全部商品分類
中間包塞棒斷裂問(wèn)題分析與改進(jìn)措施 前 言 塞棒是連鑄機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中所使用的一種定型耐火材料，其可以保
前 言
塞棒是連鑄機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中所使用的一種定型耐火材料，其可以保證結(jié)晶器液面穩(wěn)定，控制鋼水線性流速，保證鑄坯表面質(zhì)量與內(nèi)部質(zhì)量。在實(shí)際生產(chǎn)中，塞棒對(duì)煉鋼生產(chǎn)的穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用，塞棒出現(xiàn)問(wèn)題，如侵蝕、斷裂、結(jié)瘤等，均會(huì)造成結(jié)晶器鋼水液面波動(dòng)過(guò)大，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致連鑄機(jī)提前關(guān)流或被迫拉下。
塞棒斷裂問(wèn)題分析
某鋼廠板坯連鑄機(jī)頻繁出現(xiàn)澆鋼過(guò)程中塞棒斷裂問(wèn)題，嚴(yán)重影響了連鑄機(jī)的正常生產(chǎn)，對(duì)事故情況統(tǒng)計(jì)，中間包烘烤時(shí)或開(kāi)澆時(shí)塞棒頭掉比例為20%,其余情況是在澆注過(guò)程中塞棒頭掉或塞棒由上沿以下650～700mm位置出現(xiàn)斷裂，斷口呈現(xiàn)“V”字形，見(jiàn)圖1。統(tǒng)計(jì)2021年出現(xiàn)塞棒事故12次，平均每月1次，每次事故均造成連鑄機(jī)非計(jì)劃停機(jī)，需重新烘烤中間包、備機(jī)、開(kāi)澆，打亂了正常的生產(chǎn)計(jì)劃，故急需解決塞棒問(wèn)題，穩(wěn)定連鑄機(jī)生產(chǎn)，降低成本損失。
對(duì)塞棒事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分類，認(rèn)為影響塞棒斷裂和塞棒頭掉落的主要因素是熱震、強(qiáng)度和塞棒的設(shè)計(jì)安裝問(wèn)題。
2.1 熱震問(wèn)題
從塞棒的本體和塞棒頭材質(zhì)設(shè)計(jì)、塞棒的制作工藝進(jìn)行分析，認(rèn)為目前采用的塞棒材質(zhì)符合工藝要求。該鋼廠以碳素結(jié)構(gòu)鋼、高碳鋼和部分中碳合金鋼為主，對(duì)塞棒的侵蝕小，塞棒沒(méi)有設(shè)計(jì)渣線，塞棒頭的沖刷也不嚴(yán)重，正常澆鋼15h,塞棒頭控流良好，侵蝕均勻，分析材質(zhì)的設(shè)計(jì)基本合理。從塞棒頭掉的斷口看，位置在50～60mm,斷口平齊，首先要解決塞棒制作問(wèn)題，需要調(diào)整、加強(qiáng)制作工藝，制造塞棒使用的原材料成分不均勻?qū)е鲁霈F(xiàn)應(yīng)力是塞棒斷裂的直接原因。
對(duì)現(xiàn)場(chǎng)中間包的烘烤情況進(jìn)行跟蹤，中間包烘烤存在烘烤效果低的問(wèn)題。中間包烘烤使用轉(zhuǎn)爐煤氣，熱值一般為1300×4.1868kJ/m3,烘烤時(shí)間為3h,中間包烘烤時(shí)塞棒處于打開(kāi)狀態(tài)，烘烤溫度為1000℃,中間包烘烤不封包，烘烤時(shí)火焰外溢嚴(yán)重。塞棒烘烤效果差會(huì)導(dǎo)致塞棒耐材熱應(yīng)力不均，故而產(chǎn)生微裂紋。在澆鑄過(guò)程中塞棒在一種極端環(huán)境中工作，任何小的缺陷都會(huì)被放大。
