摘要本文簡述了連鑄中間包上水口侵蝕機(jī)理，針對小方坯高拉速鑄機(jī)拉速快、流量大且澆注時間長等特點(diǎn)，易發(fā)生上水口無流量堵塞、碗部破損流量大、外套與鋯碗間滲鋼、本體與座磚滲鋼等情況，通過采取改進(jìn)上水口外套材質(zhì)、填充料的材質(zhì)、上水口保護(hù)措施的優(yōu)化、中間包預(yù)烘烤等方法，使得中間包上水口開裂、破損、堵塞問題基本解決，中間包連澆爐數(shù)進(jìn)一步提升，滿足多爐連澆的生產(chǎn)要求，進(jìn)一步降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞連鑄中間包；材質(zhì)；侵蝕

陽春新鋼鐵有限責(zé)任公司煉鋼廠現(xiàn)有120噸轉(zhuǎn)爐二座，配有二座CAS站與一座LF精煉爐、三臺5機(jī)5流連鑄機(jī)，其中1#、3#鑄機(jī)弧度R9、2#鑄機(jī)弧度R8，經(jīng)過多次提速改造后具備4.51 m/min的工作拉速，最高達(dá)到5.73 m/min的最高拉速，而現(xiàn)有中間包控流采用塞棒控流方式，主要由塞棒、中間包上水口、中間包下水口組成。因鑄機(jī)拉速快、上水口孔徑大，故鋼流對上水口周圍或上水口本體沖刷嚴(yán)重，造成連澆爐數(shù)≥30爐后，經(jīng)常出現(xiàn)上水口流量波動或堵塞及塞棒失控流量大，導(dǎo)致關(guān)流影響生產(chǎn)?，F(xiàn)對中間包上水口開裂、侵蝕機(jī)理開展研究，并制定對應(yīng)措施，目前中間包連澆爐數(shù)達(dá)到44爐以上，最高連澆爐數(shù)達(dá)到50爐，澆注時間達(dá)到24 h以上，創(chuàng)小方坯高拉速采用塞棒控流方式國內(nèi)較高水平。

1研究過程及措施

1.1鋯質(zhì)水口侵蝕原因及解決流程

中間包鋯質(zhì)水口以高耐侵蝕耐火材料制成，在整個連續(xù)鑄鋼過程中直徑基本保持不變，可保證連鑄過程有穩(wěn)定的拉速，通常用鋯質(zhì)（Zr02為60%～95%）的材料制作而成。為保證鋯管進(jìn)一步起到保護(hù)作用，目前外套材料基本采用鎂碳質(zhì)材料為主，而當(dāng)前中間包上水口問題主要從以下方面開展工作（見圖1）。

1.2上水口鋯碗的破損原理

鋯質(zhì)材料上水口作為連鑄工藝中間包耐火材料之一，主要用于小方坯連鑄，可以起到控制鋼水流量的作用，需具備優(yōu)良的抗熱震穩(wěn)定性和耐侵蝕性能，以保證鋼水可以通過水口均勻穩(wěn)定地流入結(jié)晶器內(nèi)，從而保證連鑄工藝的正常進(jìn)行，提高生產(chǎn)效率。但針對高拉速鑄機(jī)因拉速快、注流速度大、上水口周圍易產(chǎn)生鋼流漩渦對上水口鋯碗沖刷，故對上水口碗部采用干式料全面保護(hù)（見圖2），以減少鋼水對上水口鋯碗的沖刷。

干式料分為底料與渣線料二種材料，主要區(qū)別在于鎂砂含量，因鎂砂具有結(jié)晶粒度大、結(jié)構(gòu)致密、抗渣性強(qiáng)、熱震穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，故通過加入不同鎂砂含量的干式料應(yīng)用在不同位置，以達(dá)到成本利用的最大化，針對中間包鋼水渣線部位則采用鎂砂含量高的渣線料，而針對中間包渣線部位以外的部分則使用鎂砂含量低的底料，所以為更好地保護(hù)上水口碗部，我們改變原底料填充模式，全部使用渣線料替代，同時使用專用干式料搗緊工具和專用上水口保護(hù)裝置（見圖3），以此使渣線料全面對鋯碗進(jìn)行保護(hù)。

1.3上水口外套與鋯管間滲鋼原理

鋯管和外套澆注過程中承受著極高的溫度和熱應(yīng)力，高溫鋼水長時間沖刷上水口鋯管，導(dǎo)致鋯管和外套之間的連接處產(chǎn)生滲鋼現(xiàn)象（見圖4）。

為了防止連鑄上水口鋯管與外套之間發(fā)生滲鋼現(xiàn)象，特對上水口外套材料進(jìn)行提質(zhì)（見圖5），以保證外套的抗沖刷與侵蝕能力，現(xiàn)有手段為通過在外套材料中加入剛玉質(zhì)材料及提高上水口外套材質(zhì)Al2O3含量來實(shí)現(xiàn)。

