优化连铸工艺提高中间包寿命

影响连铸机中间包寿命的因素主要包括中间包用耐火材料和功能用耐火材料质量，耐火材料的化学成分、体积密度、抗折强度等理化指标必须符合协议要求，是提高中间包寿命的基础，所以必须加强对其的管理。

为提高中间包寿命降本增效提供物质保障;钢包砌筑质量的好坏直接影响着中间包寿命;中间包操作工艺参数不合理，造成耐材的非合理侵蚀等因素影响中间包寿命;钢水温度不合适，造成耐材的非合理侵蚀、损耗降低中间包寿命。所以必须针对以上存在的问题进行有效地控制，不断提高中间包寿命，实现提高中间包寿命降低连铸消耗。

加强耐材质量的管控

1)加强对进厂耐材耐材质量的监管。因为耐材质量直接影响耐材使用寿命，为了保证耐材的质量确保中间包寿命稳步提高达到降本提效的目的，宣钢一钢轧厂加强对进厂的每一批耐材的理化性能进行严格检查，要求耐材理化性能符合技术协议要求，杜绝耐材质量波动、以及不合格产品进厂。

2)对耐材的存放使用严管理。首先是对入厂保温层、永久层、工作层、稳流器、中间包上水口、浸入式水口、塞棒等耐材设定专门区域进行定置存放，防止发生使用时混料。其次是根据季节特点和厂房条件限制，提前制定防潮防雨雪预案，防止耐材受潮，确保耐材质量不受影响。最后是耐材的使用规范化管理。入库出库要登记入账、不同厂家不同批次耐材的使用情况要详细记录，方便展开横向、纵向的分析和对比，以大数据为依据选择最合适耐材。

3)改进稳流器结构。通过对中间包使用情况的跟踪，发现稳流器的使用寿命是决定中间包寿命提高的限制性环节，稳流器的是受高温、冲击、侵蚀最严重最易损坏的部位。

加强中间包砌筑质量的管控

中间包分为绝热层、永久层、工作层，绝热层厚10～30mm,采用硅酸铝纤维硬质板，永久层厚180～200mm,该层与保温层相接触，采用高铝质捣打料主要起到安全保温的作用，工作层50～70mm该层与钢水接触，采用高镁质干式料，是关键部位。

1)绝热层检测，必须保证在10～30mm,该层紧挨着中间包钢壳，主要作用是对钢水进行保温，减少浇注过程中钢水的温降，采用效果最好的为硅酸铝纤维毡，热导率低，提高中间包的保温效果。

2)永久层检测，必须保证120～130mm,该层与保温层相接触，主要起到安全、保温的作用，采用高铝质捣打料，小火24h、中火24h、大火24h,永久层寿命>45包役，翻包后发现永久层脱落较多，必须重新浇注。

3)工作层检测，必须保证50～70mm,该层与钢水接触，是关键部位。工作衬材料在施工时应能够同永久层有良好的黏附性，不回落、不坍塌。在高温使用条件下应具有良好的高温性能，不但要求有较高的耐火度和一定的高温强度，还必须有良好的化学稳定性，保证高温条件下不会对钢液产生二次氧化，不会对钢液造成污染，不降低钢坯的质量。使用过程中应具有良好的抗熔渣侵蚀和渗透的性能，以及耐钢水和渣液冲刷的能力，有利于提高中间包工作衬的使用寿命、减少中间包的侵蚀。

增加稳流器的厚度提升中间包寿命

稳流器是中间包的重要组成部分，它由干式料砌筑而成。稳流器承受高温、机械冲击搅拌(冲击深度可达1.2m)和钢水、渣子侵蚀最严重的部位，它的寿命往往决定了中间包的使用寿命，经过浇注过程中现场探测稳流器底部侵蚀厚度和翻包后实地测量，发现稳流器寿命和中间包寿命成正比关系，所以一钢轧技术人员提出了将稳流器底厚从240mm增加到320mm,从现场采集的数据来看，发生穿包事故多发生在稳流器处，一钢轧厂通过对稳流器的改进，并将稳流器下的镁质增强预制块的厚度由60mm增加到80mm,稳流器承受高温、机械冲击搅拌和钢水、渣子侵蚀能力大大提高，有效地延长了中间包的使用寿命，也减少了对包底工作层和永久层的侵蚀深度，保底温度也降低了，杜绝了穿包恶性事故。

