米源李凤喜邹继新韩树良
（武汉钢铁（集团）公司第三炼钢厂，武汉430083）
摘要文章介绍了影响钢包自动开浇率的各种因素，提出改进引流砂的材质性能、改进引流砂加入方法、加强钢包水口清理、防止钢渣回流、强化生产组织、合理安排钢水调度及控制钢水温度的措施。自2005年采取相应的措施后，2005年自动开浇率上升到98.0%；2006年钢包自动开浇率平均为99.5%，且稳定，为我厂生产顺行和铸坯质量的提高创造了良好的条件。 关键词自开率引流砂钢包
The Factors Influencing Rate of Ladle Free-opening and Its Control
永磁接触器Measures
Mi Yuan Li Fengxi Zou Jixin Han Shuliang
(No.3 Steel-making Plant of WISCO,Wuhan ,430083)
Abstract The factors influencing rate of ladle free-opening were discussed in the paper. A series of measures were put forward, such as improving the performance of sand, improving adding sand method, enhancing production buildup, reasonable arrangement steel adjusting, and controlling proper molten steel temperature . After the homologous measures were adopted in 2005,the rate of ladle free-opening in 2005 is enhanced above 98.0% , the rate of ladle free-opening in 2006 was rises to 99.5% averagely and stably.
Key words rate of ladle free-opening, ladle sand, ladle
钢包自动开浇是指钢包开浇时滑动水口打开后钢水能从钢包内经上水口、上滑板流钢孔、下滑板流钢孔、下水口自动流出，经长水口流入中间包。如果不能自动开浇而采取烧氧引流的办法，将导致钢水敞开浇注，造成钢水二次氧化，影响铸坯质量，如果引流不开时会造成铸机断浇。武钢300t钢包自动开浇率2004年平均水平为90%左右，且不稳定，因此提高钢包自开率已成为钢厂的当务之急。2005年钢厂围绕提高钢包自开率开展了深入的研究，经过2005年和2006年的探讨和实践，在生产中取得了较好的效果。
1 影响钢包自动开浇的因素分析
1.1 引流砂的材质
2004年，武钢三炼钢采用以海砂为主的硅质引流砂。硅质引流砂比重较小，在出钢钢流的作用下容易上浮；熔点较低（SiO2的熔点是1725℃），不能适应长时间的高温作用，容易造成烧结层过厚，开浇钢流不能冲破烧结层。海砂属于酸性引流砂。由于钢包偶尔有包底粘钢、粘渣及水口座砖孔周围粘渣现象，同时钢包进行更换滑板、水口时又无法将座砖内的残渣彻底清理干净，残渣中的MnO、FeO会与引流砂中的SiO2反应，生成低熔点化合物MnO·SiO2和FeO·SiO2，将座砖水口内的引流砂黏附在一起，“结壳”变厚，致使引流砂没有流动性，严重影响自动开浇率。 1.2 引流砂的加入方法
钢厂原先采用人工投包法加引流砂。投包法虽然具有操作简便的优点，但同时存在以下缺点：由于引流
影响钢包自动开浇率的因素分析及措施
砂投到包底的具体位置是由投掷力的大小和方向决定的，而灌砂操作者投包用力全凭经验，用力具有随意性，故命中水口率不高，在生产中存在投包不到位的情况，更不能保证水口内引流砂填实灌满。若水口内引流砂量不足，则出钢时，水口内空位处进入钢液；由于水口孔位置低于包底，故即使在钢包吹氩过程中，水口内钢液亦不能参与大包内钢水的循环对流，仍滞留于水口，被引流砂吸热，温度逐渐降低，导致钢液与砂粒黏结冷凝成块，使引流砂流动性变差；当滑板打开后，引流砂自然下落极
为困难，导致钢包自开失败。可见灌砂的准确到位和砂量的充足，是保证钢包自动开浇的前提条件。
1.3 钢包水口清洁程度
四技术钢包热修作业中，若上水口内的残钢渣未清理干净，则灌入水口的引流砂与这些残钢渣黏结在一起，随着散热冷却，温度降低，最后形成了固态块状混合物，堵塞水口。这种混合物具有很高的强度，足以承受钢液静压力，从而导致钢包水口自开失败。