2.2 強(qiáng)度問(wèn)題
塞棒渣線部位斷裂問(wèn)題一般出現(xiàn)在澆鋼更換水口后1~2爐、粘結(jié)恢復(fù)后、中間包快換過(guò)程等。分析認(rèn)為塞棒在澆鋼過(guò)程關(guān)閉時(shí)，受到橫向及縱向的力作用出現(xiàn)裂紋，進(jìn)而斷裂。
對(duì)塞棒本體的強(qiáng)度進(jìn)行分析，認(rèn)為塞棒在熱態(tài)下強(qiáng)度偏低，在鋼水沖刷或受力情況下易出現(xiàn)斷裂，需對(duì)塞棒本體強(qiáng)度進(jìn)行加強(qiáng)。
2.3 塞棒的設(shè)計(jì)安裝
對(duì)現(xiàn)場(chǎng)塞棒的安裝進(jìn)行跟蹤，分析如下：①塞棒設(shè)計(jì)存在問(wèn)題。澆鋼塞棒打開(kāi)狀態(tài)，塞棒高出中間包蓋200mm,按正常設(shè)計(jì)，塞棒高出中間包蓋50mm即符合要求，塞棒長(zhǎng)度太長(zhǎng)，緊急情況關(guān)閉塞棒時(shí)，其承受巨大的外力作用，容易出現(xiàn)斷裂，尤其渣線是塞棒變徑位置，此部位更薄弱;②塞棒安裝存在問(wèn)題。主要是塞棒安裝在離線完成，中間包上線過(guò)程可能存在晃動(dòng)損傷，塞棒安裝要求有“啃頭”,“啃頭”的存在致使塞棒關(guān)閉時(shí)產(chǎn)生橫向力，使塞棒頭或塞棒較薄弱部位出現(xiàn)裂紋。塞棒在澆鋼過(guò)程中關(guān)閉時(shí)，操作工將模式由自動(dòng)調(diào)為手動(dòng)，然后用力壓閘把關(guān)閉塞棒，也加劇了塞棒的損傷。
改進(jìn)措施
3.1 塞棒斷裂問(wèn)題改進(jìn)
針對(duì)上述問(wèn)題，考慮對(duì)目前使用的塞棒進(jìn)行改進(jìn)，具體方案如下：
(1)在滿足生產(chǎn)要求的前提下，對(duì)材質(zhì)進(jìn)行微調(diào)，適當(dāng)提高塞棒的熱震性能，同時(shí)加強(qiáng)塞棒頸部強(qiáng)度。調(diào)整思路為：中間包塞棒生產(chǎn)配料中引入SiC微粉，重點(diǎn)為塞棒頭部與渣線位置，并對(duì)塞棒進(jìn)行了復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使塞棒的綜合力學(xué)性能得到改善，同時(shí)線膨脹系數(shù)降低。當(dāng)添加5%SiC微粉時(shí)，鎂碳質(zhì)棒頭材料的常溫和高溫抗折強(qiáng)度分別為8.2MPa和9.4MPa,平均線膨脹系數(shù)為7.1×10-6/℃,1100℃下熱震循環(huán)3次未見(jiàn)明顯裂紋。
(2)塞棒長(zhǎng)度調(diào)整。目前使用塞棒過(guò)長(zhǎng)，達(dá)到了1750mm,增加了塞棒制作難度，在使用中也會(huì)放大鋼水流動(dòng)所產(chǎn)生的橫向作用力，導(dǎo)致棒體受力后斷裂，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)將塞棒長(zhǎng)度調(diào)整為1650mm。
(3)優(yōu)化塞棒頭，將塞棒頭形狀由球形改為錐型，提高塞棒的控流精度，同時(shí)將塞棒頭部位的尺寸由60mm改為45mm。
3.2 塞棒安裝方式改進(jìn)
