鋼包全程加蓋裝置的研究與應(yīng)用

刁興武，李洪濤

(西林鋼鐵集團(tuán)有限公司，黑龍江 伊春153025)

鋼水包作為轉(zhuǎn)爐與連鑄之間的鋼水容器，其在生產(chǎn)過(guò)程中的狀態(tài)直接影響轉(zhuǎn)爐出鋼和所裝鋼水溫度的變化，直接影響轉(zhuǎn)爐過(guò)程溫度控制，一般采取強(qiáng)化鋼包在線烘烤，優(yōu)化鋼包砌筑工藝，出鋼后加保溫劑，澆注過(guò)程中包加蓋等措施來(lái)降低對(duì)過(guò)程溫度的影響。雖采取上述手段，但轉(zhuǎn)爐出鋼溫度仍降幅較大，平均溫降在85℃左右，使轉(zhuǎn)爐出鋼溫度控制難度加大，轉(zhuǎn)爐吹損較高，不利于生產(chǎn)成本的降低。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 工藝路線

轉(zhuǎn)爐出鋼→氬站吹氬處理→鋼包吊運(yùn)→連鑄

1.2 轉(zhuǎn)爐出鋼溫降對(duì)終點(diǎn)溫度控制影響

圖1 轉(zhuǎn)爐出鋼溫降對(duì)終點(diǎn)控制溫度影響

從(圖1)體現(xiàn)出鋼過(guò)程溫降與出鋼溫度對(duì)應(yīng)關(guān)系，在同等出鋼時(shí)間和鋼包使用火數(shù)及狀態(tài)相同的條件下，因轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程溫降在85～90℃之間，導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐出鋼溫度控制較高，必須控制出鋼溫度區(qū)間為1 670～1 680℃才能達(dá)到工藝基本要求。分析其主要原因有:(1)鋼水包內(nèi)襯散熱快，導(dǎo)致內(nèi)襯溫度降幅大。(2)轉(zhuǎn)爐出鋼后吹氬時(shí)鋼水與空氣接觸，因環(huán)境溫度較低使熱損失增加。

1.3 鋼水包內(nèi)襯溫度對(duì)轉(zhuǎn)爐出鋼溫降的影響(圖2)

通過(guò)(圖2)可以看出，隨著鋼包內(nèi)襯溫度的變化直接影響轉(zhuǎn)爐出鋼后鋼水的溫降，鋼包內(nèi)襯溫度每變化200℃直接影響鋼水溫度約10℃左右，且內(nèi)襯溫度低于900℃時(shí)，溫降損失進(jìn)一步加大，經(jīng)過(guò)大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得出如下結(jié)果:包襯蓄熱(包襯接受鋼水后包襯升溫而所需熱量)占鋼水在包中總熱損失的45%～50%;包壁的散熱占20%;鋼水表面輻射散熱占20%～30%。

圖2 鋼水包內(nèi)襯溫度對(duì)轉(zhuǎn)爐出鋼溫降的影響

因此，解決鋼水包使用過(guò)程鋼水溫降大的問(wèn)題主要從降低鋼水包蓄熱問(wèn)題入手，提高鋼包整個(gè)使用過(guò)程蓄熱能力，降低各使用階段包襯的溫度變化量，降低鋼包散熱系數(shù)，保證鋼包內(nèi)襯溫度。

2 實(shí)施方案

在原有平臺(tái)設(shè)計(jì)不變的情況下，進(jìn)行系統(tǒng)改造，在平臺(tái)適當(dāng)位置切割1m×1m開(kāi)孔，并在其上方布置鋼包全程加蓋裝置，該裝置主要由包蓋、氬站加蓋裝置構(gòu)成。

2.1 鋼包包蓋

使用10mm厚的鋼板焊接而成，包蓋中心處焊接吊環(huán)，在包蓋一側(cè)焊接包蓋與鋼水包連接的雙環(huán)形板鉤結(jié)構(gòu)，并在鋼水包上沿處焊接固定銷(xiāo)軸，用以在無(wú)需摘蓋的工況條件下滿(mǎn)足倒渣等操作，使鋼包除出鋼時(shí)間外其余全部時(shí)間加蓋運(yùn)行，減少鋼包熱損失。包蓋內(nèi)壁采用耐火涂層打結(jié)工藝，減少鋼水包內(nèi)鋼水對(duì)包蓋的熱輻射，降低鋼包蓋的導(dǎo)熱系數(shù)和包蓋的變形系數(shù)，提高鋼包蓋的使用壽命。

2.2 加蓋裝置

圖3 包蓋及鋼包改造示意圖

加蓋裝置布置在轉(zhuǎn)爐吹氬站平臺(tái)上，主要完成對(duì)鋼水包蓋的加蓋、摘蓋的快速操作。轉(zhuǎn)爐出鋼前，鋼包車(chē)行至吹氬站平臺(tái)下方，由此裝置將包蓋摘掉并提升適當(dāng)位置，然后轉(zhuǎn)爐操作人員進(jìn)行灌引流砂、出鋼等操作;出鋼結(jié)束后，鋼水包再次行至加蓋裝置下方，由加蓋裝置完成對(duì)鋼水包加蓋操作，并以此往復(fù)循環(huán)，形成鋼包周轉(zhuǎn)期間除出鋼時(shí)外其余時(shí)間全部帶蓋運(yùn)行。

