CN114453577B - 一种定径快换中间包引流棒及一种引流棒开浇工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种定径快换中间包引流棒及一种引流棒开浇工艺，引流棒包括包装管，包装管包括第一填充段和第二填充段，其中第一填充段内填充有硅铁合金，第二填充段内填充有引流砂。引流棒开浇工艺包括步骤S1，对中间包进行烘烤，烘烤时定径上水口内不加任何材料，中间包烘烤的同时，滑块下部安装负压烘烤装置进行烘烤，烘烤3‑6h，中间包内温度达到1000℃—1200℃；S2，安装引流棒，将引流棒从滑块下端塞入滑块通孔及中间包定径上水口孔道内，并使得第一填充段位于第二填充段上方；S3使用堵锥将滑块下端通孔封堵；S4向中间包内注入钢水，当钢水位置不低于中间包工作层高度的三分之二时，去掉堵锥，进行开浇。本申请具有提高开浇稳定性及安全性的效果。
Description
技术领域
本申请涉及炼钢中间包浇注的领域，尤其是涉及一种定径快换中间包引流棒及一种引流棒开浇工艺。
背景技术
中间包是炼钢连铸的主要设备，主要用于承接钢包间歇性注入的钢水，再通过中间包上的功能件控流使钢水转移到结晶器，以便平稳有序的拉出连铸坯。
其中使用定径上水口及滑块控流的快换中间包，其结构如图1所示，中间包1底壁连通有座砖2，座砖2内安装有定径上水口3，定径上水口3的下端设置滑块4，滑块4沿垂直于定径上水口3的方向与定径上水口3滑移连接，定径上水口3与滑块4的内壁均设置有复合的锆芯5。
这种中间包在开浇前需要进行预处理，预处理方式主要有以下两种：
第一种是在中间包烘烤前，先用堵锥堵住滑块，接着在定径上水口及座砖等部位加入7-8kg引流砂，然后对中间包进行烘烤3-5小时，烘烤后向中间包内注入钢水，当中间包内钢水达到所需高度时开浇。
第二种是先对中间包进行烘烤，烘烤3h-6h后，关火，用堵锥堵住滑块的孔，然后对每一个定径上水口及座砖部位加约1kg的引流砂，接着注入钢水开浇。
然而这两种方法有各自的局限性，对于第一种：定径上水口烘烤效果差，开浇容易造成定径上水口的锆芯部位炸裂和剥落（锆芯为半稳定氧化锆材料制备，耐急冷急热性能差）；定径上水口孔道及座砖部位结冷钢现象多，定径上水口孔道容易结瘤堵死。对于第二种中包工在发红的包盖上加引流砂，安全隐患大；引流砂加入量少且锆芯温降大，开浇自流率低。
针对于以上缺陷，亟需对中间包开浇前的预处理工艺进行改进。
发明内容
为了提高开浇工艺生产的稳定性及安全性，减少定径上水口钢水结冷钢堵塞定径上水口孔道的现象，本申请提供一种定径快换中间包引流棒及一种引流棒开浇工艺。
第一方面，本申请提供的一种定径快换中间包引流棒采用如下的技术方案：
一种定径快换中间包引流棒，包括包装管，包装管包括第一填充段和第二填充段，其中第一填充段内填充有硅铁合金，第二填充段内填充有引流砂。
通过采用上述技术方案，当工作人员使用引流棒时，可以将引流棒从滑块的下方插入滑块和定径上水口内，由于滑块和定径上水口已经经过预热，包装管受到滑块和定径上水口的热辐射而被加热燃烧，从而填充在包装管内的硅铁合金和引流砂流出，并填充在定径上水口与滑块内，通过包装管的燃烧，以及定径上水口本身的高温，从而加热引流砂及硅铁合金。接着钢水注入中间包，硅铁合金与钢水中的溶解氧反应，放出一定的热量，从而再对座砖以及定径上水口进行加热，另外，硅铁合金可以降低钢水的熔点，提高钢水的流动性，从而减少了钢水在定径上水口内结瘤堵死的情况，大幅度提高了中间包开浇成功率及稳定性。
优选的，所述包装管长度为450-850mm，所述包装管壁厚0.8-1.5mm。
