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提高板坯连铸中包寿命技术实践
张云宝，郭幼永

（唐山国丰钢铁有限公司第一炼钢厂 063300）

摘 要：通过对中包耐材性能、结构的改进，从基础工艺抓起，优化工艺制度，规范职工日常操作，通过数据统计分析找出包龄低的原因并通过制定有针对性措施提高中包寿命。

关 键 词：中包寿命；FeO＋MnO含量；备包质量；优化操作控制

1 前言

提高板坯连铸机中间包的寿命，对降低连铸用耐火材料消耗，减少中间包注余及铸坯切头、去尾，提高铸坯合格率等，都具有重要意义。目前连铸二车间1-6月中包平均包龄只完成13.2小时，中包寿命偏低严重影响了铸机成本。针对性的制定措施并监督落实达到中包包龄制定目标。

2 设备工艺参数

第一炼钢厂120吨区域现有两台一机双流中厚板连铸机，于2008年投产。这两台连铸机是从奥钢联引进的，属于直弧形连铸机，主要采用了大容量中包、中间包重量自动控制，结晶器液位自动控制、结晶器在线调宽，结晶器漏钢预报、电磁搅拌等多项国际先进技术。生产铸坯断面规格180×700~1300mm，支撑段由1个弯曲段和9个扇形段组成.浇铸钢种主要以低碳低硅SPHC系列钢种为主，同时也可浇铸普通碳素结构钢和新研发产品超低碳钢种和优质低合金钢种。板坯连铸机的主要工艺参数如下：见表1。

表1  120吨板坯连铸机主要工艺参数

3 影响中间包寿命的原因分析

3.1 中间包稳流器不抗侵蚀、冲刷。稳流器安装在大包注流冲击区，原设计为单层结构的镁质预制件。在浇注过程中，受大包注流的冲刷、侵蚀，其内弧首先开裂，一是失去“稳流”作用，不利于中包内夹杂物的上浮排除；二是失去“容器”作用，加重注流对稳流器底板的冲刷和侵蚀，随着包底工作衬的侵蚀、减薄，包底冲击区温度开始升高，若不及时停浇，必然导致包底穿钢事故。

3.2 中间包工作衬渣线侵蚀严重。中间包工作衬原采用镁质涂抹料。浇注超过14h后，冲击区渣线涂抹料被全部侵蚀、冲刷掉，开始侵蚀永久衬，并导致中间包翻包困难，残余工作衬不易剥离。

3.3 中间包上水口及座砖部位出现渗钢、穿钢事故。上水口的接钢口设计高于水口座砖20～30mm，由此使上水口的接钢口直接暴露在钢水中，受钢水的侵蚀、冲刷加重，导致上水口的使用寿命大幅降低；氩封保护效果不佳，造成上水口氧化，水口表面抗侵蚀、冲刷能力降低，导致水口穿钢；浇注时间超过14h，随着包底因侵蚀、冲刷而减薄后，上水口与水口座砖直接暴露在钢水中，受钢水的侵蚀、冲刷加重，在上水口与水口座砖之间发生渗钢、穿钢事故。

3.4 中包渣中氧化性偏高加重对中包工作层侵蚀。从120吨常规钢种渣样结果分析（FeO＋MnO）平均值达到3.08%氧化性较高，渣中氧越高浇注中钢包中的FeO渣子会黏在钢包衬表面，随着浇注炉数增多包衬积累的氧越多。当下一炉钢水进入钢包时，包衬表面氧势必比钢水高，则氧会释放出氧化钢中的合金元素。残留在钢水中的二次氧化物和中包浮渣与包衬中耐火材料相接触会产生严重的浸渍作用，如MnO与粘土中的SiO2形成液态硅酸锰。对耐材形成较严重的侵蚀。从现场取的渣样看，从中包工作层侵蚀情况和中包氧化性偏高有一定的对应关系。

3.5 中包降液面控制不稳定中包液位低于35吨。造成中包渣线部位裸露与空气接触较频繁，也是影响工作层加快侵蚀的一个原因。

3.6 中包钢水温度偏高炉次较多，超过1565℃，开浇温度未在抽查范围）中包钢水温度过高会加大对中包耐材的侵蚀速度，影响中包的使用寿命。。

3.7 中包耐材质量不稳定，包衬在烘烤过程中出现掉料现象。

连铸二车间1-10月份中包平均寿命统计趋势

4 中包耐材性能、结构的改进

4.1 通过对中问包稳流器损毁机理的研究，依据稳流器外壁和内腔对性能的不同要求，采用套装式复合结构：外壁采用热震性良好的低水泥铝镁浇注料，并且外形根据中间包冲击区的形状和尺寸要求设计；内腔壁采用镁质顶制件，烘烤后组装而成。

