提高中间包寿命的过程控制方法与流程

本发明属于炼钢技术领域，具体涉及一种提高中间包寿命的过程控制方法。

背景技术：

目前，从全国冶金行业来看，中间包寿命基本在二十几个小时左右，很难达到使用寿命在60小时以上安全使用，中间包内钢水温度不均匀，对连铸坯质量产生影响。中间包使用寿命低，特别是使用过程中出现事故造成非计划停浇等，大部分钢厂都是采用新开浇次或者热换中间包来处理，这样会造成生产的不连续，易造成铁水的挤压，更有甚者因为处理事故时间长，造成高炉休风，给企业带来更大的损失。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种提高中间包寿命的过程控制方法，使得中间包寿命提高，减少了对生产过程的影响，提高了产品质量，降低了生产成本。

本发明所述的提高中间包寿命的过程控制方法，包括中间包流场设计，中间包冲击区设计，中间包耐材设计，中间包机构安装标准的控制，中间包施工工艺设计，中间包烘烤温度曲线的控制。

中间包流场设计的控制点如下：

(1)在挡渣墙+挡坝工况下，滞止时间在塞棒及定径水口工况下平均分别为50.439s和67.294s，方差分别为25.5928和33.6906；死区比例分别为22.675％和22.075％，方差为7.4033和5.5901；平均停留时间分别为483.325s和487.025s；

(2)在稳流器+挡坝工况下，滞止时间在塞棒及定径水口工况下平均分别为76.0425s和107.433s，方差分别为69.218和91.9801；死区比例分别为34.3％和30.625％，方差为23.9747和32.1504；平均停留时间分别为410.6s和433.575s。

挡渣墙工况的滞止时间小于稳流器工况，但方差小很多，说明挡渣墙工况下各水口见的钢液温差较小，不易出现某一流温度过低导致生产不能进行的情况；在死区比例方面，挡渣墙工况小于稳流器工况，说明挡渣墙工况下中间包的体积能较好的利用起来；在平均停留时间方面，挡渣墙工况比稳流器工艺长，更有利于夹杂物的上浮去除。

本发明对中间包流场进行水模型试验,验证影响中间包冶金功能的设计；通过中间包水模型试验寻找出作合理的中间包耐材设计。

在中间包冲击区设计中，对冲击区部位加装湍流抑制器。

在中间包耐材设计中，设计控流装置，加装挡渣墙+挡渣坝。中间包内温度分布更加均匀，满足连铸浇铸顺行的要求。验证了挡墙的结构是合理的，实现了钢流在中间包内以较优的流动形态流向各流水口的目的。

所述新挡渣墙导流孔直径为100mm、左右偏角为24°、上扬30mm，在2流与3流、5流与6流间加挡坝、高度250mm；减少死区面积15％以上。各流水口平均停留时间较长，方差较小，四流钢液比较均匀；死区比例分别为6.6％、5.7％、8.8％、6.5％，均值和方差都较小，整个流场比较活跃均匀。

在中间包机构安装标准的控制工艺中，制作800*800*80mm的镁碳砖，按照钢包mt14a的标准制作，安装在迎钢面8块(如附图1所示)，冲击区两侧各3块(如附图2所示)，包底2层共5块，溢流口下部3块；按装完毕后用焊接锚固件固定；永久层选用高铝自流浇注料，加水分量按照8％控制；永久层浇筑完毕后养生7天，过程按照小火-中火-大火的顺序烘烤，时间108小时，升温过程均匀，烘烤温度达到800℃以上。

中间包施工工艺设计包括以下几个步骤：

(1)在包底做100+5mm的干式料，品味用90镁砂；

(2)包底施工完毕后，吊入胎具进行定位，按照到各个点的距离100mm进行控制；

(3)在工作层胎膜按照震动均匀的原则加装3台同频率的震动电机；

(4)计入2/3高度的干式料胎具震动15分钟，开始用风镐从两侧施工向中间进行，围绕胎具打5分钟，3遍，整个打结后的干式料平整误差控制在3mm以内。

所述干式料配比中增加15-20wt％的钢包用镁碳砖骨料；按照4级配料做好配比；选用酚醛树脂作结合剂，加入量为干式料的3-5wt％；向干式料中加入5-6wt％的冶金石灰。

