1 前言 中间包是炼钢生产流程的中间环节,是提高钢产量和质量的重要一环,无论对于连铸操 作的顺利进行,还是对于保证钢液品质符合需要,中间包的作用都是不可忽视的.因此,人们越来 越重视对中间包系统的技术改造,加强和提升中间包的冶金功能,使连铸能够顺利进行,保证多炉 连浇;包内钢液有足够的纯净度;钢液成分范围尽可能精确控制;钢液温度、过热度在较长的时间 保持稳定等等.宝钢集团上海梅山有限公司(以下简称“梅钢”)通过对中间包的扩容改造;提高 中间包及水口的烘烤效率;增加中间包冶金稳流器,改进中间包水口座砖、挡渣墙等耐材材质;进 行中间包气幕挡墙控制技术的开发等一系列技术改造,大大提升了中间包的冶金功能,实现了有效 控制钢水的成分、温度和夹杂物含量,提高钢质量的目的.2 中间包的扩容改造大容量中间包是 中间包的发展趋势,大容量中间包不仅有利于实现多炉连浇和换大包时不降低拉速,而且可以增加 钢水的停留时间,有利于夹杂物上浮.梅钢连铸中间包设计容量为40t,由于种种原因,实际容量仅为25t左右,因此对中间包进行扩容改造,增加中间包的容量.21 改造方法(1)中间包隔热材料的改造.将中间包隔热材料由25mm柔性耐火纤维毡改为15 mm厚的耐火纤维板.因为柔性耐火纤维毡在中间包钢水的静压力下会被压实,失去保温作用,同 时由于纤维毡被压实变形可能会导致永久层浇注料产生裂纹,而耐火纤维板具有较高耐压强度,能 抵抗中间包钢水的静压总第139期力而不致于被压实、压碎,同时保温效果也很好.(2)中间 包侧壁永久层浇注料的改造.将中间包侧壁永久层浇注料厚度由195mm改为150mm,材质 由铝镁浇注改为高强度低水泥耐火浇注料.因为高强度低水泥耐火浇注料克服了铝镁浇注料中温强 度低的缺点,同时具有流动性好,热震稳定性好,烘烤无爆裂等优异性能.(3)中间包压盖板的 改造.原先中间包压板宽度为120～127mm改造后为90mm,这样改造后耐火纤维板和永 久衬厚度总和为165mm,压盖板改为90mm,既起到了保护永久衬的作用又兼顾了振动棒施 工时的方便性.(4)中间包溢流槽的改造.原先溢流槽部位耐材厚度为240mm,耐材上部距 中间包上沿距离为200mm,改造后将溢流槽部位耐材加厚30mm,这样耐材上部距中间包上 沿距离为170mm,这样中间包钢液面可上升30mm.中间包扩容改造前后中间包耐材厚度变 化列表比较如表1. 表1 中间包扩容改造前后中间包耐材厚度变化mm改造前改造后减少厚度 包壁厚度保温材料251510 永久层19515045工作层30300合计2501955 5包底厚度保温材料251510永久层1951950工作层40400合计26025010 溢流槽厚度24027030(增加)由表1可知,经过改造后的中间包包壁部分耐材减少了55 mm、包底部分耐材减少了10mm,扩大了中间包溶池部分;同时溢流槽部分耐材加厚30mm .提高了钢液面,这样中间包的盛钢包量就增加了15t,总容量40t左右,基本达到设计要求 .3 提高中间包及水口的烘烤效率随着连铸技术的不断发展尤其是全连铸的实现,人们逐渐认识 到中间包热状态对钢水温度的影响是不容忽视的.对中间包的烘烤加热系统进行改进,提高中间包 的热效率,以减少钢水浇铸过程中的温度损失,将钢水过热度控制在较窄的波动范围内,维持中间 包内钢水温度的稳定,实现等温、低过热度浇铸,进而提高连铸坯的质量并为多炉连浇创造良好的 外部条件.使用原先的烘烤装置在中间包烘烤过程中主要存在以下问题:(1)烘烤器的火焰长度 不够长,焰头较难触及到包底,影响到包底和水口碗部的预热效果,易造成开浇失败.(2)大量 未及时燃烧的煤气在塞棒孔部位燃烧易造成塞棒丝杆受热弯曲变形,同时易造成塞棒丝杆预埋件处 氧化,使丝杆脱落.并造成中间包包盖变形.(3)未及时燃烧的煤气和空气要带走大量的热量, 造成能源的浪费.(4)浸入式水口烘烤时,火焰易烤到中间包水口的快换油缸,增加了油缸的故 障率.因此对原先的中间包烘烤系统进行了改造:(1)对烘烤装置的烧嘴进行改型,选用新型高 效烧嘴并增加导流管的长度,提高煤气的燃烧效率并使烘烤火焰高温区域主要集中在中间包的中下 部位,增加包底和水口碗部的预热效果.(2)对中间包包盖进行改造,增加包盖的密封性,烘烤 时在中间包内形成一定的正压,使火焰集中在中间包内燃烧,避免中间包的其他部件如塞棒丝杆、 中间包盖的高温变形.(3)对中间包浸入式水口采用先进的负压式烘烤,原理是利用工业压缩空 气通过特殊的装置使烘烤中包的炽热气体经上水口进入水口内腔从而使水口预热.使用负压式烘烤 后由于中间包内的炽热经上水口进入浸入式水口从而使上水口得到充分预热避免了因上水口烘烤不 良而造成生产事故;同时也不对快换水口机构造成损害.而且烘烤装置结构简单、使用寿命长;不 需要煤气可以节约能源.