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钢包全程加盖设备与工艺研究现状

刘晓峰

（重庆钢铁股份有限公司炼钢厂 重庆 400081）

摘  要：通过大量文献调研，介绍了炼钢生产中钢包全程加盖设备与工艺研究现状，为重钢环保搬迁改造，落实国家节能减排政策，建设低成本洁净钢平台，实现绿色、环保、高效生产提供有益借鉴。

关键词：钢包，全程加盖，设备与工艺，重钢，借鉴

1 前  言

钢包作为炼钢工序与连铸工序之间的盛钢容器，其在生产周转过程的热状态，直接影响出钢和盛钢过程中钢水温度的变化。针对炼钢生产过程钢水温度波动较大，影响过程温度控制，一般采取强化钢包烘烤、提高钢包热周转、优化包衬结构、钢水运转过程加保温剂和浇注过程钢包加盖等手段来减少钢水温降^[1]。虽采取以上手段，但效果炼钢过程钢水温度控制精确能力非常有限。研究表明，一台150t钢包空包开始后，前20min内由包衬向空气的辐射热损失将导致下一炉钢水温度损失达15℃。而这种热损失的40％发生在空包开始后的前5min。

通过在钢包上加盖，辐射热损失可显著减少。由于钢包加盖显而易见的节能效果，成为钢铁企业节能降耗的一个重要手段。比如连铸机上广泛采用了钢包加盖装置^[2]。然而，即使是连铸机上加盖，也是属于局部的非全程式保温措施。现有钢包加盖操作必须由天车辅助完成，使得这项技术在实际应用中的可操作性受到了极大限制，无法做到在整个使用循环过程中都使钢包盖盖在钢包上。据文献^[3-11]介绍，国内外部分设计单位联合钢厂经过技术引进、消化、转化创新，设计研发出适合我国炼钢厂实际生产需要的钢包全程加盖设备和工艺技术，取得了很好的生产实践效果。本文介绍炼钢生产中钢包全程加盖设备与工艺研究现状，为重钢环保搬迁改造，落实国家节能减排政策，建设低成本洁净钢平台，实现绿色、环保、高效生产提供有益借鉴。

2 设备状况

钢包全程加盖主要设备包括：

1）加揭盖机。有插齿式、移动插齿式、液压升降/伸缩-式、回转式、悬挂移动式等（见图1、图2）。根据不同炼钢厂工艺布置的差异采用不同的设备组合。

图 1 回转式钢包加盖机加盖           

图 2 插齿式钢包加盖机揭盖

3）辅助设备：铰链座、包盖存放台、包盖烘烤设备、专用吊具、专用工装等。

3 操作工艺

3.1 出钢前准备

在完成炉次之间对钢包的准备服务后,钢包不是象通常那样被放到预热器上进行预热，而是被放回到等候在电炉或转炉旁边的钢包车上，并且有钢包盖盖在上面，直到下一炉开始出钢，所以在使用钢包全程加盖设备与工艺进行生产时，正常周转钢包将不再需要在线预热。只有在遇到长达几个小时的超时工序延迟时，钢包预热才需加以考虑。

图 3 钢包倒渣加盖设备自动开启             

图 4 钢包带盖热修

钢包倒掉铸余渣，清洗水口滑板后，可直接在钢包带盖或炼钢炉出钢前完成加入引流砂填入。完成填砂后，钢包经过出钢线，采用揭盖装置完成揭盖，包盖存放专用存放台，进入炼钢炉下出钢（见图5）。

    图 5 炼钢炉出钢线自动加盖       

图 6 炼钢炉出钢线自动揭盖

3.2 出钢后加盖

炼钢炉出钢完成后，当钢包经过包盖专用存放台，自动完成加盖操作，不需要人为干预（见图6）。

3.3 精炼揭盖

    钢包进入精炼工位（LF或RH）可完成喂丝脱氧处理，包盖设置测温取样和喂丝孔。钢包经过精炼平台钢车线，采用揭盖装置完成揭盖，包盖存放专用存放台，进入精炼炉完成处理位钢水精炼（见图7）。

