中间包水口损毁严重，如何改造是关键！
发布日期： 2020-08-06 09:01:27 阅读量（777） 作者：炼钢厂连铸工序使用中间包盛装钢水， 中间包内使用的耐火材料被称为“功能耐火材料”，主要包括保护套管、塞棒、水口等，其中中间包内的水口有上水口和下水口两种，都起到流通钢水的作用。 上水口在中间包干式料施工时镶嵌在水口座砖内部，与中包成为一体;下水口安装在中包底部外面，通过固定机构进行固定， 在固定的滑道内与上水口进行连通， 下水口的作用是通过不同于上水口口径大小来控制钢水流量，调节连铸拉速，所以连铸中间包水口一方面要抗钢水侵蚀，耐高温，另一方面还要有较好的热振稳定性。
河北鑫达一钢三期连铸在提产后， 拉速相应提升，3 期中包(对包，8 流)内的 4 流 5 流上水口(钢包浇注区下方的水口)不耐侵蚀，出现上水口扩径，钢水侵蚀下水口(滑块)，导致下水口发红、滋钢等事故情况，为了避免更大的生产事故，现场采用了堵流、中包提前拉下形式，严重影响了中包使用寿命，制约了产量的提升，图 1 为 1～8 月份未提产时中包使用寿命统计，表 1 为 9 月份提产后的中包水口事故记录。
图1 1~8月份中包使用寿命统计图
表 1 9 月份提产后中包寿命记录
1、 现状分析
一钢三期连铸中包提产后， 包内耐材出现了明显的变化，对比二钢各相类似中包，从包型设计、流场分析和水口布置等方面进行了对比，有三种包型，分别是“T”型包，对包“直型包”，对包“刀把型”包，三种包型如下图 2～图 4 所示。 一钢 3 期中包属于对包“刀把型”包，对比三种包型，从流场分析来看，一钢三期对包“刀把型”包，钢水通过中包内的冲击板直接冲击最近的对包内的 4 流、5 流水口(水口编号：单包 1～4，单包 5～8)，导致 4 流、5 流水口冲刷强度和时间大于其它包型的水口。 1～8 月份水口损坏情况统计如表 2 所示，但 9 月份产量提升后，水口损坏表现更加明显。 其它两种包型在使用中未存在此类问题，可以按照设计产量进行生产，耐材在使用中比较稳定，使用寿命可以达到要求。
图 2 “T”型单口包实物图
图 3 对包“直型包”实物图
图 4 对包“刀把型”包实物图
表 2 1～8 月份水口损坏统计
2、 原因分析
在现场，技术人员与厂家共同分析，主要原因有以下两点。
(1)中间包上水口锆芯外部的铝碳材料的抗钢液冲击性能差。 在连铸提升拉速(上、下水口口径同时扩大)以后，上水口锆芯和锆芯外部的铝碳耐材受钢液流速增加后，耐侵蚀能力下降。
(2)中间包上水口使用 Φ20～21 mm 口径锆芯，下滑块使用 Φ17～19 mm 口径锆芯，在钢液运行过程中，会在上水口底部和下水口(滑块)顶部有停留，并且不断回流， 回流直接冲击侵蚀下滑块锆芯外部的铝碳材质，造成上、下水口(滑块)锆芯(外径 45 mm)边部的铝碳材质侵蚀严重，不能正常生产。
现场发红、侵蚀图片如图 5、图 6 所示。
图 5 下水口(滑块)发红(图中三角区域)实物图
对现场下线中包进行水口部位拆除(见图 7)，从拆除情况来看，上下水口之间有冷钢，主要是钢液通过上下水口之间来回循环(但不至于造成滋钢)所致，对此将钢液侵蚀水口原理进行模拟(见图 8)。
图 6 下水口(滑块)锆芯边部侵蚀(图中圈出区域)实物图
图 7 拆除后的上下水口实物图
图 8 水口侵蚀示意图
图 9 改进的锆芯实物图
3 改善措施
通过对照现场使用现状和水口下线残骸照片，技术人员共同研究，采取以下措施。
(1)中包厂家根据现有的连铸工况条件，对中包上水口锆芯外的铝碳材料进行改进， 主要是改进材质，提高了耐压强度，提高了锆芯水口外部的铝碳材料的抗冲击性能，现场改造部位如图 9 所示。
(2)对水口内部的锆芯进行了改造，将上、下水口内部的锆芯外径扩大 10～20 mm，如图 10 所示。
(3)结合文献资料，整理拉速与水口的对应关系，如表 3 所示，同时要求现场连铸作业区人员合理匹配拉速与水口的对应关系，使用对应的上水口。
表 3 水口与拉速对应关系
(4)中包日常维护措施如表 4 所示。 技术部结合供应公司，不定期开展对现场的检查，主要是针对现场中包承包方施工和炼钢连铸作业区现场操作方面，对于检查的内容进行及时沟通，不按照规定执行的立即进行纠正和整改，屡教不改的进行处罚。
表 4 中包维护措施
(5)中包厂家后续研究设计冲击区的稳流器，要求自带挡渣墙， 挡渣墙开孔部位避开最易受到冲击的 4 流和 5 流，如图 11 所示。
4 改善效果
对于以上措施，中包承包厂家立即反应，利用一周时间对水口进行了改进，尤其是第一项、第二项，在投入使用后共同关注使用效果，改善后的中包水口使用时间 47 h20 min(提前拉下，炼钢转炉检修，无铁水)，下水口锆芯周边未见大的侵蚀和扩径，从而达到了预期的使用效果，现场下线下水口如图 12 所示， 使用时间超过设计时间 45 h， 效果较好。
图 11 增加稳流器前、后对比图
图 12 现场下线下水口(滑块)实物图
5 创造效益
通过对炼钢厂连铸中间包水口改进和各方面的管理，提高了产量，降低了耐材成本，同时节省了中包热换时间。 具体效益如下：①每天节省一个中包，成本约为 80 000 元左右;②热换包时间节省 10 min，创效：40 t 钢×4 500 元/t 钢=180 000 元;③产量提升1 000 t/班左右，日创效 2×1 000×100=200 000 元;总计日创效：①+②+③=460 000 元。
6 结论
炼钢连铸中间包在提速增产后， 制约产量的薄弱环节逐渐都表现了出来， 对于此次中间包水口改造，取得的效益是非常明显的，后续为了提高钢水纯净度，提高中间包使用寿命，还有许多工作要做，例如需要对冲击区域增设挡渣墙等， 这就需要技术人员针对制约环节不断地进行攻关和改造。
崔新华，李连盈(河北鑫达钢铁集团有限公司技术部)
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