项：中间罐做好后无须长时间烘烤，仅需在用前将罐烤红烤透即可。总烘烤时间超过12 h或中途停止烘烤的中间罐禁止使用。烘烤后的中间罐如果不能及时使用，必须报废，重新进行施工。加料高度低于永久衬50 mm，防止包盖压塌工作衬。采取以上措施后，中间罐预热及在线烘烤过程中温度均匀，未再发生包衬开裂现象，优化后的温度曲线如图1、图2所示。

图1 中间罐预热温度曲线

图2 中间罐在线烘烤温度曲线

1.2 制定中间罐上线后正常使用规范

(1)正常投入使用时，中间罐浇铸采用满包浇铸，中间罐覆盖剂均匀加在中间罐液面上，防止覆盖剂加入不均造成中间罐内衬渣线侵蚀不均匀。连铸浇铸过程中钢渣勤排，整体渣层厚度控制在80 mm以内。

(2)加强与生产计划处的联系，减少因排产不合理造成的中间罐寿命低。

(3)连铸浇钢操作时严格执行操作标准，加强操作管理，杜绝生产事故造成中间罐寿命达不到规定时间而下线。

2 中间罐耐材理化指标优化

根据现场中间罐使用情况分析，造成包壁温度高德主要原因是渣线处侵蚀严重，中间罐保温性差、温降快导致上钢温度不稳定，温度及拉速的调整加剧了中间罐包壁耐材的侵蚀。

2.1 改进保温层和工作层

由过去的硅酸铝保温板更换为纳米绝热保温层，它具有施工方便、壁薄且保温性能好、线收缩小等优点；中间罐工作层采用高纯镁质干式料，可以达到洁净钢液的目的；该设计在保证中间罐有效容积的前提下，安全、洁净、最大限度降低中间罐钢液的温降，纳米绝热板的主要成分Al2O3+SiO2，含量90%,800 ℃时的导热系数为0.06 W/(m·k)。

2.2 优化干式料

现阶段影响中间罐寿命的因素主要集中在:

(1)干式料渣线不耐侵蚀，不到30 h，渣线处就被浸蚀穿透。

(2)稳流器寿命低，效果差需要加强，24 h左右稳流器底部及四周渣线几乎被蚀穿，不能再继续使用中间罐，否则中间罐有穿包的风险。

干式料由原来的普通中档镁砂改为镁含量为96%的电熔镁砂，同时添加氧化铝微粉与电熔尖晶石细粉，通过引入尖晶石并与反应生成尖晶石来增加干式料的抗渣浸蚀能力。表2是干事料优化后的主要成分。图3a与图3b分别为干式料优化前使用30 h和改进后使用50 h后的浸蚀状况对比，可以看出，优化后干式料耐蚀性大大提高。

表2 干式料主要成分组成 %

成分MgOAl2O3Fe2O3中档镁≥95电熔镁≥96≤0.3≤0.9电熔尖晶石≥21≥70≤0.3氧化铝微粉≥99.5≤0.03

图3 干式料改进前后工作层侵蚀情况对比

2.3 钢液流动冲击区域镶嵌渣线板

一个中间罐在冲击区渣线部位增加两块50 mm厚度，700 mm2的渣线板，减缓熔渣对工作层渣线的侵蚀。渣线板采用与工作层材质类似的镁质浇注板，渣线板在中间罐中的安装位置如图4所示。

图4 中间罐钢液流动冲击区镶嵌渣线板

3 增加稳流器提升长水口冲击区寿命

稳流器是安装在中间罐底部用来稳定钢包长水口钢业冲击区域的钢液流动，防止钢渣卷入钢液造成连铸坯内部质量缺陷，它能够减少钢液喷溅,促进夹杂物上浮，是降低减缓钢液对冲击区附近工作层冲刷的功能性耐火材料。

