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中間包整體塞棒使用中出現的主要問題

中間包整體塞棒是連鑄生產過程中最為重要的控制元件之一,安裝于中間包內,與內裝浸入式水口或中包上水口配合,在連鑄工藝中控制鋼水從中間包到結晶器的流量,以保證鋼水在結晶器中的流面穩定和連鑄工藝的穩定。由于塞棒在使用過程中的不可更換性,一旦塞棒發生問題,就會導致鋼流失控甚至停澆,使得連鑄因此而中斷,從而造成嚴重的案例事故或者巨大的經濟損失。本文主要結合國內外幾十家鋼鐵企業中間包整體塞棒應用過程中出現的問題進行分析并針對各類問題提出有效的應對措施,供大家學習和參考。
中間包整體塞棒使用中出現的主要問題
1、塞棒頭使用中出現的問題
塞棒頭是塞棒的關鍵部位,棒頭與上水口配合起到控流作用,因此棒頭需要優良的耐沖刷性。棒頭材質一般為鋁碳、鎂碳、尖晶石碳、鋯碳等,碳含量設計一般相對棒身碳含量低很多。中間包整體塞棒棒頭在使用過程中出現的問題主要有棒頭沖刷嚴重、塞棒掉頭兩個方面。
A、塞棒棒頭沖刷嚴重
塞棒棒頭沖刷嚴重時,可以看到棒頭圓弧形已經被沖刷成凹陷的形狀,塞棒棒頭形狀改變后與上水口碗口配合變差,導致塞棒控流不穩定甚至失去控流作用。塞棒高度由1250mm減少至1225mm,棒頭被沖刷掉25mm.塞棒高度減少會導致塞棒不能有效控流以及停澆時無法正常關閉。
B、塞棒掉頭
塞棒棒頭與棒身分離,塞棒高度由原1725mm減至1600mm,棒頭掉去125mm。塞棒因此無法正?亓,導致連鑄停澆。
2、塞棒棒身使用中出現的問題
塞棒棒身由棒身材料及渣線材料組成。塞棒棒身需要適當的強度,保持塞棒在使用過程中不斷裂,一般為鋁碳質;塞棒渣線需要良好的抗渣侵蝕性,一般尖晶石碳、鋯碳質等。棒身在使用中主要存在橫斷的問題,橫斷又分為棒身部位橫斷以及渣線部位橫斷。
整體塞棒的棒身部位在澆鋼過程中塞棒壁厚足夠的情況下出現橫斷時,一般發生在塞棒的中部,斷口齊,呈刀口狀。
3、塞棒連接件使用中出現的問題
塞棒連接一般有金屬絲堵、炭素或陶瓷絲堵以及銷孔等幾個方法,其中以金屬絲堵應用最為廣泛,目前通用的為M39的金屬絲堵。塞棒連接件在連鑄過程中起到重要的作用,若出現連接不緊或者脫落會導致連鑄停澆。塞棒連接件在使用中常見的問題有連接件熔化以及塞棒尾部開裂。
使用中出現的主要問題分析及改進措施
1、棒頭使用問題分析及改進措施
1.1棒頭沖刷嚴重原因分析及改進措施
塞棒棒頭材質與連鑄工藝是否相適應是影響棒頭沖刷的重要方面,一般來講需視澆注鋼種和耐火材料的反應來選擇棒頭材質。棒頭的沖蝕主要包含三個方面:物理沖刷、碳的氧化以及氧化物反應。真空度較高時,MgO會與C反應,造成棒頭侵蝕加快;鋼液中Ca含量高時,與A1203反應,加快棒頭沖蝕;鋼液中氧含量高時,加速C的氣化,造成棒頭沖蝕加快。針對不同鋼種,不同操作條件應當選用合適的棒頭材質。Al2O3-C棒頭比MgO-C棒頭更適合于A1鎮靜鋼,而后者非常適合于鈣處理鋼,澆鋼時棒頭表面形成的含Ca0-Al203系化合物和MA、M2S的薄渣膜能有效保護棒頭不被鋼水侵蝕。ZrO2-C棒頭則能夠較好的適應鋼水成分復雜的連鑄環境,這主要得益于ZrO2的耐侵蝕性。
烘烤時間過長也是塞棒棒頭異常沖刷的一個方面。一般塞棒烘烤時間一般為2h左石,超過4h的烘烤會導致塞棒防氧化釉層損毀,導致塞棒棒頭由表層向內層氧化。并且隨著烘烤時間延長,棒頭氧化深度增加。棒頭材質受到氧化后,碳結合被破壞,在高速的鋼水沖刷下急劇損毀。