1.4上水口本體與座磚滲鋼

連鑄中間包發(fā)生滲鋼往往出現(xiàn)在上水口與座磚之間，因上水口與座磚是兩種不同材料，同時耐材在冷態(tài)與熱態(tài)狀態(tài)下膨脹系數(shù)也存在不同，故通過跟蹤發(fā)現(xiàn)剛玉火泥（綠火泥）與石黑火泥（黑火泥）存在不同差異性（見圖6），而黑火泥在低溫狀態(tài)下能填補(bǔ)上水口本體與座磚之間的間隙，但在高溫下處于失效狀態(tài)，故容易出現(xiàn)滲鋼現(xiàn)象，而綠火泥致密度高，在高溫下收縮性穩(wěn)定，可有效防止?jié)B鋼現(xiàn)象。

1.5中間包采用預(yù)烘烤

為保證中間包壁或耐火材料在烘烤過程中不發(fā)生裂紋、垮包或耐材氧化影響使用壽命，故中間包烘烤對溫度有一定的要求，正常情況下中間包烘烤一般采用小火30 min、中火30 min、大火90 min模式，以此使中間包趨于逐步升溫過程和快速避開耐材表面氧化區(qū)間。通過將事故切割槍拉至需烘烤中間包烘烤器風(fēng)箱入口處將其固定，使事故切割槍不會出現(xiàn)擺動，槍嘴正對進(jìn)風(fēng)口，距離保持在400～450 mm。再將切割槍固定后將其點(diǎn)火，調(diào)整預(yù)熱氧將火苗長度控制在150～200 mm左右，火苗距離進(jìn)風(fēng)口保護(hù)距離必須＞200 mm，以保證預(yù)熱烘烤效果（見圖7）。

中間包在點(diǎn)火烘烤前，如果環(huán)境溫度過低，導(dǎo)致中間包點(diǎn)火時實(shí)際溫差已過大，也會導(dǎo)致烘烤溫差過大，對耐材產(chǎn)生一定的影響，為避免此問題，在中間包烘烤前對中間包先進(jìn)行預(yù)熱烘烤（見表1）。

2效果

2.1解決上水口破損、開裂、滲鋼問題

通過采取上述一系列改進(jìn)措施，我們有效地減少了上水口碗部、本體的破損及塞棒失控問題。首先，通過改進(jìn)上水口碗部保護(hù)材料和使用專用工具，使得干式料能夠更全面地保護(hù)鋯碗及外套上端，減少了鋼水對上水口的沖刷；其次，優(yōu)化上水口外套材質(zhì)選擇，增強(qiáng)了外套與鋯管間的抗侵蝕能力；此外，通過改進(jìn)座磚與上水口填充物材質(zhì)，進(jìn)一步減少了外套與鋯管之間間隙，降低了滲鋼現(xiàn)象的發(fā)生。這些措施的綜合應(yīng)用使得上水口的破損、開裂與座磚滲鋼（見圖8）問題基本得到了解決。

2.2提高連澆爐數(shù)和澆注時間

在采取改進(jìn)措施后，我們實(shí)現(xiàn)了多爐連澆的生產(chǎn)要求，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本。通過減少上水口的破損、開裂和堵塞問題，進(jìn)一步提高了連澆爐數(shù)和澆注時間。中間包連澆爐數(shù)達(dá)到44爐以上，最高連澆爐數(shù)達(dá)到50爐（見表2），澆注時間達(dá)到24 h以上，這一成果創(chuàng)下了小方坯高拉速采用塞棒控流方式的國內(nèi)較高水平，為企業(yè)的生產(chǎn)效益和成本控制做出了積極貢獻(xiàn)。

3結(jié)語

本研究針對小方坯高拉速鑄機(jī)中間包上水口侵蝕問題進(jìn)行了深入研究和實(shí)踐探索，通過改進(jìn)上水口保護(hù)措施、優(yōu)化材質(zhì)選擇、采用預(yù)烘烤技術(shù)等一系列措施的綜合應(yīng)用，有效地減少了上水口的破損、開裂問題，提高了連澆爐數(shù)和澆注時間，降低了生產(chǎn)成本。同時，本研究還推動了相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，為行業(yè)內(nèi)的類似問題提供了新的解決方案和思路。

參考文獻(xiàn)

[1]尚學(xué)軍，陳昌平，宋世鋒.連鑄中間包用干式料的發(fā)展概況[J].耐火材料，2012，46（01）：70-73.

[2]田萍，軒宗宇.鎂質(zhì)干式料中間包在連鑄的應(yīng)用[J].金屬世界，2007（04）：12-14.

作者簡介：彭燦鋒（1976—），男，湖南湘鄉(xiāng)人，研究生，高級工程師。