影响钢包自动开浇率的因素分析及对策

髻　霎辇妻　柳钢科技　炼钢连铸学会论文专辑　ｐ　科　致　１４９　影响钢包自动开浇率的因素分析及对策　米源李凤喜邹继新陈念铀韩树良　（武汉钢铁（集团）公司第三炼钢厂）　

摘　要　分析了影响钢包自动开浇率的各种因素，提出了提高自动开浇率的措施，通过采取措　施使自动开浇率提高到９９．５％。　关键词钢包　自开率　引流砂　

Ｆａｃｔｏｒｓ　Ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ　Ｒａｔｅ　ｏｆ　Ｌａｄｌｅ　Ｆｒｅｅ－ｏｐｅｎｉｎｇ　ａｎｄ　ｉｔｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｍｅａｓｕｒｅｓ　

Ｍｉ　Ｙｕａｎ　Ｌｉ　Ｆｅｎｇｘｉ　Ｚｏｕ　Ｊｉｘｉｎ　Ｃｈｅｎ　Ｎｉａｎｙｏｕ　Ｈａｎ　Ｓｈｕｌｉａｎｇ　Ｎｏ．３　Ｓｔｅｅｌｗｏｒｋｓ　ｏｆ　ＷＩＳＣＯ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｌａｄｌｅ　ｆｒｅｅ－ｏｐｅｎｉｎｇ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｕｎｔｅｒ－　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｗｅｒｅ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ．Ｔｈｅ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｌａｄｌｅ　ｆｒｅｅ－ｏｐｅｎｉｎｇ　ｉｓ　ｅｎｈａｎｃｅｄ　ａｂｏｖｅ　９９．５％ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｅｆｆｅｃ—　ｔｉｖｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　Ｌａｄｌｅ　Ｒａｔｅ　ｏｆ　Ｌａｄｌｅ　Ｆｒｅｅ－ｏｐｅｎｉｎｇ　Ｌａｄｌｅ　Ｓａｎｄ　

ｌ前言　钢包自动开浇是指钢包开浇时滑动水口打　开后钢水能从钢包内经上水口、上滑板流钢孔、　下滑板流钢孔、下水口自动流出，经长水口流　人中间包。如果不能自动开浇而采取烧氧引流　的办法，将导致钢水敞开浇注，造成钢水二次　氧化，影响铸坯质量，如果引流不开时会造成　铸机断浇。武钢３００ｔ钢包自动开浇率２００４年平　均水平为９Ｏ％左右，且不稳定，因此提高钢包　自开率已成为钢厂的当务之急。２００５年钢厂围　绕提高钢包自开率开展了深入的研究。经过　２００５年和２００６年的探讨和实践，在生产中取得　了较好的效果。　

２影响钢包自动开浇的因素分析　２．１引流砂的材质　２００４年．武钢三炼钢采用以海砂为主的硅　质引流砂。硅质引流砂密度较小，在出钢钢流　的作用下容易上浮；熔点较低（ＳｉＯ　的熔点是　ｌ７２５＇ｔ２），不能适应长时间的高温作用，容易造　成烧结层过厚，开浇钢流不能冲破烧结层。海　

砂属于酸性引流砂。由于钢包偶尔有包底粘钢、　粘渣及水口座砖孔周围粘渣现象，同时钢包进　行更换滑板、水口时又无法将座砖内的残渣彻　底清理干净，残渣中的ＭｎＯ、ＦｅＯ会与引流砂　中的ＳｉＯ　反应，生成低熔点化合物ＭｎＯ・ＳｉＯ　和　ＦｅＯ．ＳｉＯ　。将座砖水口内的引流砂粘附在一起，　“结壳”变厚，致使引流砂没有流动性，严重影　响自动开浇率。　

２．２引流砂的加入方法　钢厂原先采用人工投包法加引流砂。投包　法虽然具有操作简便的优点，但同时存在以下　缺点：由于引流砂投到包底的具体位置是由投　掷力的大小和方向决定的。而灌砂操作者投包　用力全凭经验，用力具有随意性，故命中水口　率不高。在生产中存在投包不到位的情况，更　不能保证水口内引流砂填实灌满。若水口内引　流砂量不足，则出钢时，水口内空位处进入钢　液；由于水口孔位置低于包底，故即使在钢包　吹氩过程中，水口内钢液亦不能参与大包内钢　水的循环对流，仍滞留于水口，被引流砂吸热，　

