煉鋼連鑄大包在向中間包澆注鋼水的過(guò)程,主要依靠鋼包的滑動(dòng)水口開(kāi)關(guān)控制鋼液流出。鋼包的滑動(dòng)水口位于鋼包的外部,起鋼水流量控制調(diào)節(jié)作用,操作比較方便。滑動(dòng)水口在開(kāi)澆時(shí),能否自動(dòng)流出鋼水(自動(dòng)開(kāi)澆),成為能否順利澆注和安全澆注至關(guān)重要的問(wèn)題。目前滑動(dòng)水口開(kāi)澆的方式有填料法、吹氣法和燒氧法等。鋼廠最常用的是填料法,即在水口中填入引流劑(砂)。
出鋼前,當(dāng)鋼包停止烘烤,關(guān)閉滑動(dòng)水口后,利用投擲法或加砂器向上水口內(nèi)加入引流劑,主要是防止鋼水進(jìn)入上水口內(nèi)部而凝結(jié),當(dāng)滑板開(kāi)啟,引流劑下落后鋼水隨之流下,達(dá)到“自動(dòng)開(kāi)澆”的目的。引流劑應(yīng)該具備的條件如下:一是引流劑密度大,熔點(diǎn)高、顆粒間不易燒結(jié),高溫下體積穩(wěn)定;二是引流劑外形為球形,顆粒度力求一致,粒度適中均勻,細(xì)粉含量越少越好;三是自然堆角越小越好,流動(dòng)性能良好,表面光滑便于充填和散落;四是引流劑有較大的界面張力,防止鋼液滲透;五是引流劑在高溫下對(duì)鋼水和熔渣具有良好的抗侵蝕性;六是引流劑使用前要求水分在0.5%,現(xiàn)場(chǎng)需要進(jìn)行烘干,在鋼包容量不同時(shí),引流劑的品種也不同,有時(shí)也受到冶煉時(shí)間和鋼種的成分影響,所以自開(kāi)率也有所不同。有的廠家使用1410℃煅燒的鉻礦顆粒、軟質(zhì)黏土粉配置的鉻質(zhì)引流劑;有的使用碳化硅和石英作為引流劑。
生產(chǎn)現(xiàn)狀
某鋼廠鋼包自開(kāi)率在85%~90%之間,低于正常要求的95%標(biāo)準(zhǔn)。鋼包自開(kāi)率低,不自開(kāi)時(shí)必須燒眼,但這種方式對(duì)水口的損毀比較嚴(yán)重,且在澆注過(guò)程中易使鋼流發(fā)散,使鋼水氧化,增加了金屬氧化物,影響了鋼水質(zhì)量,亦妨礙了多爐連澆及異鋼種連澆間的順利銜接,不利于連澆爐數(shù)的提高,中間包的正常使用也受到影響,有時(shí)中間包處于低液面澆鑄時(shí),容易造成安全隱患。
引流劑是以南非鉻礦、河沙和外加劑均勻混合而成,分為鋯質(zhì)、鉻質(zhì)、硅質(zhì)等多種型號(hào)的系列產(chǎn)品,主要應(yīng)用于鋼包、精煉包。根據(jù)各鋼廠不同工藝工況選用適當(dāng)產(chǎn)品。
問(wèn)題研究
對(duì)于自開(kāi)率低的現(xiàn)狀,該廠技術(shù)人員一方面積極和供應(yīng)商進(jìn)行聯(lián)系共同分析原因,同時(shí)結(jié)合其他鋼廠的現(xiàn)狀,找出具體的整改措施。經(jīng)過(guò)1個(gè)月的探討和分析,總結(jié)出主要是以下原因造成自開(kāi)率低:
一是引流劑的質(zhì)量不好,主要有以下幾個(gè)方面:
(1)燒結(jié)層厚度過(guò)大,強(qiáng)度過(guò)高,鋼水的靜壓力不能使其破碎。
(2)引流劑粒度和耐火度配合不好,鋼水滲透進(jìn)入引流劑顆粒中,使引流劑部分熔化和燒結(jié),在水口中形成強(qiáng)度很大的鋼-砂混合凝固層,堵塞水口無(wú)法自開(kāi)。
(3)引流劑的顆粒本身有棱角,在水口中形成“架橋”現(xiàn)象,其流動(dòng)性差,打開(kāi)滑板后不能自然墜落。