所述中间包烘烤温度曲线的控制工艺中，包括以下控制点：

(1)对做好的中包在胎具中点火烘烤3小时，温度烘烤到300-400℃，达到低温烧结的要求；

(2)小火烘烤1.5小时(冬季烘烤按照2小时)，温度控制范围：开烤温度至300℃，控制过程均匀升温；

(3)中火烘烤2小时，温度控制范围：300℃～700℃，控制过程均匀升温；

(4)大火烘烤1小时，温度控制范围：700℃～1000℃，控制过程均匀升温。

烘烤过程中，确保每个烧嘴与烘烤孔对中垂直，与中包盖平面水平；连铸专人负责烘烤过程中的配火、配风，过程中控制煤气阀门与风阀的开度，把火压到中包内，不要出现跑风炮火现象。烘烤档位控制表见表1。

表1

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明通过对中间包流场、中间包冲击区、中间包耐材、中间包机构安装标准、中间包施工工艺、中间包烘烤温度曲线的综合控制和设计，使得中间包寿命由原来的12小时提高到现在的50小时以上，部分中包寿命接近60小时；吨钢承包费用由原来的16.3元//吨钢减少到现在的5.73元/吨钢；烘烤中包的燃料成本由原来的4.5元/吨钢，减少到现在的1.2元/吨钢；减少了对生产过程的影响，减少非计划停浇事故的的产生，减少耐材侵蚀带入的夹杂物，减少中间包内温度不均匀,钢水在中包内停留时间短对产品质量的影响，降低了生产成本。

附图说明

图1是大、中修浇注料包烘烤温度曲线；

图2是浇注料小修包烘烤温度曲线；

图3是烘烤过程时间与温度的曲线关系图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步描述。

实施例1

所述的提高中间包寿命的过程控制方法，包括中间包流场设计，中间包冲击区设计，中间包耐材设计，中间包机构安装标准的控制，中间包施工工艺设计，中间包烘烤温度曲线的控制。

中间包流场设计时：

(1)在挡渣墙+挡坝工况下，滞止时间在塞棒及定径水口工况下平均分别为50.439s和67.294s，方差分别为25.5928和33.6906；死区比例分别为22.675％和22.075％，方差为7.4033和5.5901；平均停留时间分别为483.325s和487.025s；

(2)在稳流器+挡坝工况下，滞止时间在塞棒及定径水口工况下平均分别为76.0425s和107.433s，方差分别为69.218和91.9801；死区比例分别为34.3％和30.625％，方差为23.9747和32.1504；平均停留时间分别为410.6s和433.575s。

在中间包冲击区设计中，对冲击区部位加装湍流抑制器。

在中间包耐材设计中，设计控流装置，加装挡渣墙+挡渣坝。

所述新挡渣墙导流孔直径为100mm、左右偏角为24°、上扬30mm，在2流与3流、5流与6流间加挡坝、高度250mm；减少死区面积15％以上。各流水口平均停留时间较长，方差较小，四流钢液比较均匀；死区比例分别为6.6％、5.7％、8.8％、6.5％，均值和方差都较小，整个流场比较活跃均匀。

在中间包机构安装标准的控制工艺中，制作800*800*80mm的镁碳砖，按照钢包mt14a的标准制作，安装在迎钢面8块(如附图1所示)，冲击区两侧各3块(如附图2所示)，包底2层共5块，溢流口下部3块；按装完毕后用焊接锚固件固定；永久层选用高铝自流浇注料，加水分量按照8％控制；永久层浇筑完毕后养生7天。

