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中間包修砌質(zhì)量的工藝優(yōu)化與應用
來源：易耐網(wǎng)編輯：易耐網(wǎng)發(fā)布時間：2022/10/28
摘 要：為了進一步提高中間包修砌質(zhì)量，規(guī)范了中間包工作層干式料的布料操作，優(yōu)化了包胎振動和烘烤工藝，設計修砌中間包專用水口泡沫塞，保證水口形狀規(guī)則，使中間包修砌質(zhì)量顯著提高。中間包修砌合格率由92.5%提高到99.6%,降低了生產(chǎn)成本，達到連鑄生產(chǎn)高效化，提高了中間包的使用安全性。
干式料作為連鑄中間包第四代工作襯材料，兼有絕熱板和噴涂料的優(yōu)點，具有施工方便，升溫速度快，長壽和脫包容易等優(yōu)點，自20世紀90年代開始在國內(nèi)外越來越多地應用于連鑄中間包工作襯[1,2,3,4,5]。唐鋼長材事業(yè)部1#、2#連鑄機為6流小方坯連鑄機，中間包為“T”型結構，均使用干式料修砌，澆鑄斷面為 165 mm×165 mm, 拉速為 2.5～4.2 m·min-1,要求工作拉速穩(wěn)定在4.0 m·min-1。中間包的主體結構由殼體、永久層、工作層、沖擊杯、上水口、下水口等組成，除殼體外均為一次性消耗型耐火材料，每次使用前需要對中間包耐火材料進行重新修砌。自2021年3月11日投產(chǎn)以后，由于生產(chǎn)工藝不完善以及連鑄中間包冷修操作等因素，影響了1#、2#連鑄機中間包修砌質(zhì)量及壽命的提高[6,7]。為了進一步提高中間包修砌質(zhì)量，從2021年開始，通過技術攻關，使得中間包修砌質(zhì)量有了大幅度的提高，鋼鐵材料消耗、能源消耗以及耐火材料、輔材消耗明顯降低。當前，中間包修砌合格率為92.5%。2021年3—7月份共修砌中間包280個，其中包壁疏松的有12個，包壁裂紋的有7個，上水口形狀不符合要求的有2個。
1中間包修砌質(zhì)量的影響因素
1.1 包壁疏松
中間包包壁疏松主要體現(xiàn)在中間包包壁與包底接觸的位置。包壁疏松表現(xiàn)為兩種形式：一種是從包壁位置縱向延伸，形成不規(guī)則面；另一種是細長狀粉末掉落，形成“狹縫狀”。疏松有兩種原因：一是結合劑揮發(fā)，造成整體結合強度下降，尤其是最外部的；二是含有樹脂的細粉沒有將顆粒包裹住，最終造成容易掉渣。將硼玻璃粉與酚醛樹脂混合應用于鎂質(zhì)干式料，可以較好地提高干式料的低溫烘烤強度和中溫強度[8]。
針對現(xiàn)場情況，發(fā)現(xiàn)造成中間包修砌質(zhì)量低的原因有：1)中間包布料不合理。當前中間包黏結劑配比偏低，且修砌時存在扎堆集中布料的現(xiàn)象，導致干式料中的大顆粒鎂砂易發(fā)生偏析。2)包胎振動時間長。當前中間包包胎使用4臺電機，為了增加渣線位置的密實度，振動時間為15 min。雖然增加了中間包干式料的體積密度，但是下部干式料骨料與粉料容易出現(xiàn)分離，干式料之間容易出現(xiàn)“架橋”現(xiàn)象，引起包壁疏松。3)中間包下部烘烤溫度低。燒嘴火焰打不到底，包胎上部溫度較高，下部溫度相對較低，導致即將硬化的干式料反應溫度不夠，強度較低，最終中間包干式料下部僅形成一層料殼，而內(nèi)部卻還比較疏松。
1.2 包壁裂紋
位于中間包包頭位置的包壁出現(xiàn)橫紋。該位置的干式料厚度110 mm, 裂紋深度40 mm。主要原因為：當前脫模劑涂抹次數(shù)為1次，厚度僅為0.1～0.2 mm, 且涂抹不均勻，造成干式料與包胎黏連，起胎后使得干式料產(chǎn)生裂紋。胎模在提起過程中產(chǎn)生了應力集中，這又造成表面裂紋。
1.3 上水口形狀不符合要求
當前的修包操作規(guī)程只要求水口內(nèi)不能混有雜物。操作時，工人僅用廢舊的編織袋塞在水口內(nèi)，沒有統(tǒng)一的標準，更沒有合理的模具，造成了水口內(nèi)時常殘留雜物，而且上水口形狀也不規(guī)則。
2 改進方案