(4)与高校合作对原先的中间包烘烤制度进行优化,通过对中间包包衬 热状态进行测试,然后依据温度测试结果对中间包包衬进行热平衡分析和计算,从加热时间、煤气 耗量、中间包烘烤效果、连铸过程中包内钢水温度波动变化等几个方面综合分析,制定最优化的中 间包烘烤工艺,提高整体的预热效率.4 改进中间包的辅助耐材,改善中间包的冶金功能 影 响中间包内夹杂物行为的重要因素是中间包内的流场,通过在中间包内安装稳流器、挡渣墙等等, 改变钢水的流动方式,实现使夹杂物能够有效地碰撞、长大和上浮,并尽量使中间包内各个部位的 钢水活跃起来而减少中间包结冷钢的现象.(1)安装中间包稳流器:它是一种材质为m(MgO )>85%的镁质防湍流冲击垫,安装在中间包内的钢包注流冲击区中,限制钢包注流的冲积能, 减少钢水飞溅和降低钢水的湍流流动、防止卷渣,提高中间包钢水流动的活塞流特征,减少死区和 短路流,增加钢水在中间包内的最小停留时间,使钢水内的夹杂物易于上浮排除,大大缓解水口堵 塞现象,提高铸坯的质量,同时也提高了中间包寿命,降低耐材成本.(2)改进中间包座座砖和 挡渣墙的材质:原先使用座砖的材质为高铝质烧成品,制造过程中尺寸精度控制较困难,导致座砖 孔径尺寸大多为正公差,使得孔径偏大,使得座砖与上水口之间的缝隙超标,导致渗钢.后改用铝 镁质不烧座砖,因为铝镁质不烧座砖外形规格尺寸公差易于控制,可以达到较高的精度,使座砖与 上水口之间的配合精确,消除了渗钢现象,其价格也较高铝质座砖便宜,使用效果较好.另外原先 使用的中间包档渣墙材质为高铝浇注料,在浇注过程中特别容易倒塌,污染钢水,影响操作.后改 为m(MgO)>80%的镁质浇注料,使用寿命有了较大提高,基本能够与中间包同步.5 进 行中间包气幕挡墙控制技术的开发洁净钢生产已是炼钢发展的趋势和要求,它要求严格控制钢水的 成分、温度和夹杂物含量,尤其对夹杂物控制,如汽车外板(O5板)要求钢中总氧含量<20× 10-6,氧化铝夹杂尺寸小于20μm;优质宽厚板和管线钢的铸坯总氧含量要求小于10×1 0-6,钢帘线要求钢中总氧含量小于10×10-6,夹杂物尺寸小于5μm.通过钢水精炼和 在中间包内安装挡渣墙和挡渣堰等,可以实现较大尺寸夹杂物有效地碰撞、长大和上浮,但要实现 比较小尺寸夹杂的上浮和去除还有相当大的难度.因此近年来中间包气幕挡墙技术的研究开发和生 产应用越来越多,因为它不仅可以实现传统耐材挡墙流控的目的,而且更有利于小尺寸夹杂的上浮 ,可以消除传统耐材挡墙因冲刷引起的外来夹杂,减少劳动强度,提高生产效率.梅钢与高校合作 利用计算机仿真和物理模拟技术,开展中间包气幕挡墙技术的理论研究和实验室研究,研究大包水 口结构、控流装置、内腔结构、供气模式等对中间包内流场的影响规律和对中间包液面行为的影响 ,开发出有效去除细小夹杂的技术和措施;研究细小气泡形成的机制,解决形成气幕供气元件的模 式、结构和材质.同维苏维等国际著名耐材厂家合作进行中间包气幕挡墙技术的现场应用试验,经 过一年多的现场应用试验,取得了良好的使用效果,它可以有效降低细小夹杂,提高钢水质量,并 且增大中间包的连浇炉数,低碳铝镇静钢的单中间包连浇炉数15炉,10～13h.6 结论洁 净钢的生产要求中间包的冶金功能和作用必须得以充分发挥,实现有效控制钢水的成分、温度和夹 杂物含量,提高钢的质量.梅钢通过对中间包的扩容改造;提高中间包及水口的烘烤效率;增加中 间包冶金稳流器,改进中间包水口座砖、挡渣墙等耐材材质;进行中间包气幕挡墙控制技术的开发 等一系列技术改造,大大提升了中间包的冶金功能,取得了良好的生产应用效果.标题新闻 先进钢铁材料技术国家工程研究中心近日在京组建.12 总第139期梅钢连铸中间包系统技术改造@汪洪峰$宝钢集团上海梅山有限公司!江苏南京210039
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技术改造;;冶金功能梅 山炼钢厂通过对中间包的扩容改造,提高中间包及水口的烘烤效率;增加中间包冶金稳流器,改进 中间包水口座砖、挡渣墙等耐火材质;进行中间包气幕挡墙控制技术的开发等一系列技术改造,大 大提升了中间包的冶金功能,实现有效控制钢水的成分、温度和夹杂物含量,提高钢质量的目的. 厥侵屑浒诘牧鞒?通过在中间包内安装稳流器、挡渣墙等等,改变钢水的流动方式,实现使夹杂 物能够有效地碰撞、长大和上浮,并尽量使中间包内各个部位的钢水活跃起来而减少中间包结冷钢 的现象.(1)安装中间包稳流器:它是一种材质为m(MgO)>85%的镁质防湍流冲击垫, 安装在中间包内的钢包注流冲击区中,限制钢包注流的冲积能,减少钢水飞溅和降低钢水的湍流流 动、防止卷渣,提高中间包钢水流动的活塞流特征,减少死区和短路流,增加钢水在中间包内的最 小停留时间,使钢水内的夹杂物易于上浮排除,大大缓解水口堵塞现象,提高铸坯的质量,同时也提高了中间包寿命,降低耐材成本.
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