影響鋼包自開率的原因淺析及改正措施

蘇有權(quán)， 劉少芹， 張 波， 朱長栓

（1.河鋼集團(tuán)唐鋼公司， 河北 唐山 063016； 2.鄭州振東科技有限公司， 河南 鄭州 452370）

河鋼集團(tuán)唐鋼公司（以下簡稱唐鋼）一煉鋼廠自開率一直在98.5%左右，自開率低燒眼爐次多不但影響鋼水質(zhì)量，還影響生產(chǎn)節(jié)奏，特別是燒不開停澆的事故給生產(chǎn)和成本造成重大損失。通過對造成不自開燒眼原因的多方面進(jìn)行分析，找出影響因素，制定相應(yīng)措施，以減少燒眼爐次提高鋼包自開率，保證產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定生產(chǎn)。

1 影響鋼包自開率的原因分析

1.1 鋼包包況

在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，備用包的自開率遠(yuǎn)低于周轉(zhuǎn)連用包。備用包是指從烘烤器吊出投入使用的鋼包，因?yàn)樾枰惭b滑動(dòng)機(jī)構(gòu)、上水口等工序，熱修換包操作時(shí)間長、溫降大，鋼包內(nèi)襯溫度降低，尤其是包底，溫降能達(dá)到100 ℃以上，造成出鋼后包底結(jié)冷鋼，鋼包自開率降低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017 年2 月—6 月備用包自開率只有96%，明顯低于周轉(zhuǎn)包99.4%。

1.2 鋼水在鋼包中的停留時(shí)間

鋼水在鋼包內(nèi)的停留時(shí)間是指從轉(zhuǎn)爐出鋼到連鑄開澆的時(shí)間，一般在60～120 min，鋼水隨停留時(shí)間延長逐漸降低，尤其是經(jīng)過LF+RH 雙聯(lián)的鋼水停留時(shí)間超過120 min，引流砂燒結(jié)層厚不自開的幾率大[1]。

1.3 鋼水溫度

鋼包自開率隨鋼水溫度的升高不斷降低，其原因?yàn)橐魃爸械腇e203固熔體發(fā)生還原反應(yīng)，此反應(yīng)引起體積膨脹，致使燒結(jié)層脆而多孔鋼液滲人燒結(jié)層厚度增加。此外，引流砂中含有脈石和添加的石英砂，在高溫環(huán)境下，脈石和石英砂自身發(fā)生物理—化學(xué)變化，還與鉻鐵礦發(fā)生反應(yīng)，形成二次尖晶石。鋼水溫度越高，引流砂燒結(jié)速度越快，導(dǎo)致燒結(jié)層變厚，不利于鋼水靜壓力沖破燒結(jié)層[2]。

1.4 鋼包上水口的影響

目前使用的上水口是經(jīng)過油侵工藝的，焦油通過氣孔滲透到上水口。安裝到水口座磚內(nèi)的上水口必須通過烘烤，烤紅后才能安裝滑板。但上水口經(jīng)過烘烤后焦油滲出，加上烘烤時(shí)間短烤不透，加入的引流砂黏附在上水口內(nèi)壁，內(nèi)壁不光滑勢必造成引流砂下降產(chǎn)生阻力，下流不順暢造成不自開。

1.5 引流砂質(zhì)量的影響

引流砂作為煉鋼生產(chǎn)的原輔材料，雖然用量少但在生產(chǎn)中起著非常關(guān)鍵的作用。不自開燒眼不但影響生產(chǎn)的節(jié)奏，而且鋼水裸露澆鑄造成鋼水吸氧吸氮，雜質(zhì)增多對鋼水質(zhì)量影響較大，對后期鋼材的性能造成無法彌補(bǔ)的缺陷。一方面要求引流砂有較高的耐火度，燒結(jié)層不能過厚；另一方面要求引流砂流動(dòng)性好，熱膨脹系數(shù)小，打開滑板后能夠自動(dòng)下流。

1.6 熱修操作的影響

首先是回澆余未回干凈，造成鋼渣回流渣子灌眼，加砂后鋼渣與引流砂燒結(jié)不自開。其次是上水口未清理干凈，水口內(nèi)有鋼渣或毛刺，影響引流砂下流。還有換完滑板后水口內(nèi)的殘余滑板泥未清理干凈。再就是搖包加砂時(shí)包底的渣塊滾入水口，或者引流砂未加滿。上述幾種情況都有可能造成不自開。

2 提高鋼包自開率的措施

通過對影響鋼包自開率的原因進(jìn)行分析，唐鋼檢修分公司對一鋼軋廠生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行了梳理，各部門積極配合，制定出提高鋼包自開率相關(guān)措施。

2.1 引流砂質(zhì)量改進(jìn)措施

2.1.1 引流砂成分調(diào)整

以前只要求Cr2O3的含量，對SiO2含量沒做嚴(yán)格要求，參考相關(guān)的文獻(xiàn)SiO2在1 200 ℃以上因?yàn)橄嘧円疠^大的體積膨脹，導(dǎo)致填砂與水口內(nèi)壁的附著力增加，不利于開澆時(shí)填砂的自由下落，甚至出現(xiàn)架橋現(xiàn)象，不利于鋼包自開。所以合理控制SiO2的含量，根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果并參照其他公司的標(biāo)準(zhǔn)，對SiO2含量下調(diào)，要求w（SiO2）≤26%。