2.1 優(yōu)化干式料組成、規(guī)范布料
連鑄中間包發(fā)揮著不可替代的作用，而中間包工作層是保護中間包正常安全運行的基礎。目前，中間包材質(zhì)均為鎂質(zhì)干式料，布料時需保證均勻性，而工作層布料的均勻性是耐火材料抗侵蝕的基礎。所以，從操作入手，提出以下優(yōu)化方案：1)根據(jù)陳昌平等[9]的研究，提高脫模后工作層強度以滿足施工要求，降低高溫燒后的強度以滿足下線后殘襯解體的需要。將干式料中的樹脂加入量(w)控制在1%～3%;2)中間包包頭三側和中間包小面必須同時布料，嚴禁扎堆填料；3)袋裝物料最多碼放兩層，且需先布完上面第一層再布第二層，禁止在同一位置1次鋪兩袋料；若有違反或發(fā)現(xiàn)物料中有異物等情況，此中間包報廢，重新布料。
2.2 振動及烘烤工藝優(yōu)化
優(yōu)化中間包振動工藝，振動時間由15 min降低到8 min, 同時加大風鎬力度，保證渣線質(zhì)量；提高干式料內(nèi)部的各種應力平衡作用，保證干式料的完整性和致密性，提高中間包起胎后質(zhì)量。之前烘烤時間均約2 h, 干式料上沿變色1/2后?；?，立即打冷風，這導致即將硬化的干式料反應溫度不夠，強度較低，干式料下部僅形成一層料殼，而內(nèi)部還比較疏松。更換燒嘴，將烤包時間由原來的2 h延長到3.5 h, 再打冷風。此后，下部干式料強度明顯提升，沒有出現(xiàn)因強度不夠掉料的情況。
2.3 脫模劑使用優(yōu)化
包胎使用的脫模劑涂抹厚度薄，造成工作層與包胎黏結，導致中間包起胎時工作層橫向產(chǎn)生裂紋。后續(xù)將脫模劑加水量(w)由15%降到10%,提高脫模劑的涂抹厚度>0.5 mm, 脫模劑由涂抹1次增加到2～3次，且涂抹均勻，由此可以避免產(chǎn)生起胎裂紋。
2.4 泡沫塞的設計及應用
為減少水口內(nèi)的殘留雜物，設計修砌中間包專用水口泡沫塞。使用普通泡沫材料，設計了高145 mm, 上底面?112 mm, 下底面?180 mm, 與水口座磚內(nèi)腔形狀相吻合的圓臺狀泡沫塞，以防止修砌過程中干式料流入水口內(nèi)，確保水口入口形狀成為規(guī)則的喇叭狀。隨著中間包烘烤時溫度上升，干式料產(chǎn)生了一定強度，水口入口形狀固定，泡沫塞不再起作用。依靠干式料增加其水口周圍抗沖刷和抗侵蝕能力，減少因水口周圍雜物造成的鋼渣堵眼現(xiàn)象，避免因堵眼造成連鑄機堵流的惡性事故。使用中間包專用水口泡沫塞后，鋼渣堵眼現(xiàn)象由原來的每月2次降低到0.2次，保證了連鑄高效連續(xù)生產(chǎn)。
3 應用效果
從優(yōu)化中間包干式料組成，規(guī)范布料操作，優(yōu)化振動及烘烤工藝，脫模劑合理使用及設計中間包專用水口泡沫塞幾方面著手提高中間包修砌質(zhì)量。目前，連鑄中間包修砌合格率由92.5%提高到99.6%,提高了中間包的使用安全性，提高了工作層干式料抗剝落性和抗?jié)B透性，改善了干式料布料的均勻性，提高了干式料致密性。工作層侵蝕情況得到明顯改善，工作層大面侵蝕由原 20 h侵蝕 30 mm降低到目前 24 h 侵蝕 25 mm, 大大提高了中間包的使用壽命，滿足了生產(chǎn)要求。對改進后的中間包進行檢查發(fā)現(xiàn)：中間包下部干式料強度明顯提升，沒有出現(xiàn)因強度不夠疏松掉料的現(xiàn)象，已經(jīng)解決了包壁疏松、裂紋等問題。
4 結論
(1)干式料組成與布料操作對中間包工作層致密性、均勻性有影響；規(guī)范布料操作可減少中間包干式料疏松、偏析現(xiàn)象。
(2) 優(yōu)化工藝，中間包振動時間由15 min降低到8 min, 烘烤時間由原來的2 h延長到3.5 h, 提高了鎂質(zhì)干式料在使用過程中的強度。
(3)通過設計修砌中間包專用水口泡沫塞，保證了中間包上水口使用效果，解決了因水口形狀不規(guī)則造成的鋼渣堵眼等問題。
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