2023年1月21日,北京聯(lián)合榮大總包的唐山中厚板材有限公司13號長壽命連鑄機中間包在2號機下線,澆鑄時間為156小時25分鐘,創(chuàng)歷史最高紀錄,這也是目前世界板坯連鑄機中間包壽命的最高紀錄:澆注鋼種45號、50號高碳鋼,連續(xù)澆鑄240 爐鋼,過鋼量27664噸,鑄坯總長7009m,鑄坯斷面1800mm×280mm。回顧2021年11月26日,北京聯(lián)合榮大與同一用戶維護的13號中間包在1號連 鑄機下線,澆鑄時間111小時28分鐘,鋼種為Q355B-2,共連澆179爐鋼,過鋼量為22858噸,鑄坯總長度為5560米,拉速為 0.70m/min~0.95m/min,鑄坯斷面為 250mm×2100mm,創(chuàng)當時的世界紀錄。再回顧2022年1月12日,北京聯(lián)合榮大與同一用戶維護的22號連鑄長壽中間包在1號連鑄機下線,澆鑄時長為131小時34分鐘,鋼種為N355B/Q235B-2,共連澆226爐鋼,過鋼量為28159噸,鑄坯總長度為 6790米,拉速為0.80m/min~0.90m/min,鑄坯斷面為250mm×2100mm,同樣破了當時的世界紀錄。
這既是供需雙方密切配合、協(xié)同創(chuàng)新,3年登上的3個新臺階,也是讓國內(nèi)冶金科技工作者揚眉吐氣的3個新臺階,更是讓國外同行關(guān)注的3個新臺階。據(jù)聯(lián)合榮大長期在唐山現(xiàn)場工作的煉鋼事業(yè)部技術(shù)負責人徐毅杰介紹:該連鑄中間包這一輪澆鋼后期包殼溫度低于300℃,在此期間通過監(jiān)測對比日常正常中間包渣線侵蝕情況,包殼溫度沒有發(fā)生明顯突變,包殼溫度整體可控。
由此,該成果的研發(fā)可得出下列結(jié)論:
一是南北兩側(cè)護板、擋渣墻、塞棒、上水口能滿足150小時長壽命中間包使用要求。
二是沖擊區(qū)排渣口正下方澆鋼過程中需關(guān)注排渣及打渣情況,避免渣殼過厚導致的塞棒液面部位結(jié)殼及打渣過程中對渣線部位護板的沖擊損害,必要時可在排渣口整體護板后部加裝小護板。
三是非沖擊區(qū)渣線干式料需進行優(yōu)化調(diào)整。
四是因長壽命澆鑄過程中鋼流對穩(wěn)流器側(cè)壁持續(xù)沖擊,可對側(cè)壁材料進行適當加厚或加強處理,單獨做一些長壽命試驗。
為用戶排憂解難
北京聯(lián)合榮大董事長章榮會博士指出,隨著現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)逐漸大型化和生產(chǎn)的高效化,連續(xù)鑄鋼技術(shù)的重要性日益顯現(xiàn),中間包用耐火材料能否滿足連澆爐數(shù)的要求,對于鋼鐵企業(yè)的正常生產(chǎn)秩序和企業(yè)總體經(jīng)濟效益影響巨大。目前,國內(nèi)板坯連鑄中間包的壽命較低,一般為20小時~30小時。
延長連鑄機中間包的壽命,對降低連鑄用耐火材料消耗、減少中間包澆余及熱換中間包重接鑄坯廢品、提高鋼液品質(zhì)等具有重要意義。
唐山中厚板材有限公司共有3臺一機一流板坯連鑄機,與之匹配的中間包容量為40t、鋼包容量為120t。中間包砌筑工藝具體情況為:中間包外鋼殼為焊接鋼結(jié)構(gòu),帶有加強筋和排氣孔,鋼殼內(nèi)側(cè)焊有錨固鉤,以銜接耐火材料做的絕熱層和永久層,永久層內(nèi)部為工作層,采用鎂質(zhì)干式料振動成型;中間包內(nèi)設有沖擊板、穩(wěn)流器、擋渣墻、擋壩等耐火澆注料預制件,能夠使鋼液中非金屬夾雜物在中間包內(nèi)上浮,穩(wěn)定鋼水流場;中間包內(nèi)設有上水口和塞棒等功能耐火材料以控制鋼液的合理流動,穩(wěn)定澆鋼;每次連澆后,中間包要翻包并重新進行修砌,更換上述工作層、預制件和功能耐火材料,以保障連鑄現(xiàn)場生產(chǎn)需要。
這組板坯連鑄中間包主要冶煉鋼種為常規(guī)鋼種和低碳低硅鋼兩大類,2020年6月份之前平均使用壽命在24小時左右,平均連澆爐數(shù)最高在35爐左右,連澆爐數(shù)一直處于較低水平。經(jīng)過榮大與用戶雙方技術(shù)調(diào)研討論發(fā)現(xiàn),現(xiàn)場存在的主要問題是:渣線干式料的耐侵蝕性不穩(wěn)定、穩(wěn)流器的側(cè)幫開澆時易局部開裂、擋渣墻不耐侵蝕、塞棒棒頭和水口碗部沖刷嚴重、塞棒棒頭出現(xiàn)斷裂等幾種情況,從而導致中間包提前下線,并對鋼水純凈度造成了非常不利的影響。