調(diào)整后引流砂成分為：w（Cr2O3）≥30%，w（SiO2）≤26%，w（H2O）≤0.5%

2.1.2 引進(jìn)新材質(zhì)引流砂

針對經(jīng)LF+RH 雙聯(lián)鋼種時(shí)間長導(dǎo)致的引流砂燒結(jié)程度增大，引進(jìn)鎬質(zhì)引流砂。具體成分見表1。

前期試驗(yàn)44 爐全自開，然后批量使用，到2017年11 月份共生產(chǎn)雙聯(lián)鋼527 爐，兩爐燒眼自開率99.62%。

2.1.3 每批次進(jìn)廠前抽檢

對每一批次引流砂進(jìn)廠前抽檢送公司化驗(yàn)室化驗(yàn)，由唐鋼一鋼軋技術(shù)科、爐窯中心、廠家共同到庫房取樣，不合格不使用。今年共檢查28 個(gè)批次，其中7 個(gè)批次不合格重新取樣復(fù)檢，有一個(gè)批次復(fù)檢不合格判定為不合格品。

2.1.4 包裝運(yùn)輸管理

針對雨季引流砂易受潮的特點(diǎn)，召開專題會(huì)議研究包裝、運(yùn)輸和存儲(chǔ)的問題，并制定相應(yīng)措施。

1）包裝。除噸袋內(nèi)有防潮包裝外，小袋也要求有防潮包裝。

2）運(yùn)輸。運(yùn)輸車輛備苫布，陰雨天氣必須苫蓋好。

3）外庫存儲(chǔ)。地面鋪一層隔潮的托盤，不能直接放地面上，存放位置不靠近門窗。

2.2 現(xiàn)場改進(jìn)措施

2.2.1 出鋼控制

出鋼前對爐身的粘渣用炮車進(jìn)行清理，規(guī)范鋼包加料時(shí)間和順序，嚴(yán)禁早加料。

2.2.2 備用包操作

1）對鋼包烘烤器改造，提高加熱效率，確保投入備用包烘烤包底到紅熱狀態(tài)（吊離烤包器時(shí)有效溫度保持1 000 ℃以上），連用鋼包使用前包底溫度應(yīng)保700 ℃以上，嚴(yán)禁投入包殼溫度低于700 ℃的鋼包。

2）提高烘烤時(shí)間，烘烤時(shí)間5 min 提高到8 min。

通過43 個(gè)備用包上水口烘烤溫度的測量，平均溫度650 ℃，比原操作提高近100 ℃。

2.2.3 縮短鋼水在鋼包內(nèi)停留時(shí)間

以連鑄為中心，合理組織生產(chǎn)，減少出鋼完畢到連鑄開澆過程中各環(huán)節(jié)耽誤的時(shí)間，制定嚴(yán)格的鋼包時(shí)刻表，提高鋼包周轉(zhuǎn)。

引流砂加入時(shí)間至轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)間不超過30 min，當(dāng)間隔時(shí)間超過180 min，必須吊包吹掃后重新加入引流砂。

只經(jīng)過LF 精煉的鋼水停留時(shí)間控制在80 min以內(nèi)，經(jīng)過LF+RH 雙聯(lián)的鋼水停留時(shí)間控制在120 min 以內(nèi)。

對于澆完的鋼包及時(shí)組織吊回倒?jié)灿?，提高鋼包周轉(zhuǎn)率，同時(shí)防止包底黏鋼黏渣。

2.2.4 熱修進(jìn)一步加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)

首先保證水口清理干凈。前面用粗氧管清理水口時(shí)只把水口座磚前端清理干凈，不能燒上水口內(nèi)部，以免把上水口燒偏或凹坑。后面用細(xì)氧管清理上水口，要求水口表面光滑、無毛刺。其次換滑板后吹掃干凈水口座磚前部的泥料，清理泥料時(shí)包前人員隨時(shí)觀察，確保水口座磚前部干凈。最后檢查引流砂是否干燥，內(nèi)層塑料是否有水跡、有無結(jié)塊，確認(rèn)水口內(nèi)無鋼渣、渣殼等異物，以水口整體加滿，突出包底并呈饅頭狀為準(zhǔn)，不滿足再加。

2.3 鋼包上水口生產(chǎn)工藝的改進(jìn)

與鋼包水口廠家結(jié)合，鋼包上水口材質(zhì)進(jìn)行調(diào)整，采用不油侵工藝生產(chǎn)，避免因烘烤不透殘留焦油影響自開。通過一段時(shí)間的試驗(yàn)取得良好的效果。綜合備用包的操作，使自開率由原來的99.6%提高到98.0%。

3 結(jié)語

引流砂的材質(zhì)、鋼包包況、鋼水溫度、水口清理、生產(chǎn)節(jié)奏。是影響鋼包自開率的重要因素。通過原因分析制定相應(yīng)的改善措施，自2017 年7 月開展自開率攻關(guān)并隨著各項(xiàng)措施的逐步落實(shí)，到2018 年上半年自開率由原來的98.5%提升為99.6%，為生產(chǎn)的順行和提高鑄坯質(zhì)量創(chuàng)造了良好的條件。