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        中包擴(kuò)容提升鋼液純凈度生產(chǎn)實(shí)踐

        2022-04-02 01:44:12王智文張智應(yīng)宋介中劉文靜王二偉曹小江
        山西冶金 2022年1期
        關(guān)鍵詞:質(zhì)量

        王智文, 張智應(yīng), 宋介中, 劉文靜, 王二偉, 曹小江, 高 飛

        (山西中陽(yáng)鋼鐵有限公司技術(shù)中心, 山西 中陽(yáng) 033400)

        在連鑄工藝過程中,中間包在控制鑄坯質(zhì)量方面具有重要的作用,適當(dāng)?shù)闹虚g包冶金技術(shù)能夠保證不會(huì)產(chǎn)生新的夾雜物,并能夠在鋼液在中間包以及從中間包到結(jié)晶器內(nèi)流動(dòng)過程中,降低從鋼包進(jìn)入鋼液的夾雜物數(shù)量。

        山西中陽(yáng)鋼鐵有限公司(以下簡(jiǎn)稱中鋼)二煉鋼主要設(shè)備為1 座1 000 t 混鐵爐,3 座50 t 轉(zhuǎn)爐,3 臺(tái)四機(jī)四流連鑄機(jī),主要生產(chǎn)Q195、HRB400E、焊絲焊條鋼、號(hào)鋼等產(chǎn)品,其中Q195 拔絲產(chǎn)品以質(zhì)量享譽(yù)市場(chǎng),為將Q195 產(chǎn)品質(zhì)量提升新臺(tái)階,故對(duì)連鑄中間包進(jìn)行擴(kuò)容改造,以達(dá)到提升鋼液純凈度的中包冶金效果。

        1 原中間包內(nèi)夾雜物上浮情況

        中鋼二煉鋼廠的中間包原設(shè)計(jì)為15 t 鋼水容量,為進(jìn)一步改進(jìn)鋼水質(zhì)量,對(duì)原中間包進(jìn)行擴(kuò)容改造至20 t,并取得了良好效果。

        鋼水在中間包內(nèi)的平均停留時(shí)間可用下式近似計(jì)算:

        式中:W為中間包鋼水平均質(zhì)量,W=15 t;a為斷面尺寸,a=150 mm;v為拉坯速度,v=2.7 m/min;ρ 為鋼水密度,ρ=7.2 g/cm3;n為連鑄機(jī)流數(shù)。

        則在此斷面和拉速下中間包內(nèi)鋼水平均停留時(shí)間為8.57 min。中間包內(nèi)不同直徑夾雜物上浮的速度也可用Stokes 公式(2)近似計(jì)算:

        式中:Vs夾雜物上浮的速度,cm/s;g為重力加速度,g=9.8 m/s2;D為夾雜物直徑,μm;ρs為鋼水密度,ρs=7.2 g/cm3;ρin為夾雜物密度,ρin=3.5 g/cm3;μ 為鋼水黏度,μ=0.05 g/cm·s。

        夾雜物經(jīng)過L(L 取820 mm)長(zhǎng)的上浮路徑所需的時(shí)間t(min)

        根據(jù)(2)(3)式可算出中間包內(nèi)不同直徑夾雜物上浮所需時(shí)間如表1。

        表1 中間包內(nèi)不同直徑夾雜物上浮所需時(shí)間

        由此可見,二煉鋼現(xiàn)行中間包澆注Q195 鋼種時(shí),中間包內(nèi)直徑為60 μm 的夾雜物在中間包內(nèi)的上浮時(shí)間為9.42 min。因此中間包內(nèi)直徑小于60 μm 的夾雜物上浮時(shí)間稍大于鋼水在中間包內(nèi)的平均停留時(shí)間,因此這部分夾雜物在現(xiàn)行容量的中間包內(nèi)并沒有充分的上浮時(shí)間。

        從上述情況可以看出,為適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)高難品種鋼的需求,中鋼煉鋼二廠對(duì)現(xiàn)行中間包進(jìn)行擴(kuò)容改造勢(shì)在必行。

        2 中包擴(kuò)容實(shí)施方案

        2.1 方案相關(guān)數(shù)據(jù)

        1)重新制作中間包包殼、永久層胎模、工作層胎模。

        2)中間包永久層厚度側(cè)面由100 mm 降低為80 mm,底部厚度不變,為100 mm。

        3)工作層厚度側(cè)面由100 mm 降低為90 mm,底部由160 mm 降低為130 mm。

        4)加設(shè)納米保溫層,厚度為15 mm。鋼液密度按照表3 計(jì)算:固態(tài)常溫7.85 t/m3;固態(tài)高溫(1 200 ℃以上)7.4 t/m3;液態(tài)高溫(1 600 ℃以上)7.0 t/m3;注態(tài)澆鑄溫度(中包溫度)7.2 t/m3。

        表2 中間包擴(kuò)容前后打擊料厚度對(duì)比 mm

        表3 容量計(jì)算

        2.2 擴(kuò)容包示意圖(見圖1)

        圖1 擴(kuò)容后中間包包殼尺寸

        3 擴(kuò)容包使用效果分析

        3.1 相關(guān)工藝參數(shù)的變化

        擴(kuò)容后中間包鋼水量增加,溫降減少,中包溫度最高與最低溫度溫差為溫差降低2 ℃,同時(shí),擴(kuò)容后中間包鋼水容量、熔池深度增加,在鋼包交替過程中,拉速變化幅度降低0.2 m/min 左右,見表3。

        表3 中間包相關(guān)參數(shù)變化

        3.2 鑄坯低倍情況

        擴(kuò)容包生產(chǎn)過程中,拉速2.5~2.7 m/min 條件下取鋼坯做低倍檢驗(yàn)情況,與中包擴(kuò)容前低倍對(duì)比整體良好(見圖2)。

        圖2 擴(kuò)容包產(chǎn)鋼坯低倍檢驗(yàn)

        3.3 取線材做夾雜物分析(見表4)

        表4 擴(kuò)容中間包試用夾雜物抽檢情況

        通過對(duì)三個(gè)澆次的擴(kuò)容中間包生產(chǎn)的Q195 線材進(jìn)行夾雜物分析的抽檢,共做了87 批次的夾雜物分析,檢出長(zhǎng)度超三級(jí)夾雜物為可變形細(xì)長(zhǎng)條狀,共有6 批次,超尺寸超級(jí)別比例6.9%,但是,未發(fā)現(xiàn)有大顆粒夾雜物,整體尺寸較小,夾雜物數(shù)量減少。

        4 結(jié)論

        1)中鋼二煉鋼廠中間包擴(kuò)容后,從冶金效果上看,鋼水的停留時(shí)間由514 s 延長(zhǎng)至686 s,有利于更小直徑夾雜物的充分上浮,使鋼水純凈度進(jìn)一步提高。

        2)采用擴(kuò)容中間包減少中包溫降,為轉(zhuǎn)更好降低出鋼溫度提供了有利保證。

        3)擴(kuò)容后中間包鋼水容量、熔池深度增加,在鋼包交替過程中,拉速的變化有所改善,減小了因拉速變化較大產(chǎn)生的卷渣質(zhì)量問題。

        4)從使用效果看,擴(kuò)容中間包有利于減少連鑄坯中的夾雜物,提高連鑄坯質(zhì)量[3]。

        5)擴(kuò)容中間包降低了超級(jí)別夾雜物比例,Q195鋼種的質(zhì)量提升新臺(tái)階。

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