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三年三登新臺階——北京聯合榮大總包用戶板坯連鑄中間包再創世界長壽紀錄側記

2023-02-27 09:45:00

  2023年1月21日,北京聯合榮大總包的唐山中厚板材有限公司13號長壽命連鑄機中間包在2號機下線,澆鑄時間為156小時25分鐘,創歷史最高紀錄,這也是目前世界板坯連鑄機中間包壽命的最高紀錄:澆注鋼種45號、50號高碳鋼,連續澆鑄240 爐鋼,過鋼量27664噸,鑄坯總長7009m,鑄坯斷面1800mm×280mm?;仡?021年11月26日,北京聯合榮大與同一用戶維護的13號中間包在1號連 鑄機下線,澆鑄時間111小時28分鐘,鋼種為Q355B-2,共連澆179爐鋼,過鋼量為22858噸,鑄坯總長度為5560米,拉速為 0.70m/min~0.95m/min,鑄坯斷面為 250mm×2100mm,創當時的世界紀錄。再回顧2022年1月12日,北京聯合榮大與同一用戶維護的22號連鑄長壽中間包在1號連鑄機下線,澆鑄時長為131小時34分鐘,鋼種為N355B/Q235B-2,共連澆226爐鋼,過鋼量為28159噸,鑄坯總長度為 6790米,拉速為0.80m/min~0.90m/min,鑄坯斷面為250mm×2100mm,同樣破了當時的世界紀錄。
  這既是供需雙方密切配合、協同創新,3年登上的3個新臺階,也是讓國內冶金科技工作者揚眉吐氣的3個新臺階,更是讓國外同行關注的3個新臺階。據聯合榮大長期在唐山現場工作的煉鋼事業部技術負責人徐毅杰介紹:該連鑄中間包這一輪澆鋼后期包殼溫度低于300℃,在此期間通過監測對比日常正常中間包渣線侵蝕情況,包殼溫度沒有發生明顯突變,包殼溫度整體可控。
  由此,該成果的研發可得出下列結論:
  一是南北兩側護板、擋渣墻、塞棒、上水口能滿足150小時長壽命中間包使用要求。
  二是沖擊區排渣口正下方澆鋼過程中需關注排渣及打渣情況,避免渣殼過厚導致的塞棒液面部位結殼及打渣過程中對渣線部位護板的沖擊損害,必要時可在排渣口整體護板后部加裝小護板。
  三是非沖擊區渣線干式料需進行優化調整。
  四是因長壽命澆鑄過程中鋼流對穩流器側壁持續沖擊,可對側壁材料進行適當加厚或加強處理,單獨做一些長壽命試驗。
  為用戶排憂解難
  北京聯合榮大董事長章榮會博士指出,隨著現代鋼鐵企業逐漸大型化和生產的高效化,連續鑄鋼技術的重要性日益顯現,中間包用耐火材料能否滿足連澆爐數的要求,對于鋼鐵企業的正常生產秩序和企業總體經濟效益影響巨大。目前,國內板坯連鑄中間包的壽命較低,一般為20小時~30小時。
  延長連鑄機中間包的壽命,對降低連鑄用耐火材料消耗、減少中間包澆余及熱換中間包重接鑄坯廢品、提高鋼液品質等具有重要意義。
  唐山中厚板材有限公司共有3臺一機一流板坯連鑄機,與之匹配的中間包容量為40t、鋼包容量為120t。中間包砌筑工藝具體情況為:中間包外鋼殼為焊接鋼結構,帶有加強筋和排氣孔,鋼殼內側焊有錨固鉤,以銜接耐火材料做的絕熱層和永久層,永久層內部為工作層,采用鎂質干式料振動成型;中間包內設有沖擊板、穩流器、擋渣墻、擋壩等耐火澆注料預制件,能夠使鋼液中非金屬夾雜物在中間包內上浮,穩定鋼水流場;中間包內設有上水口和塞棒等功能耐火材料以控制鋼液的合理流動,穩定澆鋼;每次連澆后,中間包要翻包并重新進行修砌,更換上述工作層、預制件和功能耐火材料,以保障連鑄現場生產需要。
  這組板坯連鑄中間包主要冶煉鋼種為常規鋼種和低碳低硅鋼兩大類,2020年6月份之前平均使用壽命在24小時左右,平均連澆爐數最高在35爐左右,連澆爐數一直處于較低水平。經過榮大與用戶雙方技術調研討論發現,現場存在的主要問題是:渣線干式料的耐侵蝕性不穩定、穩流器的側幫開澆時易局部開裂、擋渣墻不耐侵蝕、塞棒棒頭和水口碗部沖刷嚴重、塞棒棒頭出現斷裂等幾種情況,從而導致中間包提前下線,并對鋼水純凈度造成了非常不利的影響。