二是鋼包澆鋼完畢需進(jìn)行翻包倒渣操作,但是生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)鋼包內(nèi)仍有渣(渣鋼、渣塊)殘留。由于包口處溫降較大,殘?jiān)子步Y(jié),當(dāng)包口殘?jiān)幚聿患皶r(shí),多次使用導(dǎo)致包口處硬結(jié)大量鋼渣,給翻包倒渣操作帶來(lái)困難,致使包內(nèi)殘?jiān)嗔窟^(guò)大,同時(shí)鋼包側(cè)立面熱修后,在從側(cè)立面翻轉(zhuǎn)到正立面的過(guò)程中,由于振動(dòng)較大,包口渣塊易滾入水口中 ,堵塞水口。所以,鋼包包口維護(hù)得好壞對(duì)翻包倒渣影響較大,即對(duì)自開(kāi)率的影響較大。
三是大包每次下線都對(duì)滑板進(jìn)行檢查,利用氧槍進(jìn)行吹掃,有時(shí)吹掃不干凈時(shí),水口內(nèi)壁就會(huì)掛渣,導(dǎo)致自流率不高,需要進(jìn)行捅眼或燒眼。
四是目前采用人工投擲引流劑(人工投包法),每次的準(zhǔn)確率不一致,導(dǎo)致引流劑不能準(zhǔn)確地投到水口中,添加量也有所不同。
人工投包法雖然具有操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)存在以下缺點(diǎn):由于引流劑投到包底的具體位置由投擲力的大小和方向決定,操作者投包全憑經(jīng)驗(yàn),用力具有隨意性,故命中水口率不高,在生產(chǎn)中存在投包不到位的情況,更不能保證水口內(nèi)引流劑填實(shí)灌滿。若水口內(nèi)引流劑量不足,則出鋼時(shí)水口內(nèi)空位處進(jìn)入鋼液;由于水口孔位置低于包底,故即使在鋼包吹氬過(guò)程中,水口內(nèi)鋼液亦不能參與大包內(nèi)鋼水的循環(huán)對(duì)流,仍滯留于水口,被引流劑吸熱,溫度逐漸降低,導(dǎo)致鋼液與砂粒黏結(jié)冷凝成塊,使引流劑流動(dòng)性變差;當(dāng)滑板打開(kāi)后,引流劑自然下落極為困難,導(dǎo)致鋼包自開(kāi)失敗。
五是引流劑的顆粒不穩(wěn)定。
六是影響自動(dòng)開(kāi)澆的其他因素如下:
(1)鋼種、鋼水黏稠度、出鋼溫度、時(shí)序等。
(2)水口座磚材質(zhì)。高鋁質(zhì)優(yōu)于鎂碳質(zhì),碳質(zhì)材料導(dǎo)熱性強(qiáng),引流劑受熱就多,影響流動(dòng)性。
(3)透氣磚性能。吹氬不達(dá)標(biāo)會(huì)讓罐底形成鐵殼。
(4)滑板及機(jī)構(gòu)性能。
對(duì)策實(shí)施
原料的對(duì)比選擇
原料的選擇應(yīng)滿足以下4點(diǎn)要求:
(1)由于引流劑在鋼包水口中長(zhǎng)時(shí)間處于高溫狀態(tài),要求燒結(jié)層的耐火度要高,因此原料選用鉻鐵礦。
(2)由于引流劑填入水口后直接受鋼,起始燒結(jié)溫度不宜過(guò)高,因此原料中需要添加助燒劑。
(3)引流劑在使用過(guò)程中承受較大的鋼水靜壓力,為防止棚料,需加入潤(rùn)滑劑,以降低引流劑顆粒之間的摩擦力。
(4)在高溫作用下,鉻鐵礦脫熔后能在還原劑的作用下形成二次尖晶石,產(chǎn)生體積膨脹,有利于自開(kāi)率的提高,因此原料需要加入還原劑。
對(duì)目前使用的供應(yīng)商的產(chǎn)品進(jìn)行使用持續(xù)跟蹤,同時(shí)引進(jìn)新的供應(yīng)商作為備用供應(yīng)商,對(duì)不同的產(chǎn)品首先進(jìn)行外觀檢驗(yàn),選用表面比較光滑,有光澤,顆粒較均勻,表面炭黑較少的引流劑,此引流劑Cr2O3含量為25.49%,SiO2含量為29.90%,同時(shí)做好使用記錄。
操作方法持續(xù)改進(jìn)
鋼包準(zhǔn)備
從連鑄下線的鋼包必須將殘?jiān)鼉A倒干凈,以防進(jìn)入水口內(nèi)部。
清理水口內(nèi)部的殘?jiān)?/span>