通过采用上述技术方案，包装管长度以及包装管厚度的限定，一方面提高了包装管的强度，延缓了包装管燃烧的时间，从而方便了工作人员将引流棒加入到滑块以及定径上水口内，提高了引流棒安装的便捷性。另一方面，包装管壁厚的限定还尽可能的提高了包装管的装药量。
所述包装管可以是纸质、木质、也可以是由PVC、PP、PE等易燃的高分子材料制成。
在本申请的一些实施方案中，包装管的材质更优的选择是纸，一方面纸的成本低，并且纸易于卷绕成纸管。另一方面，由纸做成的包装管受到高温不易发生收缩变形，从而方便了工作人员向滑块以及定径上水口内安装包装管。
优选的，所述包装管的外径与定径上水口孔径之差不大于6mm。
优选的，所述硅铁合金中硅含量为70wt%-80wt%。
优选的，本申请中所述的硅铁合金使用的是国标GB/T 2272-2020中硅含量为70%-80%的普通硅铁。
可列举的牌号有PG FeSi75Al1.5、PG FeSi75Al2.0、PG FeSi75Al2.5、PGFeSi72Al1.5、PG FeSi72Al2.0、PG FeSi72Al2.5、PG FeSi70Al2.0、PG FeSi70Al2.5。
优选的，所述硅铁合金的粒度为3-5mm。
通过采用上述技术方案，当包装管同轴安装在定径上水口内部时，包装管与定径上水口之间的空隙不大于3mm，从而粒度为3-5mm的硅铁合金被限制在空隙上方，不会落入引流砂的部位，确保硅铁合金先与钢水接触反应。
硅铁合金的选择为，一方面硅铁合金与钢水中的溶解氧可以发生反应，并放出大量的热，从而提高定径上水口处的温度，补偿滑块及定径上水口处的热量损失，另一方面硅铁合金还可以降低局部钢水的熔点，从而减少钢水在定径上水口处结冷钢的情况，提高了开浇的成功率及稳定性。
优选的，所述引流砂为铬质引流砂。
优选的，所述第一填充段的长度为150-500mm，所述第二填充段长度为300-350mm，所述第一填充段的长度与第二填充段的长度之和等于包装管总长度。
通过采用上述技术方案，第一填充段与第二填充段长度的限定，从另一个角度限定了硅铁合金与引流砂的用量，一方面使得引流砂可以填充在滑块与定径上水口内，而硅铁合金可以位于定径上水口上方，从而方便了钢水与硅铁合金的反应，另一方面，当钢水与硅铁合金反应完全后，钢水随引流砂一同从定径上水口流出，提高了开浇工艺的安全性和稳定性。
优选的，所述包装管的两端通过粘接材料封端。
所述粘接材料可以是胶带或者是有机粘接剂等材料。
第二方面，本申请公开了一种引流棒开浇工艺，采用如下的技术方案。
引流棒开浇工艺，包括以下步骤
S1，对中间包进行烘烤，烘烤时定径上水口内不加任何材料，中间包烘烤的同时，滑块下部安装负压烘烤装置进行烘烤，烘烤3-6h，中间包内温度达到1000℃以上；
S2，安装引流棒，将引流帮从滑块下端塞入滑块通孔及中间包定径上水口孔道内，并使得第一填充段位于第二填充段上方，所述引流棒为权利要求1-8任一所述的引流棒；
S3使用堵锥将滑块下端通孔封堵；
S4向中间包内注入钢水，当钢水位置不低于中间包工作层高度的三分之二时，去掉堵锥，进行开浇。
优选的，所述第一填充段与第二填充段的交界线高于定径上水口孔道。
工作人员通过上述步骤进行开浇前的预处理工作，一方面提高了开浇工作的稳定性，减少了锆芯部位炸裂和剥落、定径上水口孔道及座砖部位结冷钢现象，并且工作人员无需站在烧红的中间包盖向定径上水口处添加引流砂，提高了施工的安全性和便捷性。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.提高了开浇工作的成功率及稳定性，通过引流棒的设置，减少了钢水在开浇过程中座砖及定径上水口处结冷钢的情况，并且明显降低了锆芯的炸裂及剥落现象，进而大幅度提高中间包使用寿命；
2.提高了开浇工作施工的安全性及便捷性，人员可以在滑块的下方之间安装引流棒，减少了工作人员操作的危险性。