中间包施工工艺设计包括以下几个步骤：

(1)在包底做100+5mm的干式料，品味用90镁砂；

(2)包底施工完毕后，吊入胎具进行定位，按照到各个点的距离100mm进行控制；

(3)在工作层胎膜按照震动均匀的原则加装3台同频率的震动电机；

(4)计入2/3高度的干式料胎具震动15分钟，开始用风镐从两侧施工向中间进行，围绕胎具打5分钟，3遍，整个打结后的干式料平整误差控制在3mm以内。

所述干式料配比中增加15wt％的钢包用镁碳砖骨料；按照4级配料做好配比；选用酚醛树脂作结合剂，加入量为干式料的3wt％；向干式料中加入5wt％的冶金石灰。

所述中间包烘烤温度曲线的控制工艺中，包括以下控制点：

(1)对做好的中包在胎具中点火烘烤3小时，温度烘烤到300℃，达到低温烧结的要求；

(2)小火烘烤1.5小时，温度控制范围：开烤温度至300℃，控制过程均匀升温；

(3)中火烘烤2小时，温度控制范围：300℃～700℃，控制过程均匀升温；

(4)大火烘烤1小时，温度控制范围：700℃～1000℃，控制过程均匀升温。

实施例2

所述的提高中间包寿命的过程控制方法，包括中间包流场设计，中间包冲击区设计，中间包耐材设计，中间包机构安装标准的控制，中间包施工工艺设计，中间包烘烤温度曲线的控制。

中间包流场设计时：

(1)在挡渣墙+挡坝工况下，滞止时间在塞棒及定径水口工况下平均分别为50.439s和67.294s，方差分别为25.5928和33.6906；死区比例分别为22.675％和22.075％，方差为7.4033和5.5901；平均停留时间分别为483.325s和487.025s；

(2)在稳流器+挡坝工况下，滞止时间在塞棒及定径水口工况下平均分别为76.0425s和107.433s，方差分别为69.218和91.9801；死区比例分别为34.3％和30.625％，方差为23.9747和32.1504；平均停留时间分别为410.6s和433.575s。

在中间包冲击区设计中，对冲击区部位加装湍流抑制器。

在中间包耐材设计中，设计控流装置，加装挡渣墙+挡渣坝。

所述新挡渣墙导流孔直径为100mm、左右偏角为24°、上扬30mm，在2流与3流、5流与6流间加挡坝、高度250mm；减少死区面积15％以上。各流水口平均停留时间较长，方差较小，四流钢液比较均匀；死区比例分别为6.6％、5.7％、8.8％、6.5％，均值和方差都较小，整个流场比较活跃均匀。

在中间包机构安装标准的控制工艺中，制作800*800*80mm的镁碳砖，按照钢包mt14a的标准制作，安装在迎钢面8块，冲击区两侧各3块，包底2层共5块，溢流口下部3块；按装完毕后用焊接锚固件固定；永久层选用高铝自流浇注料，加水分量按照8％控制；永久层浇筑完毕后养生7天。

中间包施工工艺设计包括以下几个步骤：

(1)在包底做100+5mm的干式料，品味用90镁砂；

(2)包底施工完毕后，吊入胎具进行定位，按照到各个点的距离100mm进行控制；

(3)在工作层胎膜按照震动均匀的原则加装3台同频率的震动电机；

(4)计入2/3高度的干式料胎具震动15分钟，开始用风镐从两侧施工向中间进行，围绕胎具打5分钟，3遍，整个打结后的干式料平整误差控制在3mm以内。

所述干式料配比中增加15-20wt％的钢包用镁碳砖骨料；按照4级配料做好配比；选用酚醛树脂作结合剂，加入量为干式料的5wt％；向干式料中加入6wt％的冶金石灰。

所述中间包烘烤温度曲线的控制工艺中，包括以下控制点：

(1)对做好的中包在胎具中点火烘烤3小时，温度烘烤到400℃，达到低温烧结的要求；

(2)小火烘烤1.5小时，温度控制范围：开烤温度至300℃，控制过程均匀升温；

(3)中火烘烤2小时，温度控制范围：300℃～700℃，控制过程均匀升温；

(4)大火烘烤1小时，温度控制范围：700℃～1000℃，控制过程均匀升温。

实施例3

所述的提高中间包寿命的过程控制方法，包括中间包流场设计，中间包冲击区设计，中间包耐材设计，中间包机构安装标准的控制，中间包施工工艺设计，中间包烘烤温度曲线的控制。

