1河钢股份有限公司承德分公司棒材事业部;2河钢股份有限公司承德分公司线材事业部;河北承德 067000
摘要：随着社会的快速发展，产品质量越来越受到重视，优质的产品也是一个企业在发展中不被同行碾压和社会淘汰的法宝。冶金厂为了提高铸坯的质量，做出的相应改进措施，已经付诸到生产当中，得到认可，显著提高了铸坯质量。
关键词：吹氩技术；水口烘烤；中间包包盖；包衬放脱落；
一、改进措施项目
1.通过改进中间包吹氩技术，减少连铸异常坯产生
中间包吹氩主要包括板间吹氩、上水口吹氩和塞棒吹氩。中间包塞棒和上水口吹氩的好坏直接影响到结晶器液面波动量的大小。中包吹氩调节的影响因素较多，如冶金水过热度、冶金水纯净度、拉速变化、断面等。原来仅给操作工提供一个氩气量调节范围，实践证明该方法可操作性差，液面波动控制仍不理想。经现场多次实践跟踪，现发明了一种根据观察结晶器液面最佳的活动状态来调节氩气量。最佳结晶器液面活动状态为：
在SEN水口两侧200~300mm位置及结晶器窄边部位，对称地出现“鱼吐泡”似的氩气泡为好；参考塞棒氩气量控制在4.5~10L/min，上水口氩气量控制在3~8L/min。通过开发中间包离线上水口透气性检测技术及吹氩技术的优化，不仅使得SEN水口堵塞率显著下降，由原来的16.7%降低至8%，而且结晶器液面波动量不大于5mm比例由93%提升至97%，大大减少了异常坯产生。
中间包包盖吹氩管路的技术改进。中间包包盖吹氩效果的好坏直接影响到浇次首炉的冶金水纯净度及浇注是否顺行。中间包包盖吹氩不好不仅易造成首炉增氮，而且还会引浇次首炉前期因冶金水二次氧化严重造成塞棒和液面不稳而产生夹杂。中间包包盖吹氩就是驱走中间包内的空气，以防止空气中氧气与冶金水中铝发生二次氧化反应。
2[Al]+3O=Al2O3
（1）中间包包盖氩气改进方法：根据气体流体力学的理论，在标准状态下（1个标准大气压，气温20℃），流过节流管件的标况下的气体体积流量计算公式：
式中：
α—流量系数；
ε—流束膨胀系数；
S—节流元件的流通面积；
P1、P2———分别为节流元件上游的压力、下游的压力；
ρ—标况下的氩气密度（取1.784kg/cm3）。
其中S=πr2，氩气管直径D=2r。
中间包容积9150cm3，冶金水密度取7.65kg/cm3，中包包盖氩气管上游压力约800000Pa，下游压力为大气压101200Pa。从中包包盖氩气打开至开浇约需要5分钟，要求在开浇前整个中包内灌满氩气，带入公式（1）可得出D=33.68mm。由此看来，原来的氩气管直径20mm不能够满足驱走整个中间包内空气的效果，现把由原管路直径为20mm改为了34mm，减少了浇次首炉冶金水的二次氧化，使浇次首炉因液面波动大于5mm的比例从40%降低至10%以下。
（2）增加管路出口个数
将每个包盖的氩气出口数由2个增加至3个，整套包盖的出口数由5个增加至9个，大大提高了开浇前中间包内形成保护气氛的速度。
（3）优化包盖管路布置走向
原出口位置靠近包盖边缘，打开氩气后短时间内不能第一时间充满中间包，另外靠边部还会使包壁温度急剧下降，影响了浇次首炉保护浇注效果。现在中包包盖中心部位布置了新的出口，使吹氩的效果更加直接、有效。
2.改进中间包盖吹氩管路接头，增强密封性效果，提高保护浇注效果。前期中间包包盖吹氩使用的M30×1.5直接头和金属软管直接相连，因丝扣裸露，在吊运或维修包盖时丝扣易受撞击损伤造成连接金属软管时对接不牢、不严，从而导致漏气严重或开浇直接使氩气管路吹掉，浇次首炉吹氩保护效果不理想。后设计冶金丝石棉缠绕橡胶管替代金属软管，接头间加入扳把式快速接头，方便对接。设计上杜绝漏气现象，充分发挥首炉包盖吹氩保护功能，降低夹杂物产生。
二、改进中间包烘烤技术
中间包及SEN水口的烘烤效果直接影响到浇次首炉冶金水纯净度，因为浇次首炉在浇注开始中间包温度与冶金水温度温差大，冶金水温度必然会降低，而冶金水随着温度的降低,Al、O平衡浓度积进一步降低，不可避免产生Al2O3的析出。由于Al2O3的析出温度较高，随着温度的下降，在凝固初期夹杂将大量凝固析出。温差越大，浇次首炉前期产生的氧化铝夹杂就越多。因而提高中包和SEN烘烤温度可有效减少氧化铝夹杂的产生。中包烘烤技术改进：
