120t钢包滑动水口自开率的影响因素探究与改进实践

第24卷第3期 • 20 • 2018 年 6 月宽厚板WIDE AND HEAVY PLATEVol.24,No.3June 2018120 t钢包滑动水口自开率的影响因素探究与改进实践王重君陈长芳李雷孔明姣(河钢集团唐钢中厚板公司）摘要钢包滑动水口自开率严重影响生产节奏及产品质量，唐钢中厚板公司对影响120 t钢包滑动水口 自开率的因素进行综合分析研究,最终确定了有利于提高滑动水口自开率的引流砂成分及水分控制方法，细化 了引流砂加人量及加人规则，同时对滑动水口的清理操作加以规范，实现了生产组织模式的优化，使滑动水口 自开率由96%上升到99.6%，提高了生产效率，保证了生产顺行以及产品质量。

关键词120 t钢包引流砂自开率Influencing Factors Investigation and Improvement Practice of Slide Gate Free Opening Rate for 120 t LadleWang Chongjun,Chen Changfang,Li Lei and Kong Min^jiao(HBIS Group Tangsteel Medium and Heavy Steel Plate Company )Abstract The slide gate free opening rate of ladle has severe effect on production rhythm and product quality. Tangsteel Medium and Heavy Steel Plate Company carries out comprehensive analysis and investigation on the factors influencing slide gate free opening rate of 120 t ladle, finalizes the composition and moisture content control method of drainage sand favorable for improving slide gate free opening rate, elaborates the addition amount and rule of drainage sand, standardizes the cleaning operation of slide gate simultaneously, realizes the optimization of production organiza­tion mode, increases the free opening rate from 96% to 99. 6% , which improves the productivity , ensures smooth pro­duction and product quality.Keywords120 t ladle,Drainage sand,Free opening rate〇前言在炼钢生产过程中，钢包采用滑动水口加装 引流砂的方式阻止钢水渗透和下漏，便于钢水运 送与处理。

滑动水口自开率直接影响连铸保护浇 注的效果，一旦水口不能自开，就必须采取“烧 眼”处理，导致钢水被二次氧化[1]，甚至造成铸机 断流。

另外，不规则的注流对中间包流场稳定性 也具有一定影响。

唐钢中厚板公司在2012年的 钢包滑动水口自开率为96%，平均每月发生2 ~ 3 次不自开断流情况，严重影响炼钢连铸生产的稳 定顺行。

1影响钢包滑动水口自开的原因1.1引流砂成分组成不合理中厚板公司目前使用的引流砂为铬质引流 砂。

当铬铁矿的加人量&60%时，铬铁矿呈连续 分布，这种分布有助于形成连续的烧结层。

在高 温状态下，铬铁矿中的FeO反应脱溶并形成二次 尖晶石，使烧结层体积发生变化而产生裂纹[2]。

当滑板打开时，钢水下部未烧结的引流砂迅速流 出，烧结层裂纹快速扩展，并在钢水静压力的作用 下完全破坏，达到自动开浇目的。

引流砂的成分 构成直接影响其耐火度。

引流砂耐火度过低且长 时间处在高温环境下极易引起过度烧结。

1.2引流砂加人量过小出钢前将引流砂灌人上水口内和座砖顶部，形成馒头状小砂丘，如图1所示。

出钢时钢水冲 走砂丘表面一小部分引流砂，同时上表面引流砂第3期王重君，等:120 t 钢包滑动水口自开率的影响因素探究与改进实践• 21 •越低，其中供连铸机开浇或因事故在精炼站停留 时间过长的钢包，引流砂与钢水接触时间较长，钢 包水口自开率也较低。

溶化，熔化层下部形成固相烧结层，固相烧结层的 下部为散状引流砂。

随着盛钢时间和温度的变 化，熔化层与固相烧结层保持动态平衡。

开浇时 开启滑动水口，下部散状料依靠自身重力作用向 下流动，烧结层在钢水静压力作用下被破坏，从而 实现钢水自动开浇。

砂丘保持基本形状是滑动水口自开的前提之 一。

如果加人量太少，在出钢过程中，钢水的冲击 导致砂丘损毁，引流砂就无法填满水口内腔，钢水 进人水口凝固形成冷钢，导致水口上部堵塞。

1.3钢包水口清理钢包倒渣后，在包壁、包底仍会残留部分钢 猹，如果粘附在水口及座砖附近的钢渣不能清理 干净，在高温环境下，钢渣会重新熔化，在重力作 用下渗人引流砂中，冷却后形成强度较大的钢、砂 混合物，导致钢包水口不自开。

1.4生产节奏引流砂处于复杂的工作环境，必须能够长时 间承受高温钢水冲刷;钢包盛钢时间越长，钢水温 度越高，引流砂烧结层越厚，钢水静压力难以破坏 烧结层;另外，引流砂长时间与钢水接触，钢水中 的合金元素与砂中FeO 发生反应，见式（1)。

M n + FeO = M nO + Fe ( 1)引流砂中Cr 203与FeO 的二次尖晶石化反应及其体积效应减弱，使引流砂烧结层在开浇时不易破裂，生成的MnO 与引流砂中的Si 02发生反 应，生成熔点为1 291 T 的MnO • Si 02，导致引流砂烧结层过厚，也不利于水口自开。