中间包流场设计时：

(1)在挡渣墙+挡坝工况下，滞止时间在塞棒及定径水口工况下平均分别为50.439s和67.294s，方差分别为25.5928和33.6906；死区比例分别为22.675％和22.075％，方差为7.4033和5.5901；平均停留时间分别为483.325s和487.025s；

(2)在稳流器+挡坝工况下，滞止时间在塞棒及定径水口工况下平均分别为76.0425s和107.433s，方差分别为69.218和91.9801；死区比例分别为34.3％和30.625％，方差为23.9747和32.1504；平均停留时间分别为410.6s和433.575s。

在中间包冲击区设计中，对冲击区部位加装湍流抑制器。

在中间包耐材设计中，设计控流装置，加装挡渣墙+挡渣坝。

所述新挡渣墙导流孔直径为100mm、左右偏角为24°、上扬30mm，在2流与3流、5流与6流间加挡坝、高度250mm；减少死区面积15％以上。各流水口平均停留时间较长，方差较小，四流钢液比较均匀；死区比例分别为6.6％、5.7％、8.8％、6.5％，均值和方差都较小，整个流场比较活跃均匀。

在中间包机构安装标准的控制工艺中，制作800*800*80mm的镁碳砖，按照钢包mt14a的标准制作，安装在迎钢面8块，冲击区两侧各3块，包底2层共5块，溢流口下部3块；按装完毕后用焊接锚固件固定；永久层选用高铝自流浇注料，加水分量按照8％控制；永久层浇筑完毕后养生7天。

中间包施工工艺设计包括以下几个步骤：

(1)在包底做100+5mm的干式料，品味用90镁砂；

(2)包底施工完毕后，吊入胎具进行定位，按照到各个点的距离100mm进行控制；

(3)在工作层胎膜按照震动均匀的原则加装3台同频率的震动电机；

(4)计入2/3高度的干式料胎具震动15分钟，开始用风镐从两侧施工向中间进行，围绕胎具打5分钟，3遍，整个打结后的干式料平整误差控制在3mm以内。

所述干式料配比中增加15-20wt％的钢包用镁碳砖骨料；按照4级配料做好配比；选用酚醛树脂作结合剂，加入量为干式料的4wt％；向干式料中加入5wt％的冶金石灰。

所述中间包烘烤温度曲线的控制工艺中，包括以下控制点：

(1)对做好的中包在胎具中点火烘烤3小时，温度烘烤到350℃，达到低温烧结的要求；

(2)小火烘烤1.5小时，温度控制范围：开烤温度至300℃，控制过程均匀升温；

(3)中火烘烤2小时，温度控制范围：300℃～700℃，控制过程均匀升温；

(4)大火烘烤1小时，温度控制范围：700℃～1000℃，控制过程均匀升温。

本发明通过对中间包流场、中间包冲击区、中间包耐材、中间包机构安装标准、中间包施工工艺、中间包烘烤温度曲线的综合控制和设计，使得中间包寿命由原来的12小时提高到现在的接近60小时；吨钢承包费用由原来的16.3元//吨钢减少到现在的5.73元/吨钢；烘烤中包的燃料成本由原来的4.5元/吨钢，减少到现在的1.2元/吨钢；减少了对生产过程的影响，减少非计划停浇事故的的产生，减少耐材侵蚀带入的夹杂物，减少中间包内温度不均匀,钢水在中包内停留时间短对产品质量的影响，降低了生产成本。