钢包全程加盖技术的应用

孙亚飞，王兆辉，崔立程

(宝钢工程技术集团有限公司，上海市，201900)

钢包全程加盖技术的应用

孙亚飞，王兆辉，崔立程

(宝钢工程技术集团有限公司，上海市，201900)

钢水温度是炼钢-连铸工序中需要重点控制的工艺参数之一，对保证连铸生产过程的顺行、提高铸坯质量、降低能耗和辅材的消耗具有重要影响。钢包作为盛放、运输和二次精炼钢水的容器，其周转运行的热状态直接影响到出钢和盛钢过程中钢水温度的变化。为降低钢水在钢包周转过程中的温降、保证连铸的开浇温度，通常采用出钢前强化钢包烘烤、提高钢包热周转、适当提高转炉出钢温度、钢水运输过程加保温剂和连铸过程加盖保温等方法。钢包全程加盖技术的产生，通过提高钢包保温性改变了原有钢包使用工艺流程，为钢铁企业降低吨钢成本、节能减排提供了一种有效手段。

钢包加盖；连铸；钢液；节能

0 前言

随着炼钢技术的发展，特别是炉外精炼技术的广泛应用，钢包的功能已不仅仅是钢水盛放和运输容器，同时具有冶炼反应容器的功能，钢包周转运行的热状态直接影响到冶炼工艺操作。

国内某炼钢厂炼钢工序钢包的周转过程：转炉出钢至钢包→钢包运输、吊运至LF炉处理→处理完毕后加保温剂→吊运至大包回转台加保温盖待浇、钢包开浇至浇铸完毕→清渣、维护、烘包保温，等待下一包钢水出钢。在这个过程中，钢水温降主要包括出钢过程中的温降、运输过程中的温降和浇铸过程中的温降。为降低钢水在钢包周转过程中的温降,保证连铸的开浇温度，通常采用优化包衬结构、出钢前强化钢包烘烤、提高钢包热周转、适当提高转炉出钢温度、钢水运输过程加保温剂和连铸过程加盖保温等方法。

钢包全程加盖技术的应用，可以保证除了转炉出钢、钢水精炼过程以外，钢包盖在钢包在线周转的整个过程中始终盖在钢包上，通过提高钢包保温性显著降低了钢水的热量损失，改变了原有减少钢水温降的方法。

研究表明[1]，在钢包使用的动态过程中，钢包通过钢包口向空气中的辐射散热速度非常快，尤其是在空包时，包衬的辐射散热速度与由包衬外表面与钢包环境之间温差的四次方成正比。空包运行时间的长短对钢包的热状态影响最大，从而对钢水温度变化的影响也最为明显，因此应加快钢包的热周转，尽可能缩短空包时间。另一方面， 钢包全程加盖技术的出现有效缓解了高成本的热能从包口向外散失的现象：一方面，通过在钢包上加盖，钢包通过其顶部开口向空气中的辐射散热损失显著减少；另一方面，由于炉次之间的钢包预热取消，加快了钢包的热周转，减少了由于包衬蓄热带来的热量损失。

可见，钢包全程加盖技术作为一种节能减排的新方法，为钢铁企业炼钢工序降低生产成本提供了有效途径。

1 钢包全程加盖技术

某炼钢厂原有的钢包周转流程示意图如图1所示。

图1 钢包周转流程示意图

在转炉出钢线上增设一套固定插齿式钢包加脱盖机构，用于出钢后钢包进行加盖操作，以减少钢水运送至LF钢包精炼炉过程中的温降；也用于出钢前，带盖钢包在此位置进行脱盖操作，然后出钢。在LF钢包精炼炉区域增设两套液压升降式钢包加脱盖机构，用于精炼后钢包进行加盖操作，以减少钢水运送至大包回转台、连铸及浇铸结束后吊运至转炉出钢线过程中的温降；同时也用于LF处理前，带盖钢包在此位置进行脱盖操作。