中间包寿命越长，稳流器侵蚀越严重，所以将稳流器增厚后，增加了稳流器的抗冲击和侵蚀能力，稳步提高了中间包的寿命。表1是2018年4月宣钢1号连铸机稳流器侵蚀侵蚀后剩余厚度与中间包寿命统计，图1是对中间包寿命与稳流器侵蚀程度的统计折线图。图2是稳流器改造前中间包侵蚀情况，中间包工作层、渣线层侵蚀较深，中间包寿命为25~28炉;图3是稳流器改造后中间包的侵蚀情况，中间包工作层、渣线层侵蚀较深变浅，中间包寿命为28~32炉，中间包寿命得到了提升。

表1 稳流器侵蚀后剩余厚度与中间包寿命统计表

图1 中间包寿命与稳流器侵蚀程序折现图

图2 稳流器改造前中间包侵蚀图

图3 稳流器改造后中间包侵蚀图

保证中间包烘烤效果

1)对烘烤设备进行改进、维护。根据使用需求，定期对煤气、压缩空气管道进行疏通保养，保证足够的风量和煤气满足烘烤需求。对变形的喷头及时进行更换保证出风效果。中间包上水口的烘烤，采用煤气加压缩空气助燃直接喷射烘烤上水口内径的方式。为了保证烘烤效果，在煤气管道末端引进了高压喷嘴，使喷射火焰更集中，温度更高，效果更好。同时根据不同中间包不同变形量的现实情况，在实际烘烤时还会加入“导向碗”,确保火焰准确喷射到中间包上水口上。

2)改进烘烤工艺，制定专业合理的中间包线上线下烘烤制度，并严格按制度进行烘烤。中间包上线投入使用前，要保证至少5h的烘烤时间。中间包吊上平台后，首先由班组进行塞棒的初装和精校，完毕后把塞棒支起合适的高度，防止烘烤中间包上水口火焰的外焰直接烤至塞杆头部，致使塞杆头部外层脱落，造成中间包开浇时无法控制注流，导致上冒停机。或烘烤火焰把塞杆头部烤化，导致塞杆头部与中间包上水口粘结，造成开浇不成停机。烘烤时先小火烘烤1h,然后大火烘烤4h,确保工作层温度达到1000℃以上。临开浇前再把塞棒回位，并通过上下活动塞棒和烧氧管疏通，把上水口眼内积渣放净，使耐材达到最佳烘烤状态。

控制中间包浇注液面稳定

在操作上对中间包液面的严格控制在700~850mm之间，防止低液面拉钢造成耐材侵蚀严重。通过工艺工程师、SPPD画面、电话、对讲机等途径，及时了解钢水供应节奏、成分、温度、流动性等情况，在恒拉速范围之内及时调节拉速，保证中间包液面高度稳定。中间包液面的严格控制在700~850mm,能实现恒速拉钢，降低结晶器液面的波动，提高钢液质量，利于夹杂物的上浮，提高钢液的纯净度，稳定中间包钢液流畅，并且使中间包钢水的渣层与中间包工作层、塞棒的渣线层对应，大大减少了渣子对渣线层以下工作层的侵蚀，有效地提高了工作层的使用寿命。并做到见渣收流，保证中间包高液位浇注，及时排渣，包包观察稳流器侵蚀情况，减少塞棒，中间包内衬，冲击区耐材耗损。