2.2.1 加蓋裝置構(gòu)成

加蓋裝置主要由工字鋼梁、電動(dòng)吊葫蘆構(gòu)成(見(jiàn)圖2)。

利用現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)，在原有平臺(tái)基礎(chǔ)上雙拼H型鋼，在型鋼頂部焊接橫梁支撐工字梁作為電弧爐吊固定支架，在工字梁上安裝1臺(tái)3t電葫蘆吊，通過(guò)電葫蘆吊鉤上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)加蓋、摘蓋動(dòng)作，出鋼前出鋼車(chē)行至加蓋裝置下方后，啟動(dòng)電葫蘆吊使鋼絲繩上的吊鉤鉤住包蓋上方的吊環(huán)，出鋼車(chē)則向相反方向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鋼水包與包蓋的分離;轉(zhuǎn)爐出鋼完畢后，出鋼車(chē)再次行至加蓋裝置下方，電弧蘆吊將包蓋釋放同時(shí)出鋼車(chē)配合開(kāi)動(dòng)使包蓋環(huán)形鉤鉤住包身上沿處的固定銷(xiāo)軸，完成加蓋過(guò)程。

圖4 鋼包加蓋裝置示意圖

3 應(yīng)用效果

鋼包全程加蓋系統(tǒng)使煉鋼廠顯著降低鋼包內(nèi)的熱量損失，減少鋼包內(nèi)鋼水溫降。這些能量損失的減小轉(zhuǎn)化成重要的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。最主要的效益表現(xiàn)在操作成本的降低、產(chǎn)品質(zhì)量的提高和生產(chǎn)效率的提高。

使用鋼包全程加蓋裝置使鋼包蓋在近乎整個(gè)鋼包使用循環(huán)周期內(nèi)都始終蓋在鋼包上，由此帶來(lái)的直接效益有:

(1)可免除周轉(zhuǎn)鋼包在線預(yù)熱，在線烘烤主要用于非正常情況下的搶救性升溫，且應(yīng)用效果受烘烤時(shí)間限制。鋼包加蓋澆注完1h后包襯溫度仍保持在1 050℃以上，能夠?qū)崿F(xiàn)紅包出鋼，不需再進(jìn)行鋼包烘烤，停用8h之內(nèi)的鋼包直接進(jìn)行加蓋操作能夠保證鋼包內(nèi)壁溫度。轉(zhuǎn)爐出鋼溫度比未加蓋降低20～30℃，出鋼溫降損失降低15～20℃，運(yùn)輸過(guò)程溫度損失約減少5℃，全程溫度損失減少10～15℃，至少?lài)嶄摮杀窘档?0～15元，以年產(chǎn)鋼300萬(wàn)t計(jì)算至少降低成本3 000萬(wàn)元。

(2)節(jié)能效果明顯，轉(zhuǎn)爐出鋼吹氧升溫按2Nm3/10℃t鋼計(jì)算，溫度提高20℃，年產(chǎn)300萬(wàn)噸鋼，節(jié)約氧氣用量1 200萬(wàn)Nm3。在線烘烤焦?fàn)t煤氣消耗5Nm3/t，年產(chǎn)300萬(wàn)t鋼廠節(jié)約烘烤煤氣量1 500萬(wàn)Nm3，氧氣價(jià)格按照0.5元/Nm3、焦?fàn)t煤氣0.48元/Nm3計(jì)算，共降成本1 320萬(wàn)元，降本效果顯著。

(3)因鋼包溫度較高，包內(nèi)鋼渣始終處于液態(tài)狀態(tài)，從而減少對(duì)鋼包邊沿及渣線的清理需求，降低對(duì)包襯耐火材料的機(jī)械損傷。包內(nèi)鑄余大幅降低，鋼包傾倒干凈，包底殘鋼、殘?jiān)黠@減少。

⑷減少包內(nèi)鋼水的溫降。減少鋼水在鋼包、中間包及結(jié)晶器內(nèi)的溫度波動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)低過(guò)熱度澆注，免除連鑄過(guò)程中對(duì)中間包的輔助預(yù)熱。溫度控制合格率提高15%。合金收得率更加穩(wěn)定，并可直接免除鋼包覆蓋劑的加入。

⑸煉鋼爐及鋼包上的耐火侵蝕被減小，因此轉(zhuǎn)爐爐齡和包齡被延長(zhǎng)。轉(zhuǎn)爐出鋼口壽命提高至180爐以上，鋼包壽命由加蓋前的100爐提高至140爐。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)鋼包加蓋系統(tǒng)的實(shí)踐應(yīng)用，鋼水包熱損失明顯減少，取得了比較明顯的節(jié)能效果，因其投入成本較低，應(yīng)用方便靈活，降低鋼包烘烤煤氣消耗成本，符合國(guó)家節(jié)能減排產(chǎn)業(yè)政策要求，是一項(xiàng)綠色、環(huán)保、節(jié)能的新技術(shù)，為轉(zhuǎn)爐高效、科學(xué)生產(chǎn)組織具有一定的借鑒意義。