1.2棒頭掉頭原因分析及改進措施
整體塞棒棒頭掉頭的原因很多,一般有熱應力以及機械應力兩個方面。
因熱應力造成的塞棒掉頭現象較為普遍。塞棒使用前一般要經過2h左右的烘烤,烘烤最終所達到的溫度非常重要,一般要達到1100℃。烘烤溫度達不到時,塞棒在開澆時接觸到高溫鋼水突然受熱,由于棒頭與棒身熱膨脹系數不同,在塞棒內部產生熱成力,造成塞棒因熱應力集中時掉頭。解決此類問題的關鍵是嚴格執行塞棒烘烤制度。
另外有的鋼廠要求整體塞棒關閉烘烤,造成塞棒棒尖部位無法有效烘烤,也會造成塞棒在開澆時內部產生熱應力集中而掉頭的現象。圖2為塞棒關閉烘烤時的數模狀態圖,可以看出塞棒棒尖部位的烘烤溫度較低。
塞棒因機械應力斷裂的情況有很多。塞棒棒頭安裝時與上水口中心偏離,上水口堵塞時使用塞棒撞擊上水口操作,浸入式水口快換時用力過猛等均會造成塞棒棒頭掉頭。
2、棒身使用問題分析及改進措施
連鑄過程中塞棒棒身橫斷發生的情況比較普遍,其中因熱應力、機械應力,化學侵蝕等原因造成斷裂的比例較高。
塞棒棒身斷裂的主要原因為熱應力及機械應力斷裂。其中影響熱應力的主要因素為塞棒的烘烤時間及烘烤溫度。機械應力斷裂的原因較多,比如塞棒安裝與水口不對中,操作用力過大、中間包結殼導致塞棒不能升降等。此類問題可以通過嚴格執行烘烤制度、培訓塞棒主要操作人員、完善連鑄工藝等方面來解決。
整體塞棒渣線部位異常侵蝕原因主要有材質選擇不適應、錯誤操作等原因。首先塞棒渣線材質選擇要適合連鑄工藝要求。根據連鑄渣及中間包覆蓋劑的成分選擇合適的渣線材質是必要的。比如MnO高的鋼種避免選擇含有Si02、SiC以及單質Si粉的材質,以免形成硅錳氧的低共熔點相,造成侵蝕加劇。
大包下渣也是常見的塞棒異常侵蝕原因之一。由于連鑄過程中鋼包自動下渣檢測系統失靈或對大包下渣的控制不當,造成了鋼包渣流入中包的量較大,同時由于擋渣板擋渣效果差或沒有及時排渣,鋼包渣積聚在塞棒周圍,造成了塞棒渣線的異常侵蝕。
向中間包投結晶器保護渣也是塞棒渣線異常侵蝕的原因之一。連鑄過程中由于中包溫度低等原因,導致中包液面結殼。遇到此種情況,操作人員有時會選擇投入融化溫度更低的結晶器保護渣來避免結殼。由于結晶器保護渣的強侵蝕性,導致塞棒渣線異常侵蝕。
3、連接件使用問題分析及改進措施
塞棒連接件處的問題有塞棒尾部橫斷以及絲桿融化,這兩個方面的問題很多都有發生。
塞棒絲堵處橫斷的主要原因為塞棒安裝問題。安裝過程中對絲桿的緊固力過大、調試過程中的磕碰等均會造成塞棒尾部的橫斷。塞棒尾部內部為金屬絲堵,在塞棒成型過程中預埋進去,造成了絲堵處為塞棒棒身較為薄弱的區域。安裝過程中要把握力度適中,加強安裝后對塞棒尾部的檢查,發現裂紋及時下線。
塞棒連接件熔化根本原因是塞棒設計的問題。塞棒設計的較短,尾部不能露出中包包蓋,在高溫烘烤或使用時,連接件處溫度過高,就會造成絲桿熔化。解決此問題的根本措施在于加長塞棒使連接件部位露出中包蓋。加長塞棒必須改變塞棒機構,有些鋼廠限于中間包塞棒機構高度已經固定,可采取把塞棒橫臂做成臺階狀即可高塞棒。
另外在塞棒絲桿與連接件之間涂抹火泥以及絲桿連與接件之間采用石棉密封墊替代石墨密封墊等是比較方便的臨時措施。絲桿與連接件之間涂抹火泥可以一定程度上阻止熱量傳遞,減少連接件熔化風險;采用石棉密封墊替代容易燃燒而放熱的石墨密封墊也可以減少連接件熔化的風險;但這兩種措施不能從根本上解決問題。


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