綜上所述,延長連鑄中間包壽命是中國煉鋼界而且是世界煉鋼界的共性難題。
與用戶協(xié)同創(chuàng)新
章榮會指出:中間包壽命的延長,取決于中間包內(nèi)材料和施工、烘烤工藝是否能滿足長壽命的要求,同時也是對煉鋼生產(chǎn)貫徹以連鑄為中心,設備為保證,品種計劃為前提的考驗。唐山中厚板材有限公司異鋼種連澆技術(shù)的成功開發(fā),為中間包長壽命技術(shù)的開發(fā)創(chuàng)造了極為有利的條件,相應地也提出了更高的要求。
榮大公司是一家致力于耐火材料研究、生產(chǎn)、施工的專業(yè)單位,針對唐山中厚板材有限公司中間包長壽技術(shù),承擔了中間包用耐火材料的整體技術(shù)開發(fā)工作。
要實現(xiàn)中間包長壽,干式料、擋墻、穩(wěn)流器、塞棒、水口任何一種材料的性能不能滿足,都會造成中間包提前下線,必須同步提高使用性能,均衡蝕損。據(jù)章榮會介紹,在研發(fā)并獲取這項屢破世界紀錄的創(chuàng)新成果過程中,唐山中厚板材有限公司進行了以下密切配合:
一是中厚板公司自主研發(fā)出無混坯連澆技術(shù),實現(xiàn)多鋼種連澆:換包前,中間包進行排渣作業(yè);異鋼種連續(xù)澆鑄后期,大包工對澆鑄液面進行測量,液位滿足要求時,澆鋼工關(guān)閉塞棒,減少中間包鋼水量;下一包鋼水全流開澆,中間包液位達到要求時,塞棒二次開澆重新澆鑄。通過使用此技術(shù),混坯改判量每次減少40噸。
二是中厚板公司搭建了潔凈鋼生產(chǎn)平臺,減少鋼水對耐材的侵蝕:通過優(yōu)化轉(zhuǎn)爐自動煉鋼模型、出鋼即精煉開始脫氧新工藝、LF底吹氣量、RH浸漬管提升氣量等工藝方法,搭建了潔凈鋼平臺。終點氧含量由450ppm 降低到350ppm,夾雜物控制水平得到大幅度提高。
三是渣線干式料調(diào)整,提高工作層渣線料抗侵蝕性:以燒結(jié)鎂砂和電熔鎂砂為主原料,其最大臨界粒度選擇為5mm,加入量為90%~95%,粉狀熱固酚醛樹脂加入量為3%~5%,碳化硼粉加入量為1%~5%。在顆粒級配設計上追求同等氣孔率下氣孔孔徑最小,達到抗渣性和抗?jié)B性優(yōu)良的效果。
四是完成了擋渣墻和穩(wěn)流器改進,塞棒和水口改進調(diào)整;將板坯中間包塞棒長度由原來的1740mm改進為1650mm。塞棒頭部由半球形改為錐型,以提高塞棒的控流精度。將上水口由平滑外形改進為帶凹槽外形,有效解決了水口座磚間的夾鋼問題。在塞棒渣線部位采用外層增加 20mm~30mm的ZrO2-C環(huán),以增加抗侵蝕性能;塞棒棒頭采用鋯碳質(zhì),在保證熱震穩(wěn)定性的前提下,提高抗沖刷的性能;調(diào)整中間包水口碗部材質(zhì),采用氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯質(zhì)碗部(ZrO2≥94%),以增加抗沖刷性和抗侵蝕性 能;對水口滑板面材料方案進行優(yōu)化,提高耐磨性能,以滿足浸入式水口多次更換的要求。
五是推行連鑄中間包窄溫度控制,降低耐材侵蝕速率。
六是取消鈣處理,降低了鋼渣滲透性對耐材的侵蝕。
七是與東北大學合作,對中間包流場進行優(yōu)化。
八是應用大包下渣檢測技術(shù),減少中間包下渣量。
板坯連鑄中間包壽命的持續(xù)延長,不僅直接經(jīng)濟效益顯著,而且可取得可觀的社會經(jīng)濟效益:不僅充分挖掘了連鑄機生產(chǎn)作業(yè)能力,增產(chǎn)作用顯著,有利于在鋼產(chǎn)量穩(wěn)定的前提下淘汰落后產(chǎn)能,而且減少了連鑄拉下、開澆操作和修砌中間包工作量,降低了工人勞動強度。
長壽命板坯中間包技術(shù)開發(fā)及應用,充分挖掘了連鑄設備生產(chǎn)能力,降低了過程消耗和工人勞動強度,走出了一條節(jié)能減排、高效生產(chǎn)、綠色發(fā)展的新路子,經(jīng)濟效益和社會效益明顯,具有積極的推廣應用價值。(夏杰生)
圖為2023年1月21日,連澆時長達156小時25分鐘,再破世界紀錄的唐山中厚板材有限公司13號板坯連鑄中間包生產(chǎn)現(xiàn)場。