维普资讯 http://www.cqvip.com １５Ｏ　柳钢　科技　２００７年泛珠三角ｌｌ省（区）　炼钢连铸学会论文专辑　

温度逐渐降低，导致钢液与砂粒粘结冷凝成块，　使引流砂流动性变差；当滑板打开后，引流砂　自然下落极为困难，导致钢包自开失败。可见　灌砂的准确到位和砂量的充足．是保证钢包自　动开浇的前提条件。　２Ｉ３钢包水口清洁程度　钢包热修作业中．若上水１２１内的残钢渣未　清理干净．则灌入水口的引流砂与这些残钢渣　粘结在一起，随着散热冷却，温度降低，最后　形成了固态块状混合物，堵塞水口。这种混合　物具有很高的强度，足以承受钢液静压力，从　而导致钢包水口自开失败。　钢包热修作业中，在安装滑板、水口时，　采用耐火泥作为滑板、水口间的接缝料，多余　的耐火泥残留在水口通道内，若不即时清除干　净，则在水１２１高温作用下，残余耐火泥烧结后，　阻碍引流砂在水口内的自然下落，使钢包水口　自开受到不利影响。　２．４钢渣回流　钢包浇完钢后进行翻渣，但在实际生产中　部分炉次翻渣不干净，仍有余渣残留包底。随　着散热冷却，残渣逐渐形成硬渣盖。如果钢包　上烘烤台加热，随加热时间的增加，硬渣盖的　吸热升温，形成液态稀渣。由于包底水１２１部一　般由于受钢水流动冲刷的作用底于包底其它部　位，故稀渣在重力作用下流入水１２１孔内，与随　后灌入水口的引流砂粘结成块状，堵塞水口，　不利于钢包水口自开。　

２．５炼钢生产节奏　在生产节奏正常的情况下，转炉出钢完毕　至连铸开浇的过程时间（以下简称钢水传搁时　间）见表１。　

表１　正常生产节奏的钢水传搁时间　（ｍｉｎ）　

但是生产过程中有时出现生产节奏不正常　的情况．钢水严重积压。钢水传搁时间常常超　过正常传搁时间；有时在事故状态下，钢水上　钢包炉处理最长达４小时之久。　２００４年期间．对钢水传搁时间影响自开率　情况进行了调查，结果见表２。　由表２可知．钢水传搁时间越长，自开率　越低；这是因为钢水传搁时间越长，引流砂受　钢液高温作用时间越长．导致大包水口内引流　砂的烧结层增厚，这显然不利于钢水冲破烧结　层，严重影响钢包水１２１自开。　

２．６钢水温降　对于罐温低或者出钢钢水温低的情况，钢　包盛钢后．上水口里的钢水与耐火材料接触，　热量散失较快，钢水温降大，钢包底部产生凝　钢，打开滑动水口后，钢水不容易流出，常需　要引流操作。　

表２　钢水传搁时问影响自开率的调查情况　

３主要措施　３．１改进引流砂的材质　引流砂作为钢包水口填充材料，一方面要　

求能在较低的温度下烧结，以避免出钢时引流　砂上浮：另一方面要求在高温和长时问精炼状　态下不能过度烧结，否则影响自动开浇率。传　

维普资讯 http://www.cqvip.com 譬甏。霉　妻　米源等：影响钢包自动开浇率的因素分析及对策　１５１　统的硅质引流砂显然不能满足要求。针对这种　情况．我厂联合耐材厂家开发研制了铬质引流　砂。它具有比重较大、自然流动性较好、熔点　较高、不会过度烧结等优点，具体研制过程如　下。　３．１．１原料的选择　原料的选择应满足以下４点要求：　（１）由于引流砂在钢包水口中长时间处于　高温状态，要求烧结层的耐火度要高，因此原　料选用铬铁矿：　（２）由于引流砂填入水口后直接受钢，起　始烧结温度不宜过高，因此原料中需要添加助　烧剂：　（３）引流砂在使用过程中承受较大的钢水　静压力，为防止棚料，需加入润滑剂，以降低　引流砂颗粒之间的摩擦力：　（４）在高温作用下，铬铁矿脱熔后能在还　原剂的作用下形成二次尖晶石，产生体积膨胀，　有利于自开率的提高．因此原料需要加入还原　剂。　因此，试验原料以铬铁矿为主，并加入适　量润滑剂、助烧剂和少量还原剂。　３．１．２配方的确定　引流砂以铬铁矿为主要原料，设计４个配　方进行试验，各配方的化学组成见表３。　