钢包热修作业中，在安装滑板、水口时，采用耐火泥作为滑板、水口间的接缝料，多余的耐火泥残留在水口通道内，若不即时清除干净，则在水口高温作用下，残余耐火泥烧结后，阻碍引流砂在水口内的自然下落，使钢包水口自开受到不利影响。
端子板外部接线1.4 钢渣回流
钢包浇完钢后进行翻渣，但在实际生产中部分炉次翻渣不干净，仍有余渣残留包底。随着散热冷却，残渣逐渐形成硬渣盖。如果钢包上烘烤台加热，随加热时间的增加，硬渣盖的吸热升温，形成液态稀渣。由于包底水口部一般由于受钢水流动冲刷的作用底于包底其他部位，故稀渣在重力作用下流入水口孔内，与随后灌入水口的引流砂黏结成块状，堵塞水口，不利于钢包水口自开。
1.5 炼钢生产节奏
在生产节奏正常的情况下，转炉出钢完毕至连铸开浇的过程时间（以下简称钢水传搁时间）见表1。
表1正常生产节奏的钢水传搁时间
Tab. 1 Steel process time of normal rhythm
精炼工艺路线只经过吹氩处理只经过RH处理只经过LF处理经过RH+ LF处理
正常传搁时间/ min 30～50 65～110 70～100 100～140
但是生产过程中有时出现生产节奏不正常的情况，钢水严重积压。钢水传搁时间常常超过正常传搁时间；有时在事故状态下，钢水上钢包炉处理最长达4h之久。
水过滤板2004年期间，对钢水传搁时间影响自开率情况进行了调查，结果见表2。
表2钢水传搁时间影响自开率的调查情况
Tab.2 Influence of steel process time on rate of ladle free-opening
钢水传搁时间＜50 min 50～80 min 81～110 min 111～140 min ＞140 min 合计
调查炉数/炉1122 187 225 299 37 1870
自开炉数/炉1056 172 203 231 14 1676
自开率/% 94.1 92.0 90.2 77.3 37.8 89.6
由表2可知，钢水传搁时间越长，自开率越低。这是因为钢水传搁时间越长，引流砂受钢液高温作用时间越长，导致大包水口内引流砂的烧结层增厚，这显然不利于钢水冲破烧结层，严重影响钢包水口自开。
1.6 钢水温降
对于罐温低或者出钢钢水温低的情况，钢包盛钢后，上水口里的钢水与耐火材料接触，热量散失较快，钢水温降大，钢包底部产生凝钢，打开滑动水口后，钢水不容易流出，常需要引流操作。
2007中国钢铁年会论文集
2 主要措施
2.1 改进引流砂的材质
引流砂作为钢包水口填充材料，一方面要求能在较低的温度下烧结，以避免出钢时引流砂上浮；另一
方面要求在高温和长时间精炼状态下不能过度烧结，否则影响自动开浇率。传统的硅质引流砂显然不能满足要求。针对这种情况，我厂联合耐材厂家开发研制了铬质引流砂。它具有密度较大、自然流动性较好、熔点较高、不会过度烧结等优点，具体研制过程如下。
2.1.1 原料的选择
原料的选择应满足以下四点要求：
（1）由于引流砂在钢包水口中长时间处于高温状态，要求烧结层的耐火度要高，因此原料选用铬铁矿；
（2）由于引流砂填入水口后直接受钢，起始烧结温度不宜过高，因此原料中需要添加助烧剂；
（3）引流砂在使用过程中承受较大的钢水静压力，为防止棚料，需加入润滑剂，以降低引流砂颗粒之间的摩擦力；
（4）在高温作用下，铬铁矿脱熔后能在还原剂的作用下形成二次尖晶石，产生体积膨胀，有利于自开率的提高，因此原料需要加入还原剂。
因此，试验原料以铬铁矿为主，并加入适量润滑剂、助烧剂和少量还原剂。
2.1.2 配方的确定
引流砂以铬铁矿为主要原料，设计四个配方进行试验，各配方的化学组成见表3。
表3试样的化学组成
Tab.3 Chemical composition of sample (w B/%)
配方编号Cr2O3SiO2Al2O3MgO FeO
A 18.6 60.4 6.2 4.1 9.6
B 23.2 51.3 7.8 5.1 12.0
C 27.9 42.0 9.2 6.1 14.4
D 32.5 33.0 10.8 7.1 16.8
开始烧结温度、安息角和体积稳定性是衡量引流砂好坏的主要指标，其中安息角的大小直接反映样品的流动性能，各试样的物理性能见表4。
表4试样的物理性能
Tab.4 Physical performance of sample
项目A配方B配方C配方D配方安息角/（°）26 25 22 25
堆积密度/g·cm−3 1.8 1.9 2.0 2.1 烧结情况①局部烧结局部烧结均匀烧结过度烧结
热震性能②不易裂开不易裂开容易裂开容易裂开
led镜前灯℃1h烧结后取出冷却。
①1200×
℃1h；②1650×
