钢包滑动水口滑板多炉连续使用技术

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炼 钢
第 18 卷
5 滑板多炉连用的效果及分析
由于滑板连用使钢包周转过程中的装配时间 缩短 20 min 左右 (缩短了 70 %左右) ,使快节奏 、 连续化的炼钢生产条件大为改善 。具体效果如下 (见图 3) 。
Rst = [γ(1 - μ) ΠE0 a2 ]1Π2
(2)
式中 S ———抗拉强度
μ ———泊松比
E ———弹性模量
a ———热膨胀系数
E0 ———无龟裂时的弹性模量 γ ———断裂能
上述两式表明 :材料热膨胀系数和弹性模量
越小 , R 和 Rst 越大 ,龟裂就越难产生或扩展 。材
图 1 滑板性能对连续使用的影响 1. 上滑板砖 2. 下滑板砖 3. 铸孔扩径严重造成水口失控 4. 钢水从上滑板砖的裂缝处漏出 5. 工作面被侵损“拉毛”而漏钢
2. 2. 2 滑板损蚀原因分析
从上述滑板损坏过程的因素分析来看 ,最主
要的原因有两方面 :
(1) 热机械损蚀
滑板在 使 用 过 程 中 首 先 产 生 的 是 热 机 械 损
2002 年 2 月 第 18 卷 第 1 期
炼 钢 Steelmaking
Feb. 2002 Vol . 18 No. 1 ·57 ·
钢包滑动水口滑板多炉连续使用技术
高海潮 朱伦才 陈岩松 沈 昶 (马鞍山钢铁股份有限公司)
摘 要 分析了影响滑板连续使用的安全因素 ,制定相关技术措施 ,结果表明滑板平均连用 4. 11 次Π套 (最高为 5 次) ;上水口平均使用 12 次Π块 (最高为 17 次) ,效果显著 。在试验成功后已经推广 ,经过 探索改进 ,连续用寿命可望进一步提高 。
Abstract Factors affecting the service life of the sliding plate are analyzed and technical mea2 sures accordingly adopted. Results show that the average life of the sliding plate is extended to 4. 11 heats (the longest ,up to 5 heats) ,and the average life of upper nozzle ,to 12 heats (the longest ,up to 17 heats) . The technology is well received and broadly popularized for its outstanding achievement , and it is expected that the service life of the sliding plate can be further prolonged if only proper ren2 ovation is made on it .
4. 1 滑板侵蚀情况
(1) 铸孔扩径平均为 0. 85～0. 94 mmΠ次 ,说明 滑板的耐冲刷 、耐侵蚀性能好 (见表 2) 。
表 2 滑板连用的侵蚀情况
平均连用 次数Π次
滑板铸孔用后直径Πmm
上滑板
下滑板
4. 11
63. 86
63. 48
残行程 Πmm 11. 62
(2) 滑板使用后工作面没有出现明显的“拉 毛”和侵蚀“凹槽”,浇注过程中推 、拉 (开 、关) 自 如 ,没有发生滑动面渗钢和注流失控制现象 。说 明 SN 滑板的抗氧化能力强 ,高温下耐磨性好 。
(3) 残留行程还有 11. 62 mm ,说明该滑板砖 能保证连续 4 次的安全使用 。
4. 2 机构使用情况
(1) 在滑板连用过程中 ,对 SN 机构工作状况 进行了跟踪和观察 ,其高温环境下的结构刚性和 压缩空气冷却弹簧的效果良好 ,可以满足滑板连 用的需要 。
(2) 机构操作简便 “, 面压”控制装置可靠 ,保 证了滑板连用过程中面压稳定 ,实现了无漏钢浇 铸。
2 影响滑板连续使用的因素分析