表３　试样的化学组成（％）　

开始烧结温度、安息角和体积稳定性是衡　量引流砂好坏的主要指标，其中安息角的大小　直接反映样品的流动性能。各试样的物理性能　见表４。　

表４　试样的物理性能　

注：　（１）１２００￣Ｃｘｌｈ，　（２）１６５０￣Ｃｘｌｈ烧结后取出冷却。　试验结果表明，随着铬铁矿加入量的变化，　铬铁矿在试样中呈现不同分布。当铬铁矿加入　量＜６Ｏ％时，铬铁矿呈不连续分布；当铬铁矿加　入量≥６０％￣，１－，铬铁矿呈连续分布。铬铁矿的连　续分布有助于在中温下形成连续的烧结层．以　防止钢水向下渗透和引流砂上浮：但是铬铁矿　加入量太多，一方面会增加成本．另～方面会　产生过度烧结不利于自动开浇。因此．铬铁矿　的加入量必须适当。另外．合适的临界粒度与　粒度组成尤为重要，粒度太粗易造成颗粒偏析．　使混料不匀；粒度太细易造成过度烧结．粉尘　较大　对引流砂进行试验研制后，Ｃ号配方较优，　确定采用Ｃ号配方在钢厂进行试验。　３．１．３工业试验　用１０ｔ新型钢包铬质引流砂在三炼钢进行试　验，共试验３４４炉，其中２２３炉钢水经过吹氩　处理，４Ｏ炉经过ＲＨ处理，２２炉经过ＬＦ处理，　５９炉经过ＲＨ＋ＬＦ处理：引流砂在钢水中浸泡时　间为４０～２４０分钟，试验效果良好。只有２炉引　流，其余均为自开．自开率为９９．７１％。　

３．２改进引流砂加入方法　我厂自行设计了下料简装置，序钢包出钢　

维普资讯 http://www.cqvip.com １５２　柳钢科技　２００７年泛珠三角ｌ１省（区）　炼钢连铸学会论文专辑　

前，使用下料筒灌砂法取代人工投砂包法向钢　包水口内加入引流砂。其操作方法是：先将下　料筒由高位下降至待灌砂的钢包水口孔上方约　２００ｍｍ处，使下料简下端出＋口与钢包水口孔对　正对中；然后从料筒上端，将散装引流砂倒入　料筒中。引流砂锰自身重力作用下沿料筒内壁　全部落人钢包水Ｅｌ内，确保了灌砂准确到位和　水Ｅｌ填充饱满，为大包自开创造了条件。　３．３加强钢包水口清理　浇注完毕的空钢包，翻渣后，在热修作业　中，先用烧氧清除钢包上水口内的残钢、残渣，　再安装滑板及下水口，装好后，及时将水口内　残余的接缝料清理干净．并用压缩空气将水Ｅｌ　内的残渣杂物吹扫干净，保证水口畅通无阻，　以利于钢包滑板打开后引流砂自由下落。　３．４防止钢渣回流　鉴于大罐内易附渣的现状，为避免钢包长　时间烘烤造成包内熔渣增加，在充分考虑到烘　烤温度的情况下，严格执行钢包烘烤时间标准，　对最长烘烤时间进行严格限制。当周转加热罐　烘烤时间超过最长时间时，必须拿出使用，减　少钢渣回流到钢包水口中；对于上烘烤台的钢　包，钢包滑板必须打开，可防止回流钢渣堵死　水口，出现钢渣回流时。也可以及时发现和处　理。　３．５强化生产组织。合理安排钢水调度　合理组织连铸生产．减少出钢完毕至大包　开浇过程中各工序的耽搁时间，避免钢水积压；　对于只经过吹氩处理的钢水将钢水传搁时间严　格控制在５０ｒａｉｎ内；对于经真空或钢包炉处理　的钢水，钢水传搁时间严格控制在１ｌＯｍｉｎ以　内；对于经真空和钢包炉处理的钢水，钢水耽　搁时间严格控制在１４０ｒａｉｎ以内；以此来提高连　铸钢水的生产节奏。　Ｉ　ｆ　ｔ　３．６控制钢水温度　

罐况对出钢温度、到站温度的影响是十分　明显的。要做好钢包的烘烤工作，必须加快大　罐的周转，做到红热罐出钢。另外，为避免钢　水温低．必须严格执行按周转时间长短的大罐　分级管理制度．减少因钢水温度偏低的造成的　不自开。　

４应用效果　连铸钢包自开率，自２００５年开展研究工作　以来，随着各项措施在生产中的逐步落实，　２００５年自动开浇率已有大幅度的上升，２００４年　与２００５年的对比情况见表５：到２００６年自动开　浇率已趋于稳定．具体情况见表６。