附图说明
图1是相关技术中中间包的结构示意图。
图2是引流棒的整体结构示意图。
图3是引流棒开浇工艺的流程示意图1；
图4是引流棒开浇工艺的流程示意图2；
图5是引流棒开浇工艺的流程示意图3。
附图标记说明：1、中间包；2、座砖；3、定径上水口；4、滑块；5、锆芯；6、引流棒；61、包装管；62、第一填充段；63、第二填充段；7、堵锥；8、负压烘烤装置。
具体实施方式
以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种定径快换中间包1引流棒6。参照图2，引流棒6包括包装管61，包装管61的长度为450-850mm，包装管61的外径为16-18mm，包装管61壁厚为0.8-1.5mm。
如图2所示包装管61的两端通过胶带黏贴封端，包装管61本身可以通过纸板卷绕而成，纸板卷绕的接缝可以是平行于包装管61轴线方向的，也可以是绕包装管61轴线方向的螺旋线。包装管61的接缝处可以通过胶带粘接也可以通过胶水等材料粘接。
更优选的，包装管61可以是由纸带绕轴线螺旋卷绕而成的。
在本申请的其他的实施方案中，包装管的材质还可以是PVC、PP、PE等可燃的有机材料。
包装管61包括第一填充段62和第二填充段63，第一填充段62和第二填充段63沿包装管61的长度设置。
第一填充段62长度为150-250mm，第一填充段62内部填充有硅铁合金，硅铁合金的粒度为3-5mm。
在本申请的一些实施方案中，硅铁合金可以选用国标GB/T 2272-2020中硅含量为70%-80%的普通硅铁。
可列举出的，能使用的牌号有PG FeSi75Al1.5、PG FeSi75Al2.0、PGFeSi75Al2.5、PG FeSi72Al1.5、PG FeSi72Al2.0、PG FeSi72Al2.5、PG FeSi70Al2.0、PGFeSi70Al2.5。
第二填充段63长度为300-400mm，第二填充段63内填充引流砂，引流砂为铬质引流砂。
引流棒6在使用时，需要将引流棒6插入中间包1的定径上水口3内，如图1所示，中间包1定径上水口3处的结构包括与中间包1底壁相互连通的座砖2，座砖2下方连通有定径上水口3，定径上水口3的下端设置有滑块4，滑块4内开设有通孔，滑块4沿垂直于定径上水口3的方向与定径上水口3滑移连接。中间包1、座砖2、定径上水口3、滑块4均为现有技术，在此不再赘述。
通常情况下，定径上水口3的孔径在19-22mm之间，而滑块4通孔的孔径在16-17mm之间，引流棒6在使用过程中，需要同时插入在滑块4通孔和定径上水口3内。
因此针对不同的中间包1的定径上水3口及滑块4，对引流棒6的规格选择有以下要求：
1、引流棒6的外径需要略小于滑块4通孔的内径，在本申请的一些实施方案中，滑块4通孔的直径与引流棒6外径之差不大于1mm。目的是：一方面尽可能的增大引流棒6的横截面积，从而提高引流棒6的填料量，另一方面，减少引流棒6与滑块4通孔的直接接触，从而减少引流棒6在安装入滑块4通孔及定径上水口3内部时，包装管61的第二填充段63先发生燃烧，而造成的引流棒6报废的情况。
2、定径上水口3的孔径与引流棒6的孔径之差不大于6mm。由于本申请包装管61第一填充段62中装填的硅铁合金的粒度为3-5mm，通过对引流棒6外径与定径上水口3孔径之间关系的限定，当引流棒6安装在定径上水口3内部，并且引流棒6与定径上水口3同轴设置时，引流棒6与定径上水口3之间的空隙小于3mm，因此硅铁合金可以被空隙拦截，并存留在定径上水口3的上方。
3、引流棒6壁厚的限定，一方面需要保证引流棒6自身的强度，并且提高引流棒6的耐灼烧性能，另一方面可以便于纸张和纸带卷绕成引流棒6。