2. 1 使用条件
三炼钢厂 3 座 50 t 转炉配有异型坯 、板坯 、6
流和 4 流小方坯共 4 台连铸机 。浇铸钢种主要为 HRB335 、16Mn 、Q345 、Q235 、C - A 、Q195 和中高碳 钢等 ;浇注温度 1 540～1 620 ℃,钢包容量 70 t ,平 均出钢 65 t ;滑板铸孔直径 <60 mm ,连铸时间 30～ 50 min ,自动开浇率 95 %左右 。
该机构高温环境下刚性好 ,滑板之间面压由 两侧各 4 个由压缩空气冷却的机械弹簧提供 ,使 滑板面压稳定在 8 t 左右 ,从而保证了高温环境下 连续使用的安全性 。
4 SN 机构和滑板的连续使用
根据现场生产工艺情况 ,采用了滑板行程 150 mm ,面压 8 t 的 SN 机构 。统计表明 ,滑板在 SN 机构上的连用结果如下 。
滑动水口机构在高温环境下的刚性及弹簧压
力的稳定是滑板能否连续使用的重要因素 。
(1) 滑动水口机构刚性差 ,在高温环境中易变
第1期
高海潮等 :钢包滑动水口滑板多炉连续使用技术
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形 ,使机构的可靠性降低 ,易发生漏钢事故而不能 连用 。
(2) 在高温环境中 ,若弹簧提供的滑板面压不 稳 ,易发生滑板漏钢或机构失控而不能连用 。
2. 2 影响滑板连用的因素分析 2. 2. 1 影响滑板连用的因素
滑板砖是重要功能的耐火材料 ,是滑动水口 的核心组成部分 ,是直接控制钢水 、决定滑动水口 功能的部件 。其物理 、化学性能是决定滑动水口 能否连 续 使 用 的 关 键 因 素 。目 前 使 用 的 普 通 Al2O3 - C 质滑板 ,主要存在以下一些问题而不能 实现连续使用 :
(1)
C(s) + O2 (g) = CO2 (g) ↑
(2)
FeO (s) + C(s) = Fe + CO (g) ↑
(3)
Fe2O3 + 3C(s) = 2Fe + 3CO (g) ↑
(4)
②莫来石的分解
3Al2O3 ·2SiO2 (s) + SiO2 (s) + 9C(s) →
3Al2O3 (s) + 3SiC(s) + 6CO (g)
关键词 钢包 滑动水口 连用技术
Sliding Plate Life Extension Technology of Ladle Slide Gate Gao Haichao Zhu Luncai Chen Yansong Shen Chang (Ma′Anshan Iron & Steel Co. ,Ltd)
低熔点的矿物相 2FeO·SiO2 (1 205 ℃) 和 MnO·SiO2
(1 291 ℃) ;
④Al2O3 、SiO2 与钢和熔渣中的 CaO 反应形成
低熔点的 2CaO·Al2O3 ·SiO2 (1 327 ℃) 和 12CaO·
7Al2O3 (1 392 ℃) 。
2. 2. 3 影响连用的机构因素
Keywords Ladle sliding plate extension of service life technology
1 前 言
滑动水口作为促进钢铁工业快速发展的重要 技术革新之一 ,由于其比塞棒控制具有明显的优 越性 ,因而得到迅速推广 。现在国内外普遍在钢 包 、中间包上使用了滑动水口系统 。随着炼钢快 节奏 、连续化生产的发展和不断降低成本的需要 , 必须加快钢包热周转 。而要实现钢包快速周转 , 必须实现滑板连续使用 。滑板多炉连用技术在国 外也已广泛采用 ,并取莉了显著的经济效益 。
联系人 :高海潮 ,高级工程师 ,安徽省马鞍山市 (243011) 马鞍山钢铁股份有限公司生产部
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炼 钢
第 18 卷
(3) 上 、下滑板工作面高温耐磨性差 (滑板耐 材抗氧化性差或上下滑板吻合性差 、缝隙偏大 ,浇 钢时吸入空气使滑动面被氧化造成强度降低) ,滑
动面易“拉毛”。其间渗入钢水后再推拉时“拉毛” 现象加剧 ,使滑板摩擦阻力增大 ,严重时会发生滑 动面之间漏钢 (见图 1C) 。
