中間包整體塞棒是連鑄生產(chǎn)過程中最為重要的控制元件之一，安裝于中間包內(nèi)，與內(nèi)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(jié)晶器的流量，以保證鋼水在結(jié)晶器中的流面穩(wěn)定和連鑄工藝的穩(wěn)定。由于塞棒在使用過程中的不可更換性，一旦塞棒發(fā)生問題，就會(huì)導(dǎo)致鋼流失控甚至停澆，使得連鑄因此而中斷，從而造成嚴(yán)重的案例事故或者巨大的經(jīng)濟(jì)損失。本文主要結(jié)合國(guó)內(nèi)外幾十家鋼鐵企業(yè)中間包整體塞棒應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析并針對(duì)各類問題提出有效的應(yīng)對(duì)措施，供大家學(xué)習(xí)和參考。
中間包整體塞棒使用中出現(xiàn)的主要問題
1、塞棒頭使用中出現(xiàn)的問題
塞棒頭是塞棒的關(guān)鍵部位，棒頭與上水口配合起到控流作用，因此棒頭需要優(yōu)良的耐沖刷性。棒頭材質(zhì)一般為鋁碳、鎂碳、尖晶石碳、鋯碳等，碳含量設(shè)計(jì)一般相對(duì)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(xiàn)的問題主要有棒頭沖刷嚴(yán)重、塞棒掉頭兩個(gè)方面。
A、塞棒棒頭沖刷嚴(yán)重
塞棒棒頭沖刷嚴(yán)重時(shí)，可以看到棒頭圓弧形已經(jīng)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(dǎo)致塞棒控流不穩(wěn)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(huì)導(dǎo)致塞棒不能有效控流以及停澆時(shí)無法正常關(guān)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(dǎo)致連鑄停澆。
2、塞棒棒身使用中出現(xiàn)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(dāng)?shù)膹?qiáng)度，保持塞棒在使用過程中不斷裂，一般為鋁碳質(zhì);塞棒渣線需要良好的抗渣侵蝕性，一般尖晶石碳、鋯碳質(zhì)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(xiàn)橫斷時(shí)，一般發(fā)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(xiàn)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(gè)方法，其中以金屬絲堵應(yīng)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(xiàn)連接不緊或者脫落會(huì)導(dǎo)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(xiàn)的主要問題分析及改進(jìn)措施
1、棒頭使用問題分析及改進(jìn)措施
1.1棒頭沖刷嚴(yán)重原因分析及改進(jìn)措施
塞棒棒頭材質(zhì)與連鑄工藝是否相適應(yīng)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(yīng)來選擇棒頭材質(zhì)。棒頭的沖蝕主要包含三個(gè)方面:物理沖刷、碳的氧化以及氧化物反應(yīng)。真空度較高時(shí)，MgO會(huì)與C反應(yīng)，造成棒頭侵蝕加快;鋼液中Ca含量高時(shí)，與A1203反應(yīng)，加快棒頭沖蝕;鋼液中氧含量高時(shí)，加速C的氣化，造成棒頭沖蝕加快。針對(duì)不同鋼種，不同操作條件應(yīng)當(dāng)選用合適的棒頭材質(zhì)。Al2O3-C棒頭比MgO-C棒頭更適合于A1鎮(zhèn)靜鋼，而后者非常適合于鈣處理鋼，澆鋼時(shí)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(hù)棒頭不被鋼水侵蝕。ZrO2-C棒頭則能夠較好的適應(yīng)鋼水成分復(fù)雜的連鑄環(huán)境，這主要得益于ZrO2的耐侵蝕性。
烘烤時(shí)間過長(zhǎng)也是塞棒棒頭異常沖刷的一個(gè)方面。一般塞棒烘烤時(shí)間一般為2h左石，超過4h的烘烤會(huì)導(dǎo)致塞棒防氧化釉層損毀，導(dǎo)致塞棒棒頭由表層向內(nèi)層氧化。并且隨著烘烤時(shí)間延長(zhǎng)，棒頭氧化深度增加。棒頭材質(zhì)受到氧化后，碳結(jié)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(jìn)措施