在多炉连浇过程中，稳流器缓解了大包长水口铸流对中间钢水液面的强烈冲击，中间罐钢水液面平稳。钢水沿着钢、渣界面流动，缩短了夹杂物上浮的距离。稳流器将钢包铸流冲击所引起的强烈涡流限制在局部区域，减少了钢水卷渣的机率， 同时，减小中间罐液面波动也有利于渣线位置工作层使用寿命的提高，普通冲击板与稳流器钢液流动比对如图5所示。

图5 普通冲击板与稳流器钢液流畅比对示意图

针对中间罐冲击区附近涂抹层受钢水冲刷侵蚀过快，制约中间罐包龄进一步提高的情况，在冲击板上增设稳流器并不断改进，以减缓钢水对冲击区附近中间罐涂抹层的冲刷，通过对稳流器的材质及构造不断优化，采用锆铝材质的稳流器并增加导流孔后，冲击区附近涂抹层厚度平均比使用前侵蚀量每炉可减少0.5 mm，效果十分显著。

4 规范中间罐砌筑施工管理

4.1 制定与修改永久衬施工规程

(1)中间罐锚固件应采用5～8 mm扁钢做成Y字形状，长度为打结厚度的2/3。间距250 mm，浇注永久衬前应先将中间罐内壁及底面钢壳清扫干净，再将纳米隔热层(板)穿挂在中间罐内壁四周钢壳的锚固件上，隔热层与隔热层(板)不能相互重叠。冲击区及渣线以上不挂隔热板，挂完后采用米丝进行十字固定，并将锚固件从开口处分开。

(2)在搅拌永久衬浇注料前，应先检查机械设备是否工作正常；并将永久衬胎具与座砖预留铁框涂上1～2 mm脱模剂(黄油)。

(3)将涂好脱模剂的座砖预留铁框放在包底座砖位置后，冲击区部位预埋一块冲击板，再将永久衬胎具吊入中间罐内。将四周间隙调整好后，开始搅拌浇注料，加水搅拌10 min，即可进行中间罐永久衬浇注，其中包壁厚度140 mm，包底厚度150 mm左右。

(4)浇注完成后，养护12～24 h即可进行脱模，脱模后需自然养护1～3天。

(5)严格执行烘烤制度。中间罐永久层烘烤制度如表3所示。

表3 中间罐永久层烘烤制度

4.2 制定与修改中间罐机构安装规程

(1)将中间罐永久层清理干净，去除座砖安装部位的杂物。

(2)有支架将中间罐放在调整支架上，清理干净上固定机架粘附的钢、渣等杂物；无支架的将中间罐翻扣从底部进行施工安装。用压缩空气吹扫机构件，检查是否损坏，确保各活动部件完好无损，滑块走行滑道、弹簧盒部位清洁干净。

(3)用测压计检查弹簧压力是否合格，当压力计显示低于1.5 MPa时，必须报废，更换新的合格弹簧。

(4)检查工作完成后，安装好下固定机架及弹簧等部件。

(5)安装上、下滑块。第一、将上、下滑块表面清理干净，检查是否完好，发现有损坏不得使用。第二、将检查合格的上滑块送入上固定机架的圆孔内，确保上滑块滑动工作面与机架底座平齐或略高出0.1 mm，正装时一手托住上滑块，另一手沿机架滑道推入下滑块，使上下滑块孔对正；反装时放入上滑块将下水口推入滑道，孔对正即可。

(6)紧固下机架的固定螺栓，调整检查上下机架间的弹簧处间隙为40 mm；上下滑块的滑板面之间无缝隙 。全面检查机构无误后，将另一支滑块放在滑道上进行更换试验调试，保证更换快速灵活进行。最后安装防溅板并打好销子。

