炼钢厂中包水口改造生产实践
发布日期： 2020-12-01 14:55:26 阅读量（721） 作者：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抗热震性。
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和中包使用寿命记录。
1现状分析
对于一钢三期连铸中包提产后包内耐火材料出现了较大明显的变化，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，三种包型如图2、图3、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，现将1—8月份水口损坏统计如表2所示，但对于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，都可以按照设计产量进行生产，耐火材料在使用中比较稳定，使用寿命都可以达到要求。
2原因分析
在现场技术人员结合厂家，共同分析，主要原因有以下两点：
第一：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火材料受钢液流速增加后，耐侵蚀能力下降;
第二：中间包上水口使用φ20~21mm口径锆芯，下滑块使用φ17~19mm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45mm)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。
对现场下线中包进行水口部位拆除，拆除后的图片如图7所示，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模拟如图8所示。
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10~20mm，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，使用对应的上水口和下水口(滑块)。
对于以上措施，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。
(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，迅速行动，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小时20分钟(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小时，效果较好。
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，降低了耐火材料成本，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80000元左右;2)热换包时间节省10分钟创效：40吨钢×4500元=180000元;3)产量提升1000吨/班左右，日创效2×1000×100=200000元。总计日创效460000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，还需要做许多工作，例如需要对冲击区域增设挡渣墙等等，这就需要技术人员针对制约环节不断地进行攻关和改造。
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