钢包全程加盖的工艺流程为：

(1)经预热或处于周转中的钢包带盖吊至位于转炉出钢线上的钢包台车等待出钢；

(1)根据场地钻探揭露情况及设计建筑物功能，在地基主要受力层范围内，存在溶洞、溶槽、岩溶漏斗等，在附加荷载或振动荷载作用下，可能出现溶洞顶板坍塌，使地基突然下沉。

(2)当转炉发出出钢指令时，钢包台车运行至转炉出钢线加脱盖工位进行脱盖操作后，开至转炉出钢位；

(3)转炉出钢结束，钢包台车运行至转炉出钢线加脱盖位进行加盖操作后，开至连铸钢水接受跨；

(4)将带盖的钢包吊至位于LF坐包位的LF钢包台车上；

(5)LF钢包台车运行至加脱盖位进行脱盖操作后，开至LF处理位进行钢包精炼处理；

(6)LF精炼完毕，LF钢包台车运行至加脱盖位进行加盖操作后，开至LF吊包位等待吊运；

(7)带盖钢包吊至大包回转台，进行连铸工序操作；

(8)连铸操作结束后，带盖钢包将包底余渣倒至渣罐；

(9)将带盖钢包吊至位于转炉出钢线上的钢包台车等待下一炉出钢。

从以上工艺流程分析可知，钢包全程加盖技术的应用，改变了原有的钢包周转流程，出钢后加盖保温，降低了钢水温降；取消了二次精炼后的保温剂加入；取消了原连铸过程中的加盖保温装置；带盖清渣，改善厂区环境；钢水浇铸后钢包不必烘烤，直接吊运至出钢区域带盖保温。采用钢包全程加盖工艺后钢包周转流程示意图如图2所示。

图2 钢包全程加盖的周转流程图

2 钢包全程加脱盖机构

钢包加脱盖机构是钢包全程加盖装置中的核心设备之一，有插齿式、移动插齿式、液压升降式、回转式、悬挂移动式等多种结构形式[2]，结构形式依据不同炼钢厂工艺的需要而选择，本文主要介绍在该厂所使用的两种加脱盖机构。

2.1 固定插齿式钢包加脱盖机构

该机构由吊架、轴、支座及导轨等组成。导轨设在钢包运行方向的正上方，3根导轨呈品字形布置，通过轴连接于吊架上；支座焊接在钢结构平台上，与吊架螺栓连接。该机构的工作原理如图3所示，钢包脱盖时(自右向左)，在钢包台车驱动的驱动下，钢包盖耳轴座上的耳轴接触本机构上的导轨，然后沿导轨运动，将钢包盖挂在导轨上，实现包盖与钢包的脱离；钢包加盖时(自左向右)，在钢包台车驱动的驱动下，钢包支轴上的铰轴接触包盖上的挂钩，随着钢包台车的向前运行，包盖沿挂钩及导轨的倾斜角度翻转，进而使包盖从导轨上卸下并随钢包台车的运行沿导轨盖在钢包上。

该结构简单可靠，只要导轨及钢包盖挂钩的结构设计合理，即可保证包盖与钢包连接和脱离安全、平稳运行。

图3 固定插齿式钢包加脱盖机构工作原理

2.2 液压升降式钢包加脱盖机构

虽然插齿式钢包加脱盖机构结构简单，运行可靠，但该厂由于LF处理线与转炉出钢线垂直，受到行车调运的限制，因此在LF处理线选用液压升降式钢包加脱盖机构。

如图4所示，该机构包括包盖吊具、提升机构及驱动装置等。

包盖吊具由四个吊挂机构通过链轮及链条吊在钢结构平台之上，同时吊具还设有一小油缸，用以驱动吊具挂钩的摆动；提升机构由两个液压缸、四个链轮、四条链条及连杆等组成，链条与包盖吊具相连，用以带动包盖吊具的升降；驱动装置为液压系统，为吊具的升降及吊具挂钩的摆动油缸提供动力源，其中吊具的升降，采用机械同步轴保证同步。