(7)安装中间罐座砖及修砌内衬。将和好的耐火泥料均匀涂于上滑块周围及座砖内壁下部，座砖套入上滑块外沿，用木槌轻轻敲击座砖四周，确保与上水口上沿接触紧密无缝隙，座砖与上滑块内孔结合处圆滑过渡无错位台阶。用盖板盖住座砖孔，防止进入杂物堵塞流钢孔，再用粒度3～5 mm的耐火物颗粒充填进座砖周围，轻轻捣实，注意不得使座砖移位。完成后清理干净罐内杂物，确保水口不被堵塞。

4.3 规范工作衬施工

(1)安装冲击板。用专用盖碗堵住座砖眼。然后安装冲击板，在冲击部位永久层上垫上20 mm厚的干式料，再将冲击板放在干式料上，最后铺设底部工作衬，并用脚踩平、踩紧，铺设厚度为40～50 mm。

(2)模具涂抹。用滑石粉或石墨粉与专用结合剂混合后刷涂胎具，刷涂厚度为1～2 mm，并尽量均匀；在模具转角处应仔细涂抹，涂层高度至少应高于施工高度20 mm以上。

(3)成型。将胎具吊入中间罐内，使得大面两端缝隙尽量一致，大面缝隙宽度为60 mm ，冲击区部位厚度也为60 mm。在装挡渣堰部位用专用工具予留安装槽。加入干式料后开振动电机震动3 min，然后将料补满，再震动1 min，上部用抹子抹平准备烘烤。

(4)烘烤制度。烘烤前再次检查管道有无破损与松动，关闭烧咀处煤气阀门，将总煤气阀打开，检查管道有无漏气(如有需及时处理)，然后逐只打开煤气阀并点上火，再开空气。烘烤时应先将火控制的小一点，并每膈20 min将火调大一点，防止火焰突然增大引起模具变形。当温度上升到300±50 ℃时保温0.5 h，然后关闭煤气，开空气冷却20 min后，停火。

(5)脱模。用铁锤垫上木板沿胎具轻敲一周，然后听从施工人员的指挥，用天车缓慢起吊模具，脱模后将胎具放置在安全定点位置。

(6)脱模后在1流与2流之间，3流与4流之间安装好挡渣坝，并将挡渣坝四周用涂料填抹充实，再在冲击区冲击板上面安装好稳流器。稳流器要安装在中间罐的中心位置，四周用干式料充填压紧，防止稳流器漂浮。

5 结论

目前异型坯中间罐寿命稳定控制在48 h以上，部分中间罐寿命达到55 h以上，由于受生产排产及少批量品种钢生产的影响，平均中间罐寿命为37.36 h。中间罐寿命控制居同行业首位，意义重大。通过对异型坯中间罐寿命的优化提升，提高了企业的成本竞争优势和核心竞争力；同时更有利于生产组织的优化及生产事故的控制，异型坯连铸整体作业率得到明显的提升和改善，产能得到释放。中间罐寿命的提升，大大减少了因中间罐寿命停机进行设备维护的次数，减少了维修工作量，降低了劳动强度。

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Research on increasing tundish life of shaped blank

LI liang1，FENG zheng-liang1，LI Shuai1，DONG Jian1，TIAN Chuan2

(1.Profile Manufacturing Casting Works, Rizhao Steel Co., Ltd., Rizhao 276806，China； 2.China National Heavy Machinery Research Institute Co., Ltd., Xi’an 710032,China)

The shaped blank tundish always has a short life, this paper improved the insulating and working layers on online data. It is analyzed through amount of data, corresponding to tundish behavior of shaped blank, and the choosing of material, online construction, management improvement and tundish roast were also considered. It optimized the dried feeding, a steady flow unit is added to enlong the impingement zone life, and the construction specifications of tundish is standard as well. The industrial data showed the tundish life is longer.

tundish； dried material；impingement zone; life

2016-11-16；

2016-12-09

李亮(1983-)，助理工程师，主要研究方向为炼钢连铸工艺质量及相关生产管理。

TP393

A

1001-196X(2017)03-0043-05