空包從鑄機(jī)上周轉(zhuǎn)回來(lái)時(shí)由大包工將包壁四周及水口座磚處的殘鋼或殘?jiān)謇砀蓛簦谒闹艿臍堜撊绮磺謇砀蓛簦谵D(zhuǎn)爐出鋼座罐時(shí)會(huì)出現(xiàn)震落,掉入水口中無(wú)法加砂。水口座磚滑板下水口處殘鋼必須全部燒洗干凈,不能燒洗或使用壽命到期的部件需及時(shí)更換。在燒洗殘鋼時(shí)應(yīng)做到從鋼包口上方及下水口方向雙向燒洗,以保證水口處通透。透氣磚吹風(fēng)口必須燒洗出來(lái),所有燒洗工作結(jié)束后滑板工關(guān)閉滑板并應(yīng)該多試幾次滑板。最后翻轉(zhuǎn)鋼包倒掉鋼包內(nèi)所有殘鋼。
加砂投料工作
用導(dǎo)管罐裝加引流劑,其操作方法是:先將下料管插入待灌砂水口孔內(nèi),將引流劑倒入料管上端的漏斗內(nèi),引流劑在自身重力的作用下沿料管內(nèi)壁落入水口內(nèi)。此法確保了灌砂準(zhǔn)確到位和水口填充飽滿,為鋼包自開(kāi)創(chuàng)造了條件。
根據(jù)水口座磚大小加量,加完后砂堆應(yīng)該高于鋼包底磚5cm~10cm形成山包狀。加砂工在加砂前應(yīng)仔細(xì)觀察水口情況,如有異物一律要求吊車(chē)翻轉(zhuǎn)鋼包倒掉,一旦水口有殘鋼,鑄機(jī)燒氧很難燒開(kāi)。
就目前引流劑的情況,必須使用灌砂設(shè)備,主要作用:(1)提高灌砂的準(zhǔn)確性;(2)減少每次的使用量,目前投擲2袋~3袋(10千克/袋),使用灌砂設(shè)備后,需要量在1.5袋;(3)減少水口內(nèi)壁的掛渣,提高自流率。
轉(zhuǎn)爐出鋼
(1)合金投放應(yīng)避開(kāi)水口處,特別是含鋁合金,鋁的置換性極強(qiáng),鋁和引流劑中的氧化物又最易發(fā)生反應(yīng),形成流動(dòng)性極差的氧化鋁影響開(kāi)澆。(2)轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí),出鋼口方向應(yīng)避開(kāi)水口引流劑位置,防止鋼水沖刷到引流劑。
鑄機(jī)大包工操作
目前的操作是不一次性打開(kāi)滑板或打開(kāi)速度緩慢,一般出于以下2點(diǎn)考慮:(1)試探液壓機(jī)構(gòu)及滑板,擔(dān)心一次打開(kāi)后無(wú)法控制出鋼流速。(2)擔(dān)心長(zhǎng)水口下鋼不流暢返鋼。處理辦法如下:大包準(zhǔn)備工在燒洗完水口后多試幾次液壓機(jī)構(gòu)及滑板,必要時(shí)更換。鑄機(jī)開(kāi)澆前應(yīng)燒洗干凈長(zhǎng)水口,避免長(zhǎng)水口有異物堵塞造成返鋼。長(zhǎng)水口下方應(yīng)高出中間包液面,待開(kāi)澆順利后再下降鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)手臂。
大包工在開(kāi)澆時(shí)應(yīng)做到下滑板一次性打開(kāi)到位。一次性完全打開(kāi),引流劑完全流下,鋼水才有可能壓破引流劑和鋼水結(jié)合部位形成的熔融層,實(shí)現(xiàn)順利開(kāi)澆。如果試探一次滑板,部分砂子流下破壞了熔融層,熔融層又和鋼水及砂子重新混合,會(huì)形成一些大的塊狀物堵塞上水口,難以自動(dòng)開(kāi)澆。
效果跟蹤
通過(guò)采取一系列有效可行的措施,經(jīng)過(guò)2個(gè)月的實(shí)際運(yùn)行,鋼包自開(kāi)率由85%左右上升至95%,取得了較好的運(yùn)行效果。但還存在一些問(wèn)題需要加以整改和完善,減少可能造成斷澆事故的隱患。
影響鋼包自開(kāi)率的因素很多,具體造成不自開(kāi)或斷澆事故時(shí)要確定哪個(gè)因素起決定作用,需具體情況具體分析,不斷地研究并解決存在的問(wèn)題。這需要技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)跟蹤和分析,找出問(wèn)題的關(guān)鍵,從各個(gè)環(huán)節(jié)上采取有效措施,提高自開(kāi)率,減少和避免斷澆事故。
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