  图 7 精炼揭盖装置                     

图 8 精炼加盖装置

3.4 精炼加盖

    处理位钢水完成精炼任务，当钢包经过包盖专用存放台，自动完成加盖操作（见图8）。加盖钢包可进行钙处理或微合金化。钢水成分、温度、洁净度等合格后，直接用天车吊上连铸回转台。连铸工序可不设置钢包加盖装置。

4 效果评价

    钢包全程加盖系统使炼钢厂显著降低钢包内的热量损失,减少钢包内钢水温降。这些能量损失的减小转化成重要的生产经济效益。最主要的效益表现在操作成本的降低、产品质量的提高和生产效率的提高。

    使用钢包全程加盖节能系统使钢包盖在近乎整个钢包使用循环周期内都始终盖在钢包上，由此带来的直接效益有：

1）可免除周转钢包在线预热，在线烘烤主要用于非正常情况下的抢救性升温。钢包加盖浇注完1h后包衬温度在1000℃以上，能够实现红包出钢。马钢第四钢轧总厂炼钢分厂300t钢包下线10h不用，也不需再进行烘烤^[4]。刑钢炼钢厂停用8h后的加盖钢包包壁温度在550~600℃之间，比未加盖钢包的温度提高400℃以上，与大火烘烤4h的钢包相比温度基本相同（烘烤4h后钢包内壁温度一般在550~650℃之间），停用8h之内的钢包直接进行加盖操作能够保证钢包内壁温度^[5]。

2）钢水出炉温度可以被降低20-30℃。唐钢二钢轧厂转炉出钢温度比未加盖前降低15-20℃^[11-12]。邢钢炼钢厂转炉出钢过程温度损失减少4℃，运输过程温度损失约减少19℃，全程温度损失减少23℃，铝镇静钢和硅铝镇静钢系列的出钢温度在原基础上下调20℃^[10]。

    3）减少包内钢水的冷却。减少钢水在钢包、中间包及结晶器内的温度波动，可实现低过热度浇注，免除连铸过程中对中间包的辅助预热。刑钢炼钢厂加盖钢包连铸中包温度合格率提高8%^[5]。合金收得率更加稳定，减少钢包内的废钢产生，节约保温剂的使用量。

4）减少对钢包边沿及渣线的清理需求，从而减少对包衬耐火的机械损伤。马钢第四钢轧总厂炼钢分厂300t钢包带盖翻铸余，翻得干净，包底残钢、残渣明显减少^[4]。

5）节能减排^[7-8]。转炉出钢吹氧升温按5Nm³℃吨钢计算，温度提高10℃，年产500万吨钢厂节约氧气用量25000万Nm³。在线烘烤焦炉煤气升温按400Nm³/h烘烤20min，年产500万吨钢厂节约烘烤煤气量4000万Nm³。转炉出钢降温10℃减少烟气排放25000万Nm³/h。钢包烘烤减少烟气排放6000万Nm³/h。

6）可实现的吨钢费用节约一般在20-25元之间，每100万吨钢可节支800万至1300万元^[7-8]。唐钢二钢轧厂吨钢成本降低5元，预计年创效2000万元^[11-12]。

7）炼钢炉及钢包上的耐火侵蚀被减小，因此炉龄/包龄被延长。邢钢炼钢厂转炉出钢口寿命提高30炉以上，钢包寿命有加盖前的75.4炉提高至77.9炉^[10]。

8）减少LF升温时间，减少RH、CAS 的OB频率及时间。产品质量得以提高。

    9）职工劳动力需求减少。钢包服务区的操作空间可以缩小，提高车间人员的安全保护。整个厂区环境温度改善，污染减少。

5 结  语

通过国内钢铁企业的实践应用，已经充分的证明钢包全程加盖技术是一项节能、环保、降耗的新技术。此项技术，可以为重钢环保搬迁改造，落实国家节能减排政策，建设低成本洁净钢平台，实现绿色、环保、高效生产提供有益的借鉴。