【案例】中间包水口穿钢原因分析及控制措施

水钢钢轧事业部连铸作业区连铸中间包水口分为上水口和下滑块，上水口及下滑块均是中间包内钢水流经结晶器的重要通道。上水口固定安装在中间包内部，其使用寿命与中间包计划使用寿命同步，而下滑块则安装在中间包外的滑块机构内紧贴对应上水口工作面，其使用过程根据使用情况可进行在线更换。连铸生产过程中常出现中间包水口穿钢，一旦出现水口穿钢轻则堵流不能二次开浇;重则水口堵不死，造成非计划停浇，甚至烧坏设备，恢复时间长，打乱了生产秩序。

中间包水口穿钢

2.1 水口穿钢

中间包水口穿钢是指连铸正常生产或换下滑块过程中钢水从中间包上水口与下滑块接触面穿出。

2.2 水口穿钢情况

2024年1月-6月因中间包水口穿钢造成断流及非计划停浇情况见表1。

表1 2024年1-6月中间包水口穿钢情况

从表1可知，2024年1月-6月水口穿钢事故频繁，且伴随回炉废品的产生，导致钢铁料消耗增加，严重影响生产的顺行。水口穿钢已成为制约连铸生产的瓶颈。

水口穿钢的原因分析

3.1 中间包水口安装方面

(1)安装板孔洞破损，机构安装水口紧固时上水口受力不均，导致上水口与下滑块局部接触不紧密，使用过程接触面夹角缝隙加剧。

(2)中间包修砌时，6个流次上水口安装不在同一条直线上，导致各个流次行程不一样，增加了下滑块更换难度，引发下水口更换错位。

(3)机构气垫弹簧压力不足或压力过大，造成左右弹簧安装不对称，导致使用过程不对称加剧，钢水流经弱的一方，造成接触面侵蚀。

3.2 耐火材料质量方面

(1)供货商产品质量波动，所提供的质量差上水口或下滑块质量差。当上水口质量差时，上水口锆芯下部侵蚀或炸裂脱落扩径，钢水不断冲刷上水口与下滑块接触面。

(2)水口混用管理不善，引发水口吸湿受潮或超过保质期，导致受潮或过期水口上线使用。

3.3 工艺操作方面

(1)未按要求确认下滑块更换工艺条件。下滑块更换前未对浇注工艺条件进行确认，如在中间包钢水温度过高、铸坯拉速过大、在线水口使用发红等不具备更换下滑块的情况下盲目换下滑块造成穿钢。

(2)操作流程无序，不按流程步骤操作换下滑块。

(3)浇注过程无计划性更换下滑块。一是下滑块超时使用，如下滑块计划使用寿命为8小时，当下滑块使用达8小时后仍继续使用。二是异常情况需中间包堵流时各流次堵流不均衡，造成某流次来回堵流后再次开浇频繁更换下滑块。

3.4 异常水口防范方面

生产过程中水口穿钢通常是有征兆的，一是上水口与下滑块接触面两侧耐火材料发红，二是上水口与下滑块接触面接触面夹钢及有缝隙，出现水口使用异常未进行防范造成正常浇注或换滑块过程穿钢。

预防水口穿钢的控制措施

4.1 提高中间包水口安装质量

(1)中间包下线翻包顶包时，顶包机液压缸活塞垂直正中水口，不得偏斜顶坏安装板圆孔。中包修砌前对安装板进行检查，安装板孔洞缺损达5×5mm时及时对安装板进行更换。

(2)中间包修砌安装上水口时，先装I一VI流座砖和上水口，再在I一VI流水口中插上对中杆，并拉线对Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V流座砖进行安装，确保6个流水口在同一条直线上，确定保各个流次行程均为205mm，降低生产过程下滑块更换难度。

(3)中间包水口及滑道安装前必须对水口机构弹簧压力进行检测。弹簧压力为2.0-3.0MPa，低于或高于弹簧压力范围作报废处理不得使用。同一流弹簧压力尽量相同或相近，压力相差不得超±0.2MPa。

4.2 加强水口耐火材料管理，提升水口使用质量

(1)耐火材料遵循先试用后推广的原则，新批次无论上水口还是下滑块尤其是上水口到货后，先安排试用跟踪，当正常停浇中间包试用下线水口锆芯扩径达40%时该批次水口停用。

(2)水口使用遵循先到先用原则，进厂水口及时入库，避免水口吸湿受潮。制作水口存放柜，规范水口存放及使用，确保水口先进先用，防止部分水口不用过期。

4.3 按下滑块更换流程进行标准化操作

4.3.1确认下滑块更换条件

(1)确认中间包钢水温度，当中间包钢水温度在温度控制上线时不得更换下滑块。若高温更换，需将中间包液面降液至三分之一以下才能进行更换。

(2)确认更换流次拉速。当更换流次拉速达3.2m/min及以上不宜进行下滑块更换，若因下滑块已达到计划使用寿命已到或钢水衔接等因素必须更换，需拉速降至3.2n/min以下进行更换。

(3)确认水口使用情况，当水口使用异常如发红、夹钢严重，直接堵流，不得更换下滑块。

4.3.2按流程更换下滑块

制定下滑块更换流程(图1)，按流程进行下滑块更换。

图1 下滑块更换流程

4.3.3按计划性有序对下滑块进行更换

(1)按作业区下滑块使用寿命要求对下滑块进行更换，即下滑块计划使用寿命±30分钟。严禁超时使用。

(2)各流次水口更换要均匀，异常情况下如堵流或在线换水口不得频繁在某一个流次进行水口堵流或进行水口更换。

4.4 合理对异常水口进行处置，避免发生穿钢事故扩大

(1)将更换下线的下滑块工作面朝上按流次整齐摆放在水口存放槽内，通过对存放槽内水口侵蚀情况进行判断：如是浇注过程上水口注流向外或向内偏冲2-3mm则对对应流次快换液压缸活塞行程进行相应减少或增加2-3mm。如是水口夹钢则要降低相应流次在线上水口使用寿命，必要时堵流，该流停浇。

(2)水口发红、夹钢不严重，可用风管吹水口降温延续生产，如水口发红、夹钢严重则进堵流。堵流后卸下下滑块，检查上水口工作面，当工作面不平整或有缺损则该流作停浇处理，当工作面平整无异常，则可重新安装水进行二次开浇正常浇注。

取得的效果

通过造成水口穿钢4个方面的原因进行分析，针对原因制定相应防范措施，并将措施用于生产实践。中间包水口穿钢事故减少，保障了连铸生产的顺行。2024年7月-12月因中间包水口穿钢造成断流及非计划停浇情况见表2。

表2 2024年7月-12月中间包水口穿钢情况

从表2可知：2024年下半年中间包水口穿钢造成的断流为0.7次/月、非计划为0次。水口穿钢事故与2024年上半年(见表1)相比大幅度下降。水口穿钢事故的下降，避免钢水烧坏设备，杜绝非计划停浇事故，保障生产稳顺，取得了一定的经济效益。

结 语

通过对中间包水口穿钢的原因进行分析，制定了对应的控制措施并在生产进行实践，水口穿钢事故取得了很好的效果，水口穿钢事故减少，降低了钢铁料消耗，为生产的顺行起到了保驾护航的作用。

文章作者：黄继勇

作者单位：首钢水钢钢轧事业部