对引流砂与 钢水接触时间进行统计，如图2中数据显示，引流 砂与钢水接触时间越长，钢包滑动水口自开率就40-5060-70>80时间/min图2钢包盛钢时间与水口自开率的关系曲线1.5熔渣回收时机为了进一步降低成本，中厚板公司对精炼淹实行回收再利用，精炼渣在转炉冶炼过程中倒人 钢包，且多在转炉冶炼前期加人，由于加人时机不 恰当，下部钢渣形成凝固层，水口不能自开。

1.6引流砂水分影响含水分的引流砂在高温作用下产生水蒸汽，和Si 02反应生成类似硅胶的物质，容易将引流砂黏结到一起，降低引流砂烧结强度，参考文献[3 ] 认为，当引流砂烧结强度减弱时，其性能变差。

在 实际使用中，烧结层通常在水口的上部形成，但是 当烧结层强度降低时，引流砂上部将会因钢水的 流动而损失，烧结层便会在更低的位置形成，此时 钢水就会进人水口砖上部，由于温降较大，钢水冷 凝并堵塞在水口中，导致水口不能自开。

1.7周转红包比例较低由于钢包周转制度没有得到严格执行，造成 隔炉包较多、连用周转红包比例较少，加之隔炉钢 包温度低，钢水在钢包内的温降较大，造成钢包底 部容易结冷钢，水口自开率下降。

周转红包和隔 炉包水口自开率对比见表1。

表1钢包状况对应水口自开率钢包状况水口自开率/%周转红包95隔炉包85提高钢包滑动水口自开率的主要措施98 7 6 C.o 99 99'1承/*由-°爷•22•宽厚板第24卷2.1优化引流砂成分引流砂在使用中要求在较低温度下迅速烧 结，以防止被钢水冲刷上浮，还应具有较高的耐火 度，以保证其在高温和长时间精炼状态下不会过 度烧结。

针对引流砂烧结层过厚的现象，主要对引流 砂的Cr203、Si02成分进行调整，调整前后引流砂成分如表2所示。

Cr203含量提高约5%，Si02含 量降低约5%，耐火度能够达到1 730 t，在现场 使用中取得了明显效果，有效控制了烧结层过厚 的问题。

表2调整前后引流砂成分指标对比（质量分数）％成分Cr203Si02Fe203A1203MgO调整前30.4425.7215.3314.209.20调整后36.8718.8721.4613.448.652.2规范引流砂加人操作引流砂通过料斗及砂管加人水口，每炉钢加 人量由20~30 kg增加至30 ~40 kg，加沙管变形 后及时更换，避免引流砂偏析，保证水口填充饱 满、砂丘形状规则。

2.3规范水口清理操作清理水口时，内外两侧同时烧氧清理，将氧管 弯曲，对上水口座砖进行2次吹扫以保证渣盖处 理面积。

滑动水口安装完毕后，将水口内残留的 火泥清理干净。

热修完成后，再次进行倒渣处理，避免钢渣回流。

2.4合理组织生产推行“列车时刻表”式生产组织模式，即固化 各工序的操作标准和操作模式，将时间节点严格 控制在规定范围内，从而实现各工序生产节奏稳 定可控。

普通碳素结构钢的精炼时间控制在25 min以内;合金含量较髙的低合金系列钢种的精 炼时间控制在35 min以内;控制低硫品种的整体 精炼时间低于45 min，尽量缩短钢包盛钢时间;另 外，精炼渣回收尽量在出钢完成后兑人钢包。

如 果在前期兑人，则应该在开吹4 ~5 min后兑人，则可有效避免底部钢渣凝固。

2.5优化钢包投人制度为了提高周转红包比例，优化钢包投人制度，根据铸机生产情况，要求两台铸机作业时周转钢 包的投人数量不超过8个，3台铸机作业时周转 钢包投人数量不超过10个，经过RH处理钢种的 周转钢包数量不超过11个。

由3台铸机改为2 台铸机生产时，要求临时退出周转的钢包立即组 织回线烘烤。

2.6引流砂水分控制由于炼钢厂地处海边，气候潮湿，加上引流砂 从生产到使用整个过程的周期比较长，这些因素 使得引流砂中常含有一定水分。

针对此种情况，炼钢厂设立了烘烤间，引流砂需经过烘烤后方可 使用;待用引流砂吊出后放在烘烤钢包周围;引流 砂到厂后，执行“先进先出”原则，每次新到的引 流砂放到库房里面，保证在线使用的引流砂水分 都能控制在0.2%以下。

3结语从生产组织到原料制作工艺，影响钢包滑动 水口自开的因素较多，唐钢中厚板公司根据自身 条件，从原料、操作规范、生产组织等方面人手，采 取相应的改进措施，有效地提髙了钢包滑动水口 自开率，由2012年的96%提髙至目前的99.6%，因不自开引起的断流事故由每个月2 ~3次减少到每年1 ~2次，保证了生产的稳定顺行。

参考文献1李运平.提高钢包自动开浇率的试验[J].耐火材料,2007，41(3) ：233,2邱文东，金从文.提高连铸钢包自动开浇率的研究[J].耐火材 料，2003,37(1) :19 -21.3 Seixas M L,lavinas A 0,Bezerra M C,Moisture influence on per-ferance of nozzle f i l l e r for continuous cesting of s t e e l [J ]. Steel - making seminar,2008 (5 ) ：12 -16.王重君，男,2008年毕业于河北理工大学钢铁冶金专业，工程师。