史鋒
(山西太鋼不銹鋼股份有限公司煉鋼二廠，山西太原030002)
摘 要：詳細介紹了煉鋼廠盛放、運輸、精煉、澆鑄鋼水的重要工具一鋼包，客觀指明了鋼包在使用、周轉(zhuǎn)、運行過程的重點和難點，系統(tǒng)分析了鋼包包齡、鋼包自然開澆率、鋼包底吹暢通率等鋼包主要經(jīng)濟技術(shù)指標，分享了日常實踐中提升鋼包使用效率和運行質(zhì)量飽方法和思路。
關(guān)鍵詞：鋼包；運行；實踐
1 鋼包概述
鋼包作為煉鋼企業(yè)運輸鋼水的重要工具，不僅影響煉鋼廠的安全生產(chǎn)和均衡穩(wěn)定，還影響著鋼水的潔凈度和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，提高鋼包使用壽命，確保其關(guān)聯(lián)經(jīng)濟技術(shù)指標，也是鋼廠一項重要任務(wù)。
2 鋼包包齡
鋼包承擔(dān)著接收鋼水、儲運鋼水、精煉鋼水、澆鑄鋼水的重要任務(wù)。隨著鋼產(chǎn)量不斷增加，煉鋼節(jié)奏不斷加快,以及爐外精煉技術(shù)的不斷發(fā)展,鋼包壽命需求進一步提高，這就要在鋼包砌筑和使用條件上下功夫。
2.1 鋼包砌筑
2.1.1 永久層澆筑
先在鋼包殼內(nèi)壁貼一層纖維隔熱板，將胎模上均勻涂刷一層油脂并覆蓋塑料薄膜后安裝胎模,胎模放置要平穩(wěn)、牢固，之后從四周均勻加入永久層搗打料,使用振動器充分攪拌，直到完全泛漿。永久層要求一次性施工，自然養(yǎng)護一定時間，使水分均勻揮發(fā),永久層形成骨架,脫模后用小火烘烤,待永久層達到一定強度,再大火烘烤至最佳強度,為工作層砌筑創(chuàng)造良好的條件。
2.1.2 工作層砌筑
工作層砌筑過程座磚放置要保證四邊平行，周圍搗打縫留寬80-120 mm,包底磚與座磚平行垂直, 磚縫小于1 mm,包底砌筑完成后，在座磚周圍和包底磚四周接縫處灌料填充，每塊座磚的接縫要一次施工完畢；包身熔池砌筑第一層前，平鋪一層干料找平，然后從鋼包耳軸部位開始砌筑，砌筑時借助水平尺等工具保證平整，每砌3~4塊磚后用橡皮錘敲緊,減少磚縫;第二層以上垂直的磚縫要錯開,磚的表面要清理干凈，上下層錯位不得大于10 mm; 合口磚的位置位于鋼包耳軸偏45°兩側(cè)，一環(huán)磚沒有合口前，最多允許再起一環(huán)；每砌完兩層磚要將合口磚位置調(diào)整至另一側(cè)，相鄰兩層合口磚要相互錯開在兩塊磚以上；合口磚大頭、小頭尺寸必須大于對應(yīng)整磚尺寸的1/2；合口后使用專用工具撬緊，背縫用泥料填實；用自流料灌注座磚及包底四周時，嚴禁將料直接傾倒在包底磚上；在吊運鋼包磚、泥料、砌筑平臺等物品時嚴禁磕碰已砌筑完的工作層。
2.2 材質(zhì)與工藝條件對鋼包壽命的影響
2.2.1 材質(zhì)
永久層澆注料材質(zhì)、鋼包磚材質(zhì)、輔料材質(zhì)也是影響包齡的重要因素。
如:洛耐院、寶鋼合作開發(fā)的鋁鎂碳鋼包磚在寶鋼300 t連鑄鋼包上使用，包齡從使用一等高鋁磚的20多次，提高到80次以上，最高達到126次；鞍鋼三煉鋼200 t鋼包,使用鋁鎂碳磚，平均壽命64次，最高達到73次。全國許多煉鋼廠，根據(jù)本企業(yè)的實際情況,陸續(xù)提升永久層澆注料材質(zhì)、鋼包磚材質(zhì)以及輔料材質(zhì),使鋼包的壽命顯著提高。
2.2.2 工藝條件
工藝條件的變化對鋼包壽命的影響很大,鋼種、鋼水溫度、精煉時間等因素對鋼包壽命產(chǎn)生影響.尤其是在RH、V0D、LF等鋼包精煉過程會受到很大的考驗，主要表現(xiàn)在:受到強大的電弧輻射引起的包襯材料熔損;爐渣侵入，使耐火材料表層變質(zhì),耐火度降低，引起熔損和剝落;溫度急劇變化，鋼包在線浸泡時間過長等。
