影響鋼包滑動機構系統夾鋼的控制因素

馬云飛， 趙永龍， 韓小強

（河北津西鋼鐵集團股份有限公司， 河北 唐山 064300）

鋼包的滑動機構系統有耐材和機構兩部分組成。耐材部分包括：上水口座磚、上水口、上滑板、下滑板、下水口。機構部分包括：機構底座和機構支撐。機構支撐包括：機構支撐架和滑動小車。機構支撐架靠彈簧與底座壓緊，而滑動小車實現滑板的開關，控制鋼流的大小。

鋼包滑動機構系統夾鋼是鋼包使用過程中較大的生產事故。鋼包單滑安全性高，但成本也較高。所以，現在有許多鋼廠為了適應當前的經濟形式，降低成本實現了連滑或多滑，但同時也就增大了鋼包滑動機構系統的夾鋼（如圖1 所示）機率。

圖1 上滑板與上水口泥口夾鋼

1 工藝操作因素

在生產過程中鋼包滑動機構系統是通過滑板控制鋼流的大小來實現對生產節奏的控制，從而達到工藝生產的需要，鋼包滑板在使用過程中頻繁調節，會降低滑動機構系統的使用時間，特別是在高溫鋼時，控流操作造成高溫鋼水沖擊下滑板，造成下滑板“指滑區”“拉毛”現象嚴重（如圖2 所示）。在“指滑區”“拉毛”處上下滑板間出現了縫隙增大了滑板間夾鋼的機率。

圖2 “指滑區”“拉毛”現象

鋼水的澆鑄過程是通過鋼包滑動水口中的引流砂引流實現的，當鋼包引流不能自開時就需要“燒氧”引流，“燒氧”引流時會存在大量的氧氣，“打火”后與鐵反應放出大量的熱把水口堵塞物燒開將鋼水引下，因此局部的高溫區對耐材會產生嚴重的熔損，同時也會對耐材進行氧化損失，這樣就會增加滑板的夾鋼機率，降低滑板的使用時間。

滑動機構系統更換耐材時，上水口可使用十幾次，多爐連滑時滑板和下水口能夠使用2～3 次，不能連滑時就需要每包更換，安裝上下滑板和上下水口需要耐火泥填充縫隙，耐火泥要在泥口處填充壓實，上水口和滑板是靠滑動小車的彈簧壓實的，下水口是靠水口套子壓實。泥口填充不實會在泥口處穿鋼，上泥口穿鋼時影響是最為嚴重，鋼包在連鑄澆鑄時，一旦出現穿鋼事故，無法通過滑板控制，只有將鋼包旋轉到事故鋼包位，等鋼水流凈在進行處理。

正常裝包時滑動小車是不能進行拆檢的，只有通過觀察滑板間的縫隙大小來判斷小車的使用狀況。線下更滑小車時才能拆檢更換彈簧。如果彈簧自由高度不夠或受力不均勻，直接影響就是在滑板之間產生縫隙，在滑動操作過程中就會出現夾鋼現象，滑板穿鋼嚴重時無法控制鋼流。

鋼包下水口保證了鋼水的正常澆鑄和懸掛大包保護套管，而鋼包下水口是用一個套子固定的，當水口套子松動時，就會使下泥口填充不實，產生縫隙造成下泥口穿鋼，此類穿鋼一旦發生可以通過控制滑板關包停止澆注處理。

鋼包滑板的操作是靠滑動小車在滑道中自由的運動實現的，一旦滑道中有異物進入就會造成滑板夾鋼。因此在整體滑動系統下面有一個防護板，主要作用就是防止異物進入滑道和減少高溫輻射。而護板變形就要及時跟換以確保滑板作用的完整。機構防護板對延長滑動系統的壽命很重要[1]。

2 滑動機構因素

鋼包滑動機構是安裝在鋼包殼包底處的底板上的，整個機構變形就會在使用過程中滑板間產生縫隙，增加穿鋼的機率。鋼包滑板機構變形的形式一般有兩種，一種是吊運過程中受到的機械撞損，這種情況一般都比較嚴重會直接影響生產。

另一種就是高溫輻射。鋼包在澆注時長時間地處在中包上方高溫輻射狀態下，機構強度逐漸降低，內部組織出現在結晶現象，導致的機構變形[2]。

而長時間的使用機構系統老化也會影響，根據公式

式中：P為滑板機構提供給滑板的面壓；N為面壓彈簧的個數；μ 為面壓彈簧的彈簧系數；ΔX為工作時彈簧的壓縮量。

由式（1）可知，當機構的滑動小車、機構底座和加載面壓彈簧的磨損量超過規定值時，在規定面壓加載行程內，彈簧的變形量減少，不能產生足夠的面壓，導致滑板間隙增大而產生夾鋼現象[3]。

3 耐材因素

耐火材料作為爐襯及在高溫下使用的元器件的制作材料，除了要承受高溫作業外，還要抵抗溫度的急變對他的損壞。因此熱震損壞是耐火材料主要的損毀原因之一。

材料抗熱震性的評價參數較多，按照斷裂力學的觀點，材料的破壞是由于裂紋的產生與擴散。如果在熱沖擊下，裂紋不產生或者即使產生了也能將其抑制在一個小范圍內而不擴展，則可使材料不致斷裂。

衡量熱震穩定性可以用抗熱應力斷裂系數R表示：

式中：μ 為泊松比；E為彈性模量；σf為斷裂強度。

式中：V為斷裂表面能，J/m2；R只考慮材料的彈性應變能，用來比較具有相同表面能的材料；R1則同時考慮了彈性應變能和斷裂表面能，主要用來比較具有不同表面能的材料。R和R1越大，材料的抗熱震性越好。

由式（2），式（3）可知，影響耐材抗熱震性的因素主要有兩個方面：一是影響熱應力及裂紋產生與擴展因素；二是阻止裂紋擴展抵抗熱震斷裂的因素。材料的熱學性質，如熱膨脹系數、導熱系數、熱熔等都對耐火材料的抗熱震性有很大的影響。當熱膨脹系數越大時，由于溫度梯度造成的熱應力也越大，越容易產生裂紋；然而當導熱系數增大時，材料中的溫度梯度會下降，熱應力減小，抗熱震性就越好。另外材料顯微結構中的晶界、相界、氣孔和裂紋也會對裂紋的擴展產生影響。他們一方面可以成為裂紋產生與擴展的裂紋源，另一方面還可以阻止裂紋的瞬時擴展，防止材料的完全斷裂。其中氣孔和裂紋除了可以起到防止裂紋的瞬間擴展的作用外，還可以在一定程度上起到吸收熱膨脹的作用從而減小材料的內應力，因此適量的、均勻分布的微裂紋可以提高耐火材料的抗熱震性[4]。

4 控制措施

1）穩定生產節奏，穩定溫度拉速，減少滑板的操作頻率；提高自開率減少“燒氧”次數。

2）定期更換鋼包機構，保證機構變形量可控，更換和調整彈簧壓力，保證機構支撐受力均勻。

3）加強對鋼包滑動機構系統的了解，精心操作，保證每個工藝環節按照標準執行。

4）提高耐材的質量，保證耐材的實用性完好。

5 結語

只要嚴格地控制影響夾鋼的因素，鋼包滑動機構系統夾鋼或穿鋼問題是可以杜絕的。