异型长寿命中间包研究及应用

胡铁军

（河钢集团承钢公司，河北 承德 067002）

在近年钢铁企业面临严峻挑战，企业转型升级，控制成本，提升企业的成本竞争力成为企业的生存之道。连铸中间包作为炼钢连铸重要一环，其寿命高低，直接影响耐材成本，钢水收得率，生产稳定。

河钢承钢棒材事业部结合实际生产中间包存在的问题，与北科大合作，依据承钢目前中间包结构以及现有生产工艺参数，进行中间包结构的水模型优化试验，根据试验中中包冲刷及侵蚀情况，对预制件进行重新设计优化，制定打结方案，通过试验，提高了中包使用寿命。

1 工艺参数

部分工艺参数如下表所示。

表1 连铸机主要工艺参数

2 中包情况

连铸为八机八流方坯连铸机，中包采用双中包布置，中包为异型中间包，单包容量在34 吨左右，中包情况如下图所示。

中包如上图所示，优点是中包容积较大，单包容量在34 吨，中包钢水在中包中停留时间较长，有利于夹杂物上浮；缺点是包型为异型包，中包流场较复杂，中包部分区域侵蚀较快。

3 存在问题

对2018 年以来中包下线原因及出现的主要问题进行分析，目前影响我部中间包包龄的原因主要有以下几个问题。

3.1 中包稳流器原因

中包稳流器底部偏薄，同时由于生产不稳定，浇注过程中存在等待钢包，低液面现象，造成中包稳流器击穿提前停浇。同时由于稳流器形状设计不合理，钢水未冲击冲击区，造成稳流器底部击穿。

3.2 中包包壁原因

因中包为异型中包，如下图所示，钢水从稳流器出来后，在周围形成旋流，冲刷包壁，造成包壁侵蚀严重提前停浇。

3.3 中包上水口原因

中包上水口在浇次后期存在扩径严重现象，原21mm 直径上水口，在60 炉左右时，水口直径达到26mm～27mm 左右，水口扩径严重易造成夹钢片，换水口困难，严重时造成水口钻钢事故。

以上几点原因，造成中包包龄偏低，中包包龄在60 炉/次，浇注时间在30 小时左右。

4 问题分析及解决措施：

针对影响中包包龄的原因进行深入分析，并制定相关对策，进行试验实施，达到提高中包包龄的目的。

4.1 中包稳流器改进

针对稳流器底部击穿现象，对稳流器底部冲击区部位进行加厚，由原来的300mm，加厚到400mm，同时在稳流器冲击区部位埋入厚度在80mm 镁碳冲击板3 块，增加稳流器冲击区的抗钢水冲击能力。

对稳流器形状进行优化，冲击区由原来的“坛”式结构改为开放式结构，减少浇注过程中注流对稳流器壁的冲击。

4.2 中包包壁的优化

我部曾经和院校合作，进行过中间包流场的水模型试验，试验基于承钢目前在用中包的原型尺寸，选取几何相似比λ=1/2,建立相似比为1:2 的四流小方坯中间包水模型，利用“刺激—响应”试验技术，即在反应器的入口处脉冲加入示踪剂，使用电导率仪并按一定时间间隔测出各出水口处示踪剂浓度所对应的电压的大小，并将信号放大、转换、输入计算机处理，绘出平均停留时间分布曲线（RTD 曲线）。

中间包将梯形台作为稳流器，钢液进入内凹梯形台后再流出，起到缓冲钢液的目的。稳流器占据了中间包内很少的空间，并且稳流器距离1#水口较近，距离4#水口较远。见图4。

从流场分析看，钢水从稳流器出来后，在稳流器周围形成不规则的旋流，冲刷稳流器周围包壁，所以稳流器周围包壁必须具备抗钢水冲刷能力强的特点，所以在稳流器两边及稳流器对面1/2#水口位置，布置4 块壁板，增加包壁抗钢水冲刷的能力。

改造完后中包打结如图所示：

4.3 水口尺寸优化

在中包浇注后期，经常出现上水口发红现象，造成中包提前停浇，经过上水口及下滑块孔径进行比对，原上水口尺寸为20mm，后为适应提拉速要求改为21mm，下滑块尺寸为16.5/17/17.5/18mm 四种规格，上水口孔径较大，下水口孔径小，上水口与下滑块之间存在“阶梯”形状，造成钢水在上下水口之间粘连。为解决此项问题，加大了下滑块上口孔径的“倒角”，使得上水口与下滑块接触位置，下滑块的孔径大于上水口，便于钢水通过，减少了上水口夹钢片现象。延长了上水口使用寿命。

5 应用情况

5.1 包龄的提高

以上措施逐步实施应用于中间包打结后，中间包包龄逐步提高，同时通过改进优化稳流器、干式料及壁板材质，使得各部位耐材做到同步寿命，中间包包龄明显提高。最高连浇炉数由90炉/次，提高到130炉/次，连浇时间由45小时提高到64小时，效果显著。

5.2 提高钢水收得率

通过以上措施实施，中包连浇炉数由原来的65 炉/次，提高到现在的80 炉/次，中包换包次数减少，切头切尾及中包浇余减少0.4kg/吨，提高了钢水收得率。

6 结论

通过对方坯连铸机影响中包包龄的限制性环节进行分析，通过中包流场试验等手段，对稳流器形状进行改造，在中包包壁增加壁板增加中包抗冲刷能力，对上水口及下滑块尺寸进行优化，使得中包包龄显著提升，提高了钢水收得率，降低了耐材成本。