  綜上所述,延長連鑄中間包壽命是中國煉鋼界而且是世界煉鋼界的共性難題。
  與用戶協同創新
  章榮會指出:中間包壽命的延長,取決于中間包內材料和施工、烘烤工藝是否能滿足長壽命的要求,同時也是對煉鋼生產貫徹以連鑄為中心,設備為保證,品種計劃為前提的考驗。唐山中厚板材有限公司異鋼種連澆技術的成功開發,為中間包長壽命技術的開發創造了極為有利的條件,相應地也提出了更高的要求。
  榮大公司是一家致力于耐火材料研究、生產、施工的專業單位,針對唐山中厚板材有限公司中間包長壽技術,承擔了中間包用耐火材料的整體技術開發工作。
  要實現中間包長壽,干式料、擋墻、穩流器、塞棒、水口任何一種材料的性能不能滿足,都會造成中間包提前下線,必須同步提高使用性能,均衡蝕損。據章榮會介紹,在研發并獲取這項屢破世界紀錄的創新成果過程中,唐山中厚板材有限公司進行了以下密切配合:
  一是中厚板公司自主研發出無混坯連澆技術,實現多鋼種連澆:換包前,中間包進行排渣作業;異鋼種連續澆鑄后期,大包工對澆鑄液面進行測量,液位滿足要求時,澆鋼工關閉塞棒,減少中間包鋼水量;下一包鋼水全流開澆,中間包液位達到要求時,塞棒二次開澆重新澆鑄。通過使用此技術,混坯改判量每次減少40噸。
  二是中厚板公司搭建了潔凈鋼生產平臺,減少鋼水對耐材的侵蝕:通過優化轉爐自動煉鋼模型、出鋼即精煉開始脫氧新工藝、LF底吹氣量、RH浸漬管提升氣量等工藝方法,搭建了潔凈鋼平臺。終點氧含量由450ppm 降低到350ppm,夾雜物控制水平得到大幅度提高。
  三是渣線干式料調整,提高工作層渣線料抗侵蝕性:以燒結鎂砂和電熔鎂砂為主原料,其最大臨界粒度選擇為5mm,加入量為90%~95%,粉狀熱固酚醛樹脂加入量為3%~5%,碳化硼粉加入量為1%~5%。在顆粒級配設計上追求同等氣孔率下氣孔孔徑最小,達到抗渣性和抗滲性優良的效果。
  四是完成了擋渣墻和穩流器改進,塞棒和水口改進調整;將板坯中間包塞棒長度由原來的1740mm改進為1650mm。塞棒頭部由半球形改為錐型,以提高塞棒的控流精度。將上水口由平滑外形改進為帶凹槽外形,有效解決了水口座磚間的夾鋼問題。在塞棒渣線部位采用外層增加 20mm~30mm的ZrO2-C環,以增加抗侵蝕性能;塞棒棒頭采用鋯碳質,在保證熱震穩定性的前提下,提高抗沖刷的性能;調整中間包水口碗部材質,采用氧化釔穩定的氧化鋯質碗部(ZrO2≥94%),以增加抗沖刷性和抗侵蝕性 能;對水口滑板面材料方案進行優化,提高耐磨性能,以滿足浸入式水口多次更換的要求。
  五是推行連鑄中間包窄溫度控制,降低耐材侵蝕速率。
  六是取消鈣處理,降低了鋼渣滲透性對耐材的侵蝕。
  七是與東北大學合作,對中間包流場進行優化。
  八是應用大包下渣檢測技術,減少中間包下渣量。
  板坯連鑄中間包壽命的持續延長,不僅直接經濟效益顯著,而且可取得可觀的社會經濟效益:不僅充分挖掘了連鑄機生產作業能力,增產作用顯著,有利于在鋼產量穩定的前提下淘汰落后產能,而且減少了連鑄拉下、開澆操作和修砌中間包工作量,降低了工人勞動強度。
  長壽命板坯中間包技術開發及應用,充分挖掘了連鑄設備生產能力,降低了過程消耗和工人勞動強度,走出了一條節能減排、高效生產、綠色發展的新路子,經濟效益和社會效益明顯,具有積極的推廣應用價值。(夏杰生)
圖為2023年1月21日,連澆時長達156小時25分鐘,再破世界紀錄的唐山中厚板材有限公司13號板坯連鑄中間包生產現場。

來源:中國冶金報-中國鋼鐵新聞網

編輯:張雨恬

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