图4 液压升降式钢包加脱盖机构

通过精巧的机械设计，以上两种加脱盖机构，均可实现在钢包的加、脱盖自动完成，而无需行车或人工的参与。

3 应用效果

钢包全程加盖技术于2014年8月正式在该厂投入使用，投产至今，设备运行良好，并取得了理想的应用效果：

(1) 转炉出钢温度可降低15～20 ℃。转炉出钢过程温度损失减少约5 ℃，运输、吊运至LF炉过程温度损失减少约10～15 ℃，全程温度损失减少15～20 ℃。

(2) 取消了炉次间的钢包烘烤。通过加盖保温，浇铸后3小时内钢包内衬温度仍大于900 ℃，满足出钢要求，可减少400 Nm3/h的烘包用焦炉煤气消耗。

(3) 减少在线钢包的使用数量。由于取消了炉次间的钢包烘烤，烘烤区仅留有备用钢包，加快了钢包的热周转。

(4) 节约保温剂的消耗。LF精炼处理后，取消了每炉200～300 kg的保温剂加入量，并改善了由于保温剂投入而对厂区环境的污染。

(5) 取消了原连铸过程中的加盖保温装置。采用带盖上大包回转台，取消了原连铸过程中的加盖保温装置，降低了备件成本和维护费用。

(6) 通过降低出钢温度提高了耐材使用寿命。一方面降低了出钢温度，另一方面提高了包衬温度，钢包全程加盖技术的应用减少钢包急冷急热现象，有效的降低耐材侵蚀速率，钢包包龄提高。

4 结束语

钢包全程加盖技术作为一项新技术，宏观方面，可节能减排，有利于可持续发展；微观方面，该技术为钢铁企业炼钢工序降低生产成本提供了可靠手段：以该转炉炼钢厂年产钢水240万t为例，以吨钢成本降低20元计算，年节约成本4800万元。通过使用钢包全程加盖节能技术可获得的年经济效益为钢包全程加盖投资的几十倍。

[1] 刘正华, 尹卫平, 汤晓辉, 等. 降低转炉出钢温度的实践[J]. 山东冶金, 2010(06): 27～28.

[2] 欧阳飞, 曾令宇, 刘志明. 炼钢-连铸钢水过程温度的控制[J]. 连铸, 2005(04):3～5.

[3] 常金宝, 李双武, 马德刚, 等. 唐钢转炉低温出钢技术[J]. 炼钢, 2012(10): 8～12.

[4] 李拥军, 郝江敏, 王洪波, 等. 加盖工艺在刑钢80t钢包上的应用[J]. 河北冶金, 2011(02): 46～48.

[5] 吴晓东, 刘青, 徐安军, 等. 宝钢炼钢厂300t整体钢包热循环实测研究[J]. 北京科技大学学报, 2001(10): 418～420.

[6] 张威, 刘晓峰, 朱光俊, 等. 炼钢厂钢水温降研究现状[J]. 重庆科技学院学报, 2015(12): 34～36.

[7] 刘晓峰. 钢包全程加盖设备与工艺研究现状[J]. 四川冶金, 2011(06): 19～22.

Application of the ladle covering technology in whole steel making procedure

SUN Ya-fei, WANG Zhao-hui, CUI Li-cheng

(Baosteel Engineering & Technology Group Co., Ltd., Shanghai, 201900,China.)

The temperature of molten steel is one of the key technical parameters in steelmaking and continuous casting procedure, it has important influence to ensure continuous casting production, improve the quality of casting blank, reduce energy and auxiliary material consumption. The ladle as a container for containing, transport and secondary refining of molten steel, its hot state in turnover directly affect the change of steel temperature during tapping and conveying. In order to reduce temperature drop of molten steel in ladle in turnover, the means, such as intensifying the ladle baking before tapping, improving the thermal circulation of ladle, increasing BOF tapping temperature, add thermal retardation agent in molten steel and covering for heat preservation in continuous casting process, are usually adopted. Ladle covering technology in whole steel changes the original technological process by improving the insulation of ladle, and the technology is an effective means to reduce the cost and save the energy for steel plant.

ladle covering; continuous casting; molten steel; energy saving

2016-09-01；

2016-11-02

孙亚飞(1981-)，男，硕士研究生，主要从事炉外精炼设计。

TF769.4

A

1001-196X(2017)02-0017-04