因此要求耐火材料必須具備以下特點:耐高溫，能經(jīng)受高溫鋼水長時間作用而不熔融軟化；耐熱沖擊,能反復(fù)承受鋼水的裝、出而不開裂剝落;材料耐熔渣的侵蝕，能承受熔渣對鋼包內(nèi)襯的侵蝕作用;安全系數(shù)高，要求鋼包在使用過程中間不發(fā)紅、不漏鋼,保證安全作業(yè)；鋼包內(nèi)襯具有一定的膨脹性,在高溫鋼水作用下，內(nèi)襯之間緊密結(jié)合成為一個整體；具有足夠的高溫機械強度，能承受鋼水的攪動和沖刷作用。鋼包在使用時，鋼殼溫度不能過高，以防止鋼殼變形及保證在鋼包周圍工作的人和設(shè)備的安全，通常要求不大于300℃。鋼包包殼的溫度要小于包殼材質(zhì)的蠕變溫度，一般應(yīng)小于300-350℃（普碳鋼的蠕變溫度300-350℃，合金鋼的蠕變溫度為350~400℃）。目前，由于冶煉低碳鋼、超低碳鋼和提高鋼包壽命的需要，爐外精煉鋼包工作層主要以鎂碳磚為主,使鋼包壽命得到大幅度提高[1]。
3 鋼包自開率
鋼包自開率也是煉鋼廠的一項重要質(zhì)量指標，若鋼水不能自動開澆,引流就會影響到鋼水質(zhì)量,引流不開造成斷澆回爐還會影響生產(chǎn)的順行。引流砂材質(zhì)、加入方式、使用條件是影響鋼包自開率的關(guān)鍵因素。
鋼包自然開澆是指鋼包滑板打開后，鋼水自動從鋼包中流出。基本原理為鋼水與引流砂接觸后,高溫鋼水會使上部引流砂形成很薄的燒結(jié)層，打開滑板時，燒結(jié)層下面的引流砂受重力作用，沿著下水口流出，使燒結(jié)層成為空殼，隨后在鋼水靜壓力作用下,鋼水破殼自動流出。
3.1 引流砂材質(zhì)的選擇
目前鋼廠普遍使用的引流砂是銘質(zhì)的，其自動開澆率較高,主要成分是珞礦砂、石英砂和一定量的添加劑。引流砂接觸鋼水后，一般形成熔融層、燒結(jié)層、松散層三層結(jié)構(gòu)。熔融層是由于引流砂接觸鋼水后被高溫鋼水熔化所產(chǎn)生，不易過多，因此要求鋸質(zhì)引流砂具有較咼的耐高溫性能。燒結(jié)層處于熔融層下方，也是由于高溫?zé)Y(jié)形成，可以防止鋼水不斷向下滲透，自然開澆的過程就是依靠鋼水的自重產(chǎn)生壓力將燒結(jié)層壓破的過程，要求燒結(jié)層不易過厚，有較高的燒結(jié)溫度。松散層要求顆粒配比適當(dāng)，流動性好。引流砂粒近似圓形最好，流動性好、熱導(dǎo)率低、膨脹值小、不易炸裂。總的來講，在選擇引流砂時，要求引流砂干燥度、流動性好、化學(xué)穩(wěn)定性強、隔熱性能優(yōu)、燒結(jié)性適度、耐火度高。
3.2 引流砂加入方式
引流砂通過有升降裝置的導(dǎo)管加入，不但保證了加砂量，還能保證定位加砂，將周圍廢渣帶入水口的機會小，容易堆積形成錐形，自然開澆率較高。但實際操作中，灌砂人員為了減少勞動量，快速加砂，經(jīng)常采用投擲方式，不僅不能堆成錐形，定位、定量難以保證,還經(jīng)常將廢渣帶入水口，這是造成自然開澆率低的一個重要原因，不容忽視。
3.3 操作過程的影響
3.3.1 鋼包上水口的清理
上水口內(nèi)部冷鋼清理不干凈會減小上水口的直徑，影響引流砂的加入及下降速度；水口座磚周圍的廢鋼清理不干凈，鋼包在線烘烤時隨著鋼包溫度升高，廢鋼會黏接引流砂，阻礙引流砂流岀；鋼包熱修完畢正包過程中其它部位廢渣會掉入水口，與引流砂混合,形成強度較大的凝固塊,堵塞水口；滑板安裝完畢，多余泥料清理不干凈也會堵塞水口；安裝新上水口時不烘烤就直接加砂,上水口未完全干燥，水分與引流砂結(jié)合導(dǎo)致燒結(jié)層增厚。基于上述原因，鋼包熱修過程中應(yīng)重點關(guān)注以下幾點：水口及座磚周圍的廢鋼要清理干凈；滑板安裝完畢，要將多余的泥料清理干凈，用風(fēng)管徹底吹掃；灌砂過程中要仔細檢查水口有無異物，如有異物或不能確認，必須翻包操作,再次確認水口后再進行灌砂操作。