4.2 研制新型镁碳质渣线涂抹料，以精炼钢包渣线废旧镁碳砖为主原料，其临界粒度为5mm，配加总量为70％(质量分数，下同)，其中5～3mm的占22％，3～1mm的占18％，≤1mm的占30％；配加≤0.074mm的电熔镁砂细粉和CrO细粉，并添加适量的抗氧化剂、烧结剂、结合剂、减水剂、防爆剂等，研制了新型镁碳质涂抹料，其w(MgO)≥66.0％，w(C)=6％～8％，w(Cr2O3)=2％～3％，体积密度≥2.72g·cm-3。使用结果表明，该涂抹料施工性能好，烘烤过程中无开裂、塌料现象，抗侵蚀、冲刷性能好，满足了15小时以上的使用寿命要求。

4.3 中间包上水口相关技术的改进。

4.3.1 在上水口下表面氩气孔对称位置开槽，促进氩气流通，防止氩气进入钢流而造成的翻钢。

4.3.2 保证上、下水口对中良好，避免对中不好造成的耐材冲刷、侵蚀，进而避免穿钢问题。这些改进措施实施后，中包上水口使用寿命大幅提高，满足了15以上的使用寿命要求。同时，上水口与水口座砖之间渗钢、穿钢问题得到解决。

5 优化精炼工艺

5.1 降低中包渣中（FeO＋MnO）含量，在精炼过程中合理加入脱氧剂的用量，保证脱氧彻底，严格制定了精炼钢水软吹时间≥5分钟，顶渣率保证在70%以上。中包渣中氧FeO+MnO＜2.0%以下。

6 优化操作控制

6.1 保证上线中包备包质量，严格执行中包上线管理规定，中包工作层必须完好无裂纹无脱落现象，上线前中包内必须干净干燥，无包料及其他杂物。杜绝不合格中包在线使用，保证铸机在线中包使用合格率100%

6.2 优化中间包烘烤工艺，严格控制小火烘烤时间，保证大火烘烤时间，严禁烘烤期间的减火、停火操作，减轻塞棒的低温氧化，避免浇注第一炉时因较大温度差产生的热震作用导致的裂纹等问题。

6.3 中间包恒液面操作技术。其要点是，中间包必须保持一定的液面高度，严禁低液面浇注。这不仅有利于延长钢水在中间包的停留时间，促进夹杂物上浮，而且可减轻大包注流对中间包稳流器的冲击。制定合理的中包渣线更换制度。从每个浇次开浇第一包中包液位放满钢水吨位减1吨开始计算，每3个小时更换一次渣线每更换一次渣线中包吨位递减2吨。

6.4 严细大包工操作，大包套管插入深度，控制在200-350mm。避免套管插入过深加剧对包底的冲刷。保证套管垂直对中稳定中包流畅。

6.5 制定合理的中包渣线更换制度。从每个浇次开浇第一包中包液位放满钢水吨位减1吨开始计算，每3个小时更换一次渣线每更换一次渣线中包吨位递减2吨

6.6 加强沟通保证钢水衔接及连续性，中包渣要及时排放，保证渣层厚度∠100mm,在浇铸中中包吨位低于35吨不能超过1次。

6.7 连铸开浇采用双层覆盖剂，先使用无碳覆盖剂后加低碳覆盖剂，以减少对中包工作层侵蚀程度。

6.8 优化水口更换操作方式，先关好塞棒，再打水口，防止钢水从氩封处渗出而造成的穿钢。

6.9 中间包包壳测温监控。在浇注过程中，单靠人眼的观察较难准确判断中间包内衬的侵蚀情况。采用红外线测温仪对中间包包底冲击区、渣线部位的外壳进行定时测温，发现升温速度异常或局部温度接近规定上限就立即计划安排停用，可预防和控制中间包穿包事故的发生。

5 结束语

板坯中包提寿项目攻关从8月份开始实施，通过对中包耐材性能、结构的改进。从基础工作抓起，优化工艺制度，规范职工日常操作，通过数据统计分析找出包龄低的原因有针对性的制定措施并监督落实达到中包包龄制定目标。截止11月底我车间板坯平均包龄已达到15.3小时。11月份中包耐材成本完成4.4元，与计划下降0.48元。若项目截止到2011年12月底完成中包寿命16小时，中包耐材成本将下降至4.2元，下降0.72元，两个月按生产量27万吨计算，两个月到项目结束将获得项目收益32.4万元。