改進或提高鋼包澆注料的使用壽命

    澆注料鋼包因其具有保溫效果好，能夠有效減少鋼水生產過程中的溫降等優點，被廣泛應用于鋼鐵廠的低合金、普碳鋼等非精煉鋼種的生產。轉爐冶煉合格后的鋼水,須經鋼水包承載到連鑄機上進行澆注，因為鋼水溫度高達1600~1700℃，并且鋼水倒入鋼水包時對包底有較大的沖擊。所以鋼水包內襯(尤其是包底部位)的耐材質量和修砌標準必須滿足現場轉爐和鋼包工藝要求。如果鋼水包的抗侵蝕性、抗沖擊性不能滿足要求,極易造成鋼水包漏包等安全事故。因此,針對鋼水包在使用過程中存在的包底抗侵蝕性差，透氣磚與鋼水包耐材不同步等問題進行了分析，提出了相應的改進措施，提高了鋼水包的使用壽命及安全性,取得了很好的效果。
生產條件
1.1 轉爐工藝參數
唐鋼長材部現有兩座65t轉爐，周轉用鋼水包6個,轉爐鐵水裝入量平均70t,每班生產爐數26爐，采用鋼水包轉運鋼水的方式,轉爐岀鋼口與鋼水包包底高度差5m。生產鋼種主要有HRB400系列。
1.2 鋼水包技術參數
鋼水包公稱容量為65t,設計包齡為120爐，鋼水包的高度為3000mm,鋼水包內徑為3440mm。鋼包包底、包壁耐材均為三層結構,包底總厚度為600mm,包壁總厚度為300mm。
1.3澆注料理化指標
通過與鋼包澆注料耐材使用廠家共同分析現場工藝要求，制定了適應現場轉爐工藝要求、鋼包砌筑工藝的鋼包澆注料理化指標標準。
鋼包使用過程中存在的問題
2.1鐵水包包底抗侵蝕性差
耐材侵蝕分為物理侵蝕和化學侵蝕，物理侵蝕是指耐材受到沖擊和其他機械作用的侵蝕;而化學侵蝕是指耐材在高溫載荷的作用下，其溫度場及應力場的變化對耐材的侵蝕。鋼水包包底主要是物理侵蝕⑴。鋼水包在使用過程中，包底工作層抗侵蝕性、抗沖擊性較差，在高溫鋼水沖擊與侵蝕下，出現較大面積的耐材脫落現象，脫層厚度為100mm~150mm.脫層部位多集中于鋼水沖擊位置(如圖2所示)，給鋼水包安全使用帶來極大隱患。
2.2鋼水包透氣磚與包齡不同步
狹縫式透氣磚因供氣可調范圍大，抗侵蝕性能好等優點,被廣范應用為煉鋼工序的底吹元件。但是,底吹透氣磚性能的優劣直接影響鋼包底吹效果及使用情況，鋼包在線全程
底吹過程中，時常有底吹不開、透氣量小、透氣性差的現象發生，導致鋼包被迫下線,影響鋼包包齡,造成透氣磚與鋼包壽命不同步。
2.3鋼包下線停用不及時
由于沒有專門用于測量包底的設備，包況(包底、包壁、透氣磚、水口座磚)的侵蝕全部由熱修滑板工憑經驗和空包重量(帶包蓋)進行判斷。由于熱修工之間的水平存在差異，每個鋼包的狀況也不盡相同，且鋼包在熱態下，熱修工處于鋼包的炙烤之中，也不易觀察，時常導致判斷失誤，從而出現鋼包停用時間過早或過晚的現象。鋼包停用過早，影響鋼包壽命;鋼包停用過晚,會存在鋼包事故隱患。
改進措施
3.1鋼水包包底修砌工藝的改進
改進前，澆注料包包底沖擊區采用澆注料(高鋁料)振搗或澆注后比包底高出100mm,呈坡狀形態。在使用過程中，由于長期受到鋼水的沖刷、侵蝕，非常容易在沖擊區部位出現凹坑，造成包底薄,埋下事故隱患。
改進后，采用包底沖擊區部位預埋機壓預制沖擊塊的修砌形式,代替原有坡狀高鋁料，預制塊成分為鎂碳質，沖壓強度為1700℃施工方案:在包底澆注完300mm的澆注料后,將預制沖擊塊固定好后，鑲嵌在包底沖擊區，然后再澆注300mm厚的澆注料,周邊用振動棒振實。施工完畢后，沖擊區預制塊高岀包底150mm。
3.2 對透氣磚的改進
針對透氣磚透氣性差、使用壽命與鋼包包底不同步的情況，主要采取以下措施：
(1)增加透氣磚狹縫數量，由原來的20條增加到36條;
(2)將透氣磚狹縫的寬度由0.13mm增大到0.20mm;
(3)將原有透氣磚磚芯的材質由剛玉質改為倍剛玉質。
通過改進透氣磚狹縫和材質工藝，提高透氣磚透氣性和使用壽命,經過與透氣磚廠家共同研究，制定出透氣磚磚芯理化指標作為定期檢驗的依據
3.3 澆注料包停用不及時的改善
增加測量尺對包底、透氣磚厚度的測量，減少憑經驗判斷的誤差。針對澆注料包停用不及時的現象，設立一個合理測量包底的設備(擋火板和測量標尺)，以減少甚至杜絕鋼包停用過早或過晚的現象，消除對生產的影響，使鋼包的停用做到安全、合理,達到鋼包停用的最佳狀態。技術方案:對包齡≥70爐的或者有特殊情況的澆注料包，必須組織當班人員對包底和兩個透氣磚的最低點進行最少一次的測量。測量前，必須用大氧管將包底和兩個透氣磚處粘附的廢鋼渣吹掃干凈(禁止點火)，吹掃透氣磚的同時接好氮氣反吹。
參照標準:包底≥300mm,透氣磚≥250mm,包壁≥130mm,帶包蓋(無包沿)≥46.5t。
測量尺尺寸:測量包底按照2700mm長度設計，測量透氣磚按照2750mm長度設計。
改進效果
(1)通過釆取在包底鑲嵌沖擊塊的措施，使得澆注料鋼包在使用過程中耐鋼水沖刷、侵蝕程度加大,沖擊區出現凹坑現象減緩。
(2)透氣磚耐侵蝕程度有了很大提高，并且透氣量達到轉爐底吹要求，使用壽命能夠達到與包齡同步。
(3)通過對使用測量設備前、后下線鋼包的殘厚測量數據進行對比，可以看出：使用測量設備后，下線鋼包的殘厚更加符合澆注料包的下線標準要求(包底厚度280±20mm,透氣磚厚度160±20mm),有效降低了鋼包停用過早或過晚的出現頻率，消除了對生產的影響，使得鋼包停用更為安全、合理，達到一個最佳的經濟包齡，并且通過對拆包后殘厚數據的測量發現，利用測量尺測量的數據與規定殘厚數據更加吻合。
(4)澆注料鋼包整體包齡從原有平均80爐左右的較低水平提高到現在的平均100爐以上的較高水平，最高包齡達到了125爐。
結語
(1)通過進行包底砌筑增加鋼水沖刷的沖擊塊、改進透氣磚磚芯制作工藝要求兩方面工作，減少澆注料包包底局部侵蝕過快現象，提高了澆注料鋼包的使用壽命。
(2)通過設計澆注料鋼包判包標準和工具設備，減少了因為經驗判包帶來的不準確性，降低了因判包失誤提前下線對鋼包壽命的影響，提高了鋼包使用壽命的同時，也提高了鋼包使用的安全性能。