试验结果表明，随着铬铁矿加入量的变化，铬铁矿在试样中呈现不同分布。当铬铁矿加入量小于60%时，铬铁矿呈不连续分布；当铬铁矿加入量大于等于60%时，铬铁矿呈连续分布。铬铁矿的连续分布有助于在中温下形成连续的烧结层，以防止钢水向下渗透和引流砂上浮；但是铬铁矿加入量太多，一方面会增加成本，另一方面会产生过度烧结不利于自动开浇。因此，铬铁矿的加入量必须适当。另外，合适的临界粒度与粒度组成尤为重要，粒度太粗易造成颗粒偏析，使混料不匀；粒度太细易造成过度烧结，粉尘较大。
对引流砂进行试验研制后，C号配方较优，确定采用C号配方在钢厂进行试验。
影响钢包自动开浇率的因素分析及措施
2.1.3 工业试验
10t新型钢包铬质引流砂在三炼钢进行试验，共试验344炉，其中223炉钢水经过吹氩处理，40炉经过RH处理，22炉经过LF处理，59炉经过RH+LF处理；引流砂在钢水中浸泡时间为40～240min，试验效果良好。只有2炉引流，其余均为自开，自开率为99.71%。
2.2 改进引流砂加入方法
我厂自行设计了下料筒装置，座钢包出钢前，使用下料筒灌砂法取代人工投砂包法向钢包水口内加入引流砂。其操作方法是：先将下料筒由高位下降至待灌砂的钢包水口孔上方约200mm处，使下料筒下端出口与钢包水口孔对正对中；然后从料筒上端，将散装引流砂倒入料筒中。引流砂在自身重力作用下沿料筒内壁全部落入钢包水口内，确保了灌砂准确到位和水口填充饱满，为大包自开创造了条件。
2.3 加强钢包水口清理
浇注完毕的空钢包，翻渣后，在热修作业中，先用烧氧清除钢包上水口内的残钢、残渣，再安装滑板
及下水口，装好后，及时将水口内的残余的接缝料清理干净，并用压缩空气将水口内的残渣杂物吹扫干净，保证水口畅通无阻，以利于钢包滑板打开后引流砂自由下落。
2.4 防止钢渣回流
鉴于大罐内易附渣的现状，为避免钢包长时间烘烤造成包内熔渣增加，在充分考虑到烘烤温度的情况下，严格执行钢包烘烤时间标准，对最长烘烤时间进行严格限制。当周转加热罐烘烤时间超过最长时间时，必须拿出使用，减少钢渣回流到钢包水口中；对于上烘烤台的钢包，钢包滑板必须打开，可防止回流钢渣堵死水口，出现钢渣回流时，也可以及时发现和处理。
2.5 强化生产组织，合理安排钢水调度
合理组织连铸生产，减少出钢完毕至大包开浇过程中各工序的耽搁时间，避免钢水积压；对于只经过吹氩处理的钢水将钢水传搁时间严格控制在50min内；对于经真空或钢包炉处理的钢水，钢水传搁时间严格控制在110min以内；对于经真空和钢包炉处理的钢水，钢水耽搁时间严格控制在140min以内；以此来提高连铸钢水的生产节奏。
2.6 控制钢水温度
罐况对出钢温度、到站温度的影响是十分明显的。要做好钢包的烘烤工作，必须加快大罐的周转，做
到红热罐出钢。另外，为避免钢水温低，必须严格执行按周转时间长短的大罐分级管理制度，减少因钢水温度偏低造成的不自开。
3 应用效果
连铸钢包自开率，自2005年开展研究工作以来，随着各项措施在生产中的逐步落实，2005年自动开浇率已有大幅度的上升，2004年与2005年的对比情况见表5；到2006年自动开浇率已趋于稳定，具体情况见表6。
表5 2004年钢包自动开浇率与2005年的对比情况
Tab.5 Comparison of rate of ladle free-opening with 2004 and 2005
年份2004 2005
生产炉数/炉18426 22723
引流炉数/炉1843 444平移天窗
自动开浇率/% 90.0 98.0
2007中国钢铁年会论文集
表6 2006年钢包自动开浇率情况
Tab.6 rate of ladle free-opening of 2005
月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 平均生产炉数/炉2018 1896 2105 1947 2120 2126 2187 2190 2041 2298 2124 1776 24828 引流炉数/炉10 5 16 8 13 11 10 8 14 7 4 6 112 自动开浇率/% 99.5 99.7 99.2 99.6 99.4 99.5 99.5 99.6 99.3 99.7 99.8 99.66 99.5
4 结语
引流砂材质、加引流砂方法、钢包水口清理情况、钢水回流以及生产节奏等是影响钢包自开率的重要因素。自2005年采取相应的措施后，2005年自动开浇率上升到98.0%；2006年钢包自动开浇率平均为99.5%，且稳定，为我厂生产顺行和铸坯质量的提高创造了良好的条件。
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