3 SN 滑板砖性能及机构特点
3. 1 SN 滑板砖性能改进措施
(1) 采用低硅含量的原料 ; (2) 采用新型防氧化技术 (新型防氧化剂 + 防 氧化涂料) ; (3) 在不降低“热震”稳定性的前题下 ,减少碳 和石墨含量 。 苏嘉 SN 系列耐火材料制做的滑板 (见表 1) , 其特点是高温下抗氧化性好 ( 滑板面上有一层 0. 3 mm左右的涂料 ,具有防氧化和提高上下滑板 滑动吻合性的作用) 、耐压强度高 ,使得其抗侵蚀 和耐磨性好 。
马钢公司第三炼钢厂 (以下简称三炼钢厂) 3 座 50 t 转炉年产钢已达 250 万 t ,连铸比 100 %。 为缓解钢包周转压力 ,进一步降低成本 ,减轻工人 劳动强度 ,在钢包上使用了江苏苏嘉股份有限公 司生产的 SN 机构及 SN 系列耐火材料 ,取得了滑 板平均连用 4. 11 次的良好效果 ,效益显著 。
如此循环使滑板铸孔逐步扩大 、损毁 。而且高温
钢水的冲刷会损伤铸流通道的耐火材料 ,使其剥
落 、缺损 (见图 1A) 。
根据 Ringery 热弹性理论得出初期抗热应力
断裂系数 R 。
R = S (1 - μ) ΠEa
(1)
龟裂一旦产生并不断扩展 ,这种龟裂应力的
阻力系数 Rst 按照 Hasslman 断裂力学理论 :
4. 3 滑板连用的操作要领
(1) 防止浇完钢时“下渣”现象的发生 ; (2) 连铸浇钢控流和浇完关闭操作时应注意 节约行程 ; (3) 烧洗水口时防止操作不当造成铸孔扩径 过大 ; (4) 烧洗好水口 、清除掉下水口废钢后 ,在全 程推拉滑板的同时 ,从铸孔内仔细检查滑动水口 三条接缝和滑动面的侵蚀情况 ,接缝侵蚀明显或 滑动面有明显“拉毛”时要停止连用 ; (5) 在全程推拉滑板的同时 ,从机构外检查上 下滑板滑动面的吻合情况 ,以确定机构和弹簧的 工作是否正常 ,若发现滑动面之间有缝隙或下滑 板滑动速度过快或过慢等情况 ,应停止连用 。
(1) 滑动水口砖耐高温钢水 (特别是高锰钢) 的侵蚀性不好 ,铸孔扩径较快或滑动工作面被钢 水侵蚀 (再用时易造成铸流失控或滑动面漏钢) 而 不能连用 (见图 1A) 。
(2) 上 、下滑板砖高温强度低或抗“热震”性 差 ,使用一次后即开裂 (再用时易发生裂缝漏钢而 使水口失控) 而不能连用 (见图 1B) 。
蚀 。滑板工作前的温度低 (～350 ℃) ,浇钢进铸
孔突然与高温钢水 (～1 580 ℃) 接触而受到强烈
“热震”。因此在铸孔外部产生了超过滑板强度的
张应力 ,导致形成以铸孔为中心的辐射状的微裂
纹 (裂纹严重时贯穿整个滑板) 。裂纹的出现又加
速了化学侵蚀 。同时化学侵蚀反应又促进裂纹的
形成与扩展 (严重时裂缝会渗钢 、漏钢 ,见图 1B) ,
(5)
3Al2O3 ·2SiO2 (s) + 2C(s) →
3Al2O3 (s) + 2SiO (g) ↑+ 2CO (g) ↑
(6)
3Al2O3 ·2SiO2 (s) + 2CO (g) →
3Al2O3 (s) + 2SiO (s) ↑+ 2CO2 (g) ↑
(7)
③SiO2 与钢和熔渣中的 FeO 、MnO 反应形成
料的热震稳定性就越好 ,这样的滑板适合连用 。
(2) 热化学侵蚀
热化学侵蚀是滑板损毁的另一主要原因 ,滑
板用耐火材料在过程中接触高温钢水和炉渣 ,发
生一系列化学反应 ,造成化学侵蚀 。Al2O3 - C 质
滑板化学损毁的主要原因有 :
①碳和石墨的氧化
2C(s) + O2 (g) = 2CO (g) ↑
Al2 O3 ≥90
表 1 SN 滑板主要理化指标
w Π%Βιβλιοθήκη BaiduSiC ≥4. 5
体密 显气孔率 FC Πg·cm - 3 Π% ≥4. 0 ≥3. 08 ≤7. 5
耐压强度 ΠMPa ≥100
3. 2 苏嘉 SN 机构特点 (图 2)
图 2 SN 机构示意图 1. 上水口砖 2. 上滑板砖 3. 下滑板砖 4. 下水口砖 5. 冷却机构和弹簧的压缩空气进气孔 6. 调整滑板面压 螺栓 7. 机械弹簧 8. 滑动拖合 9. 钢包底板