3.3.2 生產(chǎn)條件的影響
鋼包上線溫度、鋼水出鋼溫度、出鋼時鋼流方向相對鋼包水口的位置都是影響鋼包自開率的因素。
通過對烤包器的改造和優(yōu)化烘烤方式，保證鋼包上線溫度,對提升自開澆率有利。引流砂由于其性能和材質(zhì)的局限性，在無法改善引流砂質(zhì)量和減薄燒結(jié)層厚度的情況下，不岀高溫鋼和低溫鋼，岀鋼過程不要直接對著水口及座磚區(qū)域，減少出鋼過程對引流砂的沖刷。另外生產(chǎn)節(jié)奏、鋼水在鋼包中的滯留時間、精煉停止底吹到連鑄開澆的鎮(zhèn)靜時間等也會不同程度地影響到鋼包的自開澆率。例如太鋼煉鋼二廠北區(qū)不銹鋼生產(chǎn)線,當(dāng)前自開率在98%左右,但是當(dāng)鋼水在線時間超過4h30min后，引流率升高20%,自開率下降到78%左右；當(dāng)鎮(zhèn)靜時間控制在30 min左右的時候，自開率在98%以上，當(dāng)鎮(zhèn)靜時間超過40 min后，引流率大幅升高30%,自開率下降到75%左右。
4 鋼包底吹暢通率
鋼包底吹不暢會造成延長鋼包在精煉工序的處理時間，也會導(dǎo)致二次升溫或倒包，影響鋼包正常使用和產(chǎn)品質(zhì)量，確保鋼包底吹通暢率也是鋼包的一項重要質(zhì)量指標。
4.1 底吹漏氣
鋼包上線前必須認真檢查底吹管線是否有裂縫、沙眼，底吹管快速接頭是否牢固。底吹管線與底吹芯之間軟管是否破損，軟管與底吹芯尾管絲扣是否擰緊等，上線使用過程中也要定期進行巡檢和點檢。
4.2 底吹清理不到位
底吹操作工清洗底吹作業(yè)時，要將底吹芯表面及周邊覆蓋的鋼渣清理干凈，否則由于鋼渣未被清理干凈,堵塞底吹芯狹縫通道，影響鋼包底吹的暢通。
4.3 底吹狹縫滲入鋼水
由于底吹氣源切斷，管線壓力突然放散，透氣磚氣室內(nèi)的巨大壓力瞬間為零，形成負壓，使鋼水吸進底吹磚的狹縫內(nèi)，當(dāng)達到一定的深度，鋼水形成鋼片，堵塞了狹縫通道,造成底吹芯透氣流量偏小。目前主要采用底吹延時關(guān)閉裝置和在鋼包尾管加裝逆止閥等措施防止底吹狹縫滲入鋼水。
4.4 鋼包溫度低
鋼包溫度低，尤其是包底溫度較低的情況下，當(dāng)鋼水進入鋼包，在底吹芯低于周圍座磚的區(qū)域,鋼水會滲入底吹狹縫結(jié)冷鋼或在底吹芯表面形成一個較厚的鋼殼，阻礙底吹氣體流出，影響底吹效果。因此，鋼包上線要保證鋼包溫度不低于850℃。
4.5 生產(chǎn)節(jié)奏
鋼水在線滯留或在精煉工序處理時間較長時，也會影響鋼包底吹暢通率。反之，如果鋼包底吹不暢嚴重，又會造成生產(chǎn)中斷，打亂正常的生產(chǎn)秩序，甚至影響到了安全生產(chǎn)。
5 結(jié)論
提高鋼包壽命，可以降低鋼包上下線頻率，減輕冷修作業(yè)人員勞動強度,對于有效降低煉鋼成本,促進生產(chǎn)穩(wěn)定順行,具有很強的現(xiàn)實意義。根據(jù)目前的實際狀況,主要有以下的工作方向:一是選擇優(yōu)質(zhì)的戰(zhàn)略供應(yīng)商，提供高品質(zhì)的鋼包磚、輔料和輔件;二是選擇管理良好,專業(yè)過硬的砌筑人員隊伍;三是做好鋼包上線前的烘烤管理工作，鋼包上線溫度務(wù)必達標;四是使用過程中堅持逐一排查包況、包底、熔池、渣線及包口狀態(tài);五是高度關(guān)注鋼水溫度以及鋼水在鋼包中的精煉處理時間、滯留時間等;六是鋼包異常狀態(tài)及時下線檢修，堅決杜絕帶傷使用、冒險使用，鋼包使用人員要克服僥幸心理,從源頭上預(yù)防鋼包事故的發(fā)生。
參考文獻
[1] 黃奧，汪寧.鋼包溫度場與應(yīng)力場的有限元分析[J].耐火材料， 2009(4):271-272.