（1）加大中间包烘烤器的电机功率，电机由11kW改用15kW，加大了中间包烘烤器风量，增强了火苗的强度、硬度。
（2）拆掉中间包烘烤器的煤气过滤网。由于现场环境恶劣，烘烤管路难免内部腐蚀氧化皮脱落造成管道滤网堵塞，拆掉后可有效地使中包烘烤器管路内煤气更加通畅、流量更足，火苗更旺。
（3）钻孔中间包胎具，清除胎具内杂物，提高中包备包时烘烤效果，避免了中间包上线后潮，在要求时间内达到不改进前中间包可达到的烘烤温度。
通过该中间包烘烤技术改进，不仅缩短了涂抹料包烘烤时间，由4个小时减少至3个小时，而且烘烤温度还提高了40~50℃，缩小了与首炉冶金水温度温差，减少了Al2O3的析出。
三、改进SEN水口烘烤方法
中包SEN水口烘烤温度低，会造成开浇时冶金水经过SEN水口时使冶金水中的铝和氧过饱和足以析出AL2O3；其次，由于水口局部温度低冶金液可在微粒子间隙凝固，加剧水口堵塞；另外，冶金水经过低温的SEN水口易出现翻冷冶金现象，对涡流式结晶器液面检测装置造成干扰。延长在线SEN水口烘烤炉右侧拉瓦尔长度，由400mm改为700mm，增强烘烤炉负吸能力，使得烘烤SEN水口火苗更旺，使通过水口的热量更多，在相同时间内提升了烘烤温度。先前SEN水口离线烘烤方式四面透风，烘烤时间长，烘烤效果差，并且还需要用石棉毡包裹捆绑。为改善烘烤效果，现采用三面用耐火砖砌筑与水口等高围炉，里面铺展石棉毡，使得烘烤效果显著，在相同的时间内烘烤温度可提高100℃以上，减少了Al2O3的析出。
通过以上SEN水口烘烤方式的改进，效果显著，在相同的时间内烘烤温度由约860℃提高至970℃以上，减少了SEN水口堵塞、结冷冶金几率，为生产顺行和减少异常坯奠定基础。
四、中间包包盖耐材频繁脱落控制技术
（1）改进中间包包盖结构，减少包盖掉料几率，提升冶金水纯净度
中间包包盖耐材脱落直接影响到冶金水纯净度，轻者造成轧板夹杂降级，重者可能会造成开浇卷渣漏冶金，因此中间包包盖砌筑维护质量好坏直接影响到连铸异常坯产生和生产顺行。先前中间包包盖冶金结构是三角形覆面板，蓝色部分代表耐材，白色部分是冶金结构，因为三角形覆面式包盖在烘烤或上线后，浇注料会频繁受到热胀冷缩的洗礼，当受热后浇注料的热胀力聚集在三角位置，应力疏散不畅通，应力过于集中造成包盖变形快或耐材脱落频繁，使得包盖寿命短、掉料频繁，给冶金水造成了二次污染。为此对包盖结构进行了改进，中间包包盖冶金结构改为是圆弧形覆面板，该型包盖在浇注料热胀冷缩时，热应力可有效地疏散向整个弧面，因此减缓了耐材张力对包盖损坏和耐材下拉应力相对减弱，大大提高包盖寿命和减少了掉料频次。
（2）增设线外中间包包盖烘烤器，减少中间包包盖掉料。砌筑中间包包盖必须要做好拆、焊、浇、烘四环节。包盖掉料除了跟拆修不彻底、锚勾焊接不牢固、浇注料过稀有关之外，烘烤效果也是非常关键的一环。
结束语：
综上所述，原来中间包包盖烘烤都是放到下线的热中间包上一块在烘烤器烘烤，无专门的包盖烘烤器。因为包盖浇注料和中间包包衬浇注料是有区别的，同用一种方式烘烤使得包盖掉料率较高，使用寿命低。现使用事故渣箱制作了一个中间包烤盖器，并按照烘烤曲线烘烤，烘烤温度可达到800~900℃，增设专用的中间包烤盖器后，包盖掉料率大大减少，由原来的15%减少至3%以下。
参考文献：
[1]李广田，陈敏，杜成武．冶金辅助材料[M]．北京：化学工业出版社，2010．
[2]曹磊．包晶冶金连铸坯表面纵裂与保护渣性能选择[J]．冶金，2015，50（2）：38．
论文作者:1杨立伟,2刘德健
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/4/4
标签：水口论文; 包包论文; 温度论文; 管路论文; 氩气论文; 效果论文; 时间内论文; 《防护工程》2018年第35期论文;