蘇有權(quán) 1 ， 劉少芹 1 ， 張 波 1 ， 朱長栓 2
（1.河鋼集團唐鋼公司， 河北 唐山 063016； 2.鄭州振東科技有限公司， 河南 鄭州 452370）
摘 要：鋼包自開率是煉鋼生產(chǎn)的重要指標，對鋼水的質(zhì)量和生產(chǎn)節(jié)奏影響較大。為解決自開率低的問題，對造成不自開燒眼的原因從鋼包狀況、盛鋼時間、鋼水溫度和成分、引流砂的材質(zhì)等方面進行分析，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，為實現(xiàn)無氧化澆注、開發(fā)潔凈鋼奠定了基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：鋼包；自開率；引流砂
河鋼集團唐鋼公司（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)實生產(chǎn)中，備用包的自開率遠低于周轉(zhuǎn)連用包。備用包是指從烘烤器吊出投入使用的鋼包，因為需要安裝滑動機構(gòu)、上水口等工序，熱修換包操作時間長、溫降大，鋼包內(nèi)襯溫度降低，尤其是包底，溫降能達到 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，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間
鋼水在鋼包內(nèi)的停留時間是指從轉(zhuǎn)爐出鋼到連鑄開澆的時間，一般在 60~120 min，鋼水隨停留時間延長逐漸降低，尤其是經(jīng)過 LF+RH 雙聯(lián)的鋼水停留時間超過 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，其原因為引流砂中的 Fe2O3 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)層脆而多孔鋼液滲入燒結(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性好，熱膨脹系數(shù)小，打開滑板后能夠自動下流。
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行分析，唐鋼檢修分公司對一鋼軋廠生產(chǎn)現(xiàn)狀進行了梳理，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 含量沒做嚴格要求，參考相關(guān)的文獻 SiO2 在 1 200 ℃以上因為相變引起較大的體積膨脹，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)化驗結(jié)果并參照其他公司的標準，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 引進新材質(zhì)引流砂
針對經(jīng) LF+RH 雙聯(lián)鋼種時間長導(dǎo)致的引流砂燒結(jié)程度增大，引進鎬質(zhì)引流砂。具體成分見表 1。
前期試驗 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 每批次進廠前抽檢
對每一批次引流砂進廠前抽檢送公司化驗室化驗，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 個批次，其中7 個批次不合格重新取樣復(fù)檢，有一個批次復(fù)檢不合格判定為不合格品。
2.1.4 包裝運輸管理
針對雨季引流砂易受潮的特點，召開專題會議研究包裝、運輸和存儲的問題，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）運輸。運輸車輛備苫布，陰雨天氣必須苫蓋好。
3）外庫存儲。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)場改進措施
2.2.1 出鋼控制
出鋼前對爐身的粘渣用炮車進行清理，規(guī)范鋼包加料時間和順序，嚴禁早加料。
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，嚴禁投入包殼溫度低于 700 ℃的鋼包。
2）提高烘烤時間，烘烤時間 5 min 提高到 8 min。通過 43 個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)耽誤的時間，制定嚴格的鋼包時刻表，提高鋼包周轉(zhuǎn)。
引流砂加入時間至轉(zhuǎn)爐出鋼時間不超過30 min，當間隔時間超過 180 min，必須吊包吹掃后重新加入引流砂。
只經(jīng)過 LF 精煉的鋼水停留時間控制在 80 min以內(nèi)，經(jīng)過 LF+RH 雙聯(lián)的鋼水停留時間控制在120 min 以內(nèi)。
對于澆完的鋼包及時組織吊回倒?jié)灿啵岣咪摪苻D(zhuǎn)率，同時防止包底黏鋼黏渣。
2.2.4 熱修進一步加強標準化作業(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，清理泥料時包前人員隨時觀察，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，不滿足再加。
2.3 鋼包上水口生產(chǎn)工藝的改進
與鋼包水口廠家結(jié)合，鋼包上水口材質(zhì)進行調(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。通過一段時間的試驗取得良好的效果。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)并隨著各項措施的逐步落實，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。
參考文獻
[1] 陳永金，陸志堅，楊劍洪.提高 160 t 鋼包自開率的工藝實踐[J]. 柳鋼科技，2011（2）：16- 19.
[2] 代剛，儲曉明.影響 VD 工藝鋼包自開率的分析及改進[J].特殊鋼，2015，82（21）：38- 40.