表2是2018年宣钢1号连铸机中间包开浇200min液面变化情况统计，图4是其面积图。

表2中间包开浇液面变化情况统计

图4 中间包开浇液面变化面积图

加强钢包钢水到站温度的管控

中间包工作层干式料的寿命决定着中间包的寿命，研究结果表明：耐火材料的侵蚀随着钢水温度的增加而加剧。钢包钢水温度对中间包干式料寿命的影响极大钢水温度越高会使干式料的抗折强度、耐侵蚀性、抗热震性降低，从而降低了中间包的使用寿命。因为钢水浇注温度高，工作层干式料的耐火材料侵蚀严重，钢水中夹杂物增加，二次氧化严重，铸坯裂纹增加，柱状晶发达中心偏析严重，出结晶器坯壳变薄，极易造成漏钢事故，造成非计划停流或者甚者造成非计划停机;钢水浇注温度低，钢水表面凝壳，易产生夹杂、裂纹、结疤等缺陷，夹杂物不易上浮，水口冻结，浇注中断，也会造成非计划停流或者甚者造成非计划停机，所以必须把控好钢包钢水温度，才能实现连浇炉次的不断提高，中间包寿命延长，连铸消耗降低。

宣钢1号连铸机主要拉Q345B和HRB400两个钢种，出钢温度如表3、表4,工作层承受的钢水温度最高达1660℃,或者更高，直接加重了工作层的侵蚀程度，缩短中间包的寿命。为了实现延长中间包寿命，提高连铸机的作业率，炼钢作业区采取了提高钢水终点温度命中率和稳定率，使上下包钢水温度波动不超过10℃,做到红包出钢，保证出钢时间≥4min,吹氩时间≥3min,钢包加盖和保温剂，准确地将开浇钢水出站温度控制在1640~1650℃之间，连浇钢水出站温度控制在1590~1600℃之间，为连铸提供合乎连铸工艺要求的钢水温度，同时生产科协调好生产调度和钢包周转，实现了炼钢和连铸的顺畅对接。

表3 Q345B钢水温度 单位：℃

表4 HEB400钢水温度 单位：℃

同时连铸作业区做好中间包的保温工作，首先必须保证中间包钢水液面的稳定，严格控制在700~850mm之间，这样才能保证碱性覆盖剂的保温效果，减少钢水对中间包工作层的冲刷和侵蚀。其次，覆盖剂厚度≥50mm,保证中间包钢水做到黑面操作，不得有发红和裸露钢水现象，防止中间包钢水结壳，特别是中间包稳流器区钢水液面必须高，做到长水口加密封垫配合碱性覆盖剂保护浇注，在插入深度符合要求的情况下钢水翻动，应立即更换长水口，减少二次氧化和温降。保证了钢水温度的稳定，稳定了生产节奏，实现了恒拉速拉钢，减少了钢水温度波动造成干式料工作层的抗热震性降低而造成工作层的开裂和塌料。表5是2019年宣钢1号连铸机Q345B中间包开浇后中间包钢水温度统计表，图5是中间包开浇后中间包钢水温度变化折线图。

表5 Q345B中间包开浇后中间包温度变化

图5 中间包开浇后中间包钢水温度变化折线图

通过以上6项措施实施以来，中间包寿命稳步提升，增加了铸坯产量，有效地降低了连铸机消耗，提升了连铸机的效益，表6是2018年1—6月与2019年1—6月中间包寿命对比，图6是项目实施前后中间包寿命柱状图。

表6 2018年-2019年中间包寿命统计

图6 项目实施前后中间包寿命比较

结 语

经过系统工艺改进，提高了连铸、炼钢的控制水平，从而成功提高了中间包的寿命，减少了因耐材质量，操作因素造成的非计划停机或停流，也稳定了铸机拉速，实现了连铸消耗的降低，实现了降本增效，同时也提高了连铸坯的产量和质量，稳定了一钢轧炼钢—连铸—轧钢的生产节奏，为公司铁钢硬性连接提供了有力的技术支持，也增加了资源利用率，社会效益显著。