整體塞棒棒頭掉頭的原因很多，一般有熱應(yīng)力以及機(jī)械應(yīng)力兩個(gè)方面。
因熱應(yīng)力造成的塞棒掉頭現(xiàn)象較為普遍。塞棒使用前一般要經(jīng)過2h左右的烘烤，烘烤最終所達(dá)到的溫度非常重要，一般要達(dá)到1100℃。烘烤溫度達(dá)不到時(shí)，塞棒在開澆時(shí)接觸到高溫鋼水突然受熱，由于棒頭與棒身熱膨脹系數(shù)不同，在塞棒內(nèi)部產(chǎn)生熱成力，造成塞棒因熱應(yīng)力集中時(shí)掉頭。解決此類問題的關(guān)鍵是嚴(yán)格執(zhí)行塞棒烘烤制度。
另外有的鋼廠要求整體塞棒關(guān)閉烘烤，造成塞棒棒尖部位無法有效烘烤，也會(huì)造成塞棒在開澆時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力集中而掉頭的現(xiàn)象。圖2為塞棒關(guān)閉烘烤時(shí)的數(shù)模狀態(tài)圖，可以看出塞棒棒尖部位的烘烤溫度較低。
塞棒因機(jī)械應(yīng)力斷裂的情況有很多。塞棒棒頭安裝時(shí)與上水口中心偏離，上水口堵塞時(shí)使用塞棒撞擊上水口操作，浸入式水口快換時(shí)用力過猛等均會(huì)造成塞棒棒頭掉頭。
2、棒身使用問題分析及改進(jìn)措施
連鑄過程中塞棒棒身橫斷發(fā)生的情況比較普遍，其中因熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力，化學(xué)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?yàn)闊釕?yīng)力及機(jī)械應(yīng)力斷裂。其中影響熱應(yīng)力的主要因素為塞棒的烘烤時(shí)間及烘烤溫度。機(jī)械應(yīng)力斷裂的原因較多，比如塞棒安裝與水口不對(duì)中，操作用力過大、中間包結(jié)殼導(dǎo)致塞棒不能升降等。此類問題可以通過嚴(yán)格執(zhí)行烘烤制度、培訓(xùn)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(zhì)選擇不適應(yīng)、錯(cuò)誤操作等原因。首先塞棒渣線材質(zhì)選擇要適合連鑄工藝要求。根據(jù)連鑄渣及中間包覆蓋劑的成分選擇合適的渣線材質(zhì)是必要的。比如MnO高的鋼種避免選擇含有Si02、SiC以及單質(zhì)Si粉的材質(zhì)，以免形成硅錳氧的低共熔點(diǎn)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(dòng)下渣檢測(cè)系統(tǒng)失靈或?qū)Υ蟀略目刂撇划?dāng)，造成了鋼包渣流入中包的量較大，同時(shí)由于擋渣板擋渣效果差或沒有及時(shí)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(jié)晶器保護(hù)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(dǎo)致中包液面結(jié)殼。遇到此種情況，操作人員有時(shí)會(huì)選擇投入融化溫度更低的結(jié)晶器保護(hù)渣來避免結(jié)殼。由于結(jié)晶器保護(hù)渣的強(qiáng)侵蝕性，導(dǎo)致塞棒渣線異常侵蝕。
3、連接件使用問題分析及改進(jìn)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(gè)方面的問題很多都有發(fā)生。
塞棒絲堵處橫斷的主要原因?yàn)槿舭惭b問題。安裝過程中對(duì)絲桿的緊固力過大、調(diào)試過程中的磕碰等均會(huì)造成塞棒尾部的橫斷。塞棒尾部?jī)?nèi)部為金屬絲堵，在塞棒成型過程中預(yù)埋進(jìn)去，造成了絲堵處為塞棒棒身較為薄弱的區(qū)域。安裝過程中要把握力度適中，加強(qiáng)安裝后對(duì)塞棒尾部的檢查，發(fā)現(xiàn)裂紋及時(shí)下線。
塞棒連接件熔化根本原因是塞棒設(shè)計(jì)的問題。塞棒設(shè)計(jì)的較短，尾部不能露出中包包蓋，在高溫烘烤或使用時(shí)，連接件處溫度過高，就會(huì)造成絲桿熔化。解決此問題的根本措施在于加長(zhǎng)塞棒使連接件部位露出中包蓋。加長(zhǎng)塞棒必須改變?nèi)魴C(jī)構(gòu)，有些鋼廠限于中間包塞棒機(jī)構(gòu)高度已經(jīng)固定，可采取把塞棒橫臂做成臺(tái)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(shí)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(fēng)險(xiǎn);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(fēng)險(xiǎn);但這兩種措施不能從根本上解決問題。