目前塞棒在修包區(qū)域安裝，調(diào)運(yùn)中間包時(shí)的震動(dòng)會(huì)對(duì)塞棒造成不利影響。改進(jìn)現(xiàn)有的塞棒安裝工藝，由離線安裝改為中間包烘烤前在線安裝，減少中間包運(yùn)輸過(guò)程的影響;另外調(diào)試塞棒前檢查好開(kāi)閉器橫梁是否存在變形情況，觀察塞棒是否平直，安裝調(diào)試時(shí)取消“啃頭”,嚴(yán)格對(duì)中，避免塞棒控流時(shí)受橫向力作用造成塞棒斷裂。
3.3 塞棒烘烤制度優(yōu)化
針對(duì)熱震問(wèn)題優(yōu)化塞棒烘烤制度。中間包離線蓋包蓋時(shí)密封包沿，烘烤前嚴(yán)格密封，提高中間包烘烤效果;中間包開(kāi)始烘烤時(shí)，塞棒處于關(guān)閉狀態(tài)，中間包烘烤半小時(shí)后打開(kāi)塞棒，有利于塞棒和上水口的烘烤。重新修訂中間包烘烤制度，規(guī)定合理的烘烤時(shí)間，長(zhǎng)時(shí)間烘烤縮短中間包壽命甚至廢包，烘烤過(guò)程中不能停火，否則此中間包按照廢包處置;嚴(yán)格按照中間包烘烤曲線控制煤氣閥門(mén)開(kāi)度，保證在烘烤1~2h期間升溫至1000℃以上。
3.4 改進(jìn)開(kāi)澆和澆鋼過(guò)程塞棒操作
針對(duì)現(xiàn)有中間包烘烤過(guò)程“看桿”的習(xí)慣操作，改為開(kāi)澆前停止烘烤對(duì)塞棒檢查“看桿”。如果塞棒存在小的偏差，則微調(diào)塞棒，以減少烘烤過(guò)程中因停止烘烤和大力調(diào)整塞棒而產(chǎn)生的負(fù)面影響。
澆鋼更換水口、粘結(jié)恢復(fù)、中間包快換過(guò)程中，首先將模式由“自動(dòng)”調(diào)成“手動(dòng)”,操作工手扶塞棒閘把，塞棒依靠自身重力關(guān)閉，然后操作工壓閘把關(guān)閉塞棒，進(jìn)行后續(xù)操作。
實(shí)施過(guò)程及效果
按照上述措施分兩步實(shí)施：首先改進(jìn)中間包烘烤制度，加強(qiáng)中間包密封，提高塞棒烘烤效果，同時(shí)改進(jìn)塞棒安裝和使用操作;其次對(duì)塞棒進(jìn)行優(yōu)化，由廠家設(shè)計(jì)塞棒改進(jìn)圖紙，進(jìn)行模具、塞棒制作，具備條件現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。
現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)改進(jìn)的塞棒，跟蹤塞棒烘烤、開(kāi)澆和澆鋼過(guò)程，并要求每次停機(jī)把塞棒吊出，澆鑄鋼種包括Q235、Q345、45#、50#等鋼種，觀察塞棒頭狀況，控流良好，塞棒頭均勻。
以上措施的實(shí)施取得了一定效果，塞棒斷裂造成的連鑄機(jī)停機(jī)事故逐漸減少，2022年該鋼廠發(fā)生塞棒斷裂事故僅2次，較2021年降低了10次，塞棒使用趨于穩(wěn)定。
結(jié) 論
通過(guò)控制塞棒生產(chǎn)過(guò)程中加入的微量添加劑和優(yōu)化塞棒棒形，可以提高塞棒的熱態(tài)穩(wěn)定性和控流精確性，有利于穩(wěn)定結(jié)晶器液位，減少塞棒開(kāi)關(guān)次數(shù)，提高塞棒的使用效果。
通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)塞棒安裝、烘烤和使用的改進(jìn)優(yōu)化，減少了塞棒出現(xiàn)熱震和機(jī)械損傷的斷裂問(wèn)題，使中間包塞棒的使用趨于穩(wěn)定。
文章來(lái)源：耐火與石灰
作者單位：唐山鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司
易耐網(wǎng)公眾號(hào)