炼钢-连铸过程300t钢包热状态测试研究

发布时间：2009-10-28 作者：吴晓东,周丹, 郑建忠

        钢铁生产流程是典型的高温冶金过程,钢水 温度的有效控制是保证生产顺行的关键之一[ 122 ] , 其中钢包内钢水温度控制的优劣是炼钢厂生产过 程中一项重要的经济技术指标,因此有必要了解 影响钢水温度的各种因素。而钢包作为盛钢水的 容器,其热状态是影响钢水温度稳定的主要因素 之一[ 326 ] 。不同的钢包状态会影响出钢温降、钢水 在精炼工位时的升温及降温速率等。这些影响主 要与包衬吸热和包内上方渣层散热行为有关,因 此为控制好钢水温度,首先要弄清钢水在钢包内 的传热行为。钢包内钢水温度控制的优劣可以用 钢包到达回转台钢水温度进行衡量,只有全面掌 握钢包的特性及其对钢水温度影响的规律,才能 对钢水温度进行准确的控制[ 729 ] 。基于上述原因, 对钢包周转过程的热状态进行跟踪测试是非常必 要的。
        1 　钢包热状态测试实验
        1. 1 　测试方案
        为全面掌握钢包周转过程的热状态与温度的 关系,对整体浇铸钢包进行了跟踪测试。宝钢一 炼钢厂整体浇铸钢包周转流程如图1 所示。

        根据钢包热周转的情况,制定如下测试方案: (1) 测定钢包运转过程中包衬耐材内部温度分布和 包壳表面温度变化,全面了解钢包各周转阶段的热 循环状态; (2) 测试各关键工序点的钢水温度值; (3) 测试运转钢包在各工序之间的运输时间。现场 试验包括钢包周转过程各主要工序点,包括快速烘 烤过程、出钢工序点、精炼工序点及连铸过程进行 测试。主要选定以下测试点: (1) 出钢前钢包台车; (2) 出钢完毕,钢包台车开出; (3) 精炼完毕,钢包台 车开出; (4) 钢包开始浇铸前; (5) 浇铸过程。
        1. 2 　热电偶布置
        新包砌筑时,在钢包内衬埋入热电偶(如图2 所示) ,通过补偿导线连接到固定于钢包滑动水口 驱动机构处的快速接头上。热电偶尾部的接线头 通过钢包侧壁中部的气孔输出,钢包侧部的热电 偶和钢包底部的热电偶在钢包内壁合并,输出的 热电偶沿钢包中部圆环下部接到所需位置,同时 采用石棉绳对热电偶在钢包外部的连接线进行保 护。

        2 　钢包热状态测试数据与分析
        由于整体浇铸料钢包具有使用寿命长等优 点,宝钢一炼钢厂在实际生产已使用了一部分整 体浇注钢包,因此本文选择浇注料钢包(26 号) 作 为研究对象,跟踪测试了该钢包的前4 个周转周 期。
        2. 1 　钢包周转过程包衬热状态变化及其 分析
        钢包投入运转后,对钢包整个周转过程中包 衬各点温度的变化情况进行了跟踪测试。该钢包 前4 个周转过程包衬温度变化情况如图3 所示。
        由图3 可以很明显的看到,随着钢包周转次 数的增加,在每个周转过程中钢包温度的变化逐 渐趋于平缓。在钢包的第1 个周转过程中,从钢 包盛钢开始一直到钢包浇铸结束的过程中,包衬 各点处于不断的升温过程中,浇铸前期各点仍具 有较大的升温速度,只是在浇铸后期各点升温速 度下降;在钢包的第2 个周转过程中,包衬各点的 变化趋势与第一个周转过程相似,但可以看到整 个浇铸过程中各点升温速度均呈下降趋势;同样, 在钢包的第3 和第4 个周转过程中,包衬各点的 温度变化更加平缓,而且在钢包的浇铸过程中,几 乎看不出包衬各点温度的变化(图3 中温度曲线 上数据点比较密集的为浇铸过程) 。这一测试结 果说明,在新钢包投入周转后,从第3 个周转过程开始,钢包包衬的温度变化处于一种动态平衡的 循环过程,而且随着钢包周转次数的增加,这种动 态平衡的循环过程将变得更为明显。

        同时从图3 中还可得知,钢包第2 和第3 个 周转过程的浇铸阶段包衬温度明显高于第1 和第 4 个周转过程浇铸阶段的温度。分析测试试验可 知,钢包前4 个周转过程所经过的工艺路线不同, 其中第1 个周转过程为转炉2RH2连铸,第2 和第 3 个周转过程为转炉2RH2L F2连铸,第4 个周转 过程为转炉2CAS2连铸。由于第2 和第3 个周转 过程经过的是双联的精炼处理,钢水在钢包内的 停留时间也延长,钢包包衬被加热的时间也长,因 此浇铸结束时钢包包衬的温度也相应较高。但同 时通过与第1 和第4 个周转过程的对比可知,经 过双联形式的精炼处理不会对钢包的下一个周转 过程产生影响。
        比较钢包4 个周转过程钢包盛钢开始包衬温 度的变化可知,第1 个周转过程开始时包衬温度 明显的低于以后的几个过程,第2 个周转过程开 始时,包衬温度有了较大的升高。这是由于在第 1 个周转过程中钢包包衬吸热和蓄热的结果,第3 和第4 个周转过程开始时,包衬温度比第2 个周 转过程开始时也有较大的升高,但比较第3 和第 4 个周转过程开始时各点温度,可以认为它们处 于同一水平。同样,对4 个周转过程浇铸结束时 钢包包衬温度进行比较可知,它们的规律与周转 开始时相似。
        2. 2 　钢包浇铸结束至出钢前快速烘烤或 冷却阶段
        浇铸结束后钢包需经过回转台等待、倒渣、 运输、换水口、台车快速烘烤或冷却等一系列过 程,该阶段的大部分时间(空包周转时间) 钢包 都处于散热状态,该阶段钢包包衬温度变化如 表1 所示。