在本申请的一种实施方案中，为了减少在安装引流棒6的过程中，引流棒6第二填充段63先发生燃烧的可能性，引流棒6第二填充段63的外周面还涂覆有阻燃层，阻燃层的厚度为0.1-0.2mm。具体的阻燃层为阻燃涂料涂覆在包装管61的外周面，第二填充段63在阻燃层的保护下，较第一填充段62更不易燃烧，从而使得引流棒6安装在滑块4通孔及定径上水口3内部后，第一填充段62先发生燃烧，从而提高了引流棒6工作的稳定性。
一种引流棒6开浇工艺
如图3、4、5所示，包括以下步骤：
如图3所示，S1，对中间包1进行烘烤，烘烤时定径上水口3内不加任何材料，中间包1烘烤的同时，滑块4下部安装负压烘烤装置8进行烘烤，烘烤3-6h，中间包1内温度达到1000℃以上；
如图4所示，S2，安装引流棒6，将引流棒6从滑块4下端塞入滑块4通孔及中间包1定径上水口3孔道内，并使得第一填充段62位于第二填充段63上方；
S3使用堵锥7将滑块4下端通孔封堵；引流棒6的下端抵接在堵锥7上，此时第一填充段62与第二填充段63的交界处高于定径上水口3。
如图5所示，S4向中间包1内注入钢水，当钢水达到中间包1工作层高度的三分之二时，去掉堵锥7，进行开浇。
当引流棒6塞进定径上水口3的过程中，最上端装有硅铁合金的第一填充段62先燃烧，硅铁合金逐渐塌落，由于此合金的粒度3-5mm，不会落入下部引流棒6与定径上水口3锆芯5的间隙中（此间隙为3mm），紧接着装引流砂的纸质引流棒6外壳逐渐燃烧，引流砂逐渐下沉，并充满滑块4通孔和定径上水口3。
由于引流棒6是从滑块4下端向上插依次入滑块4通孔以及定径上水口3内，此时引流棒6上端受热时间更长，因此燃烧会从引流棒6的上端最先开始发生，并逐渐向下蔓延。
钢水刚进入中间包1时，引流砂填满定径上水口3及滑块4通孔，定径上水口3锆芯5上部覆盖一定量的硅铁合金。由于高温的定径上水口3锆芯5及座砖2加热，加上引流棒6纸质外壳的燃烧的加热，定径上水口3孔道内的引流砂及硅铁合金可以被加热到800℃以上。
钢包钢水注入中间包1后，硅铁合金先融化，接着硅铁合金和钢水中的溶解氧剧烈反应放出大量的热。加入硅铁合金，不仅降低了局部钢水的熔点，增加了钢水的流动性，且产生大量的热提高了局部钢水和座砖2的温度，很好的补偿了此处耐火材料的吸热而造成钢水温度的降低。高铬质引流砂自流性好，最终表现为中间包1水口开浇自流率很高，锆芯5炸裂及剥落事故明显减少，中包寿命提高，且中包工操作的安全系数也大幅度提高。
实施例1
本实施例针对于定径上水口3孔径为22mm，滑块4通孔孔径为16.5mm的中间包1。而确定的引流棒6规格如下：
在本实施例中包装管61为纸管，包装管61的长度为500mm，其中第一填充段62的长度为150mm，第二填充段63的长度为350mm。包装管61的直径为16mm，包装管61壁厚1mm。
本申请的硅铁合金牌号为PG FeSi75Al2.0。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于本申请使用硅铁合金的牌号为PGFeSi72Al2.0。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处在于本申请使用硅铁合金的牌号为PGFeSi70Al2.0。
实施例4
本实施例与实施例2的不同之处在于本申请的使用的安装管61长度为650mm，其中第一填充段62的长度为300mm，第二填充段63的长度为350mm。
实施例5
本实施例与实施例2的不同之处在于本申请的使用的安装管61长度为800mm，其中第一填充段62的长度为450mm，第二填充段63的长度为350mm。
对比例1
一种中间包开浇工艺
对中间包1进行烘烤，烘烤时定径上水口3内不加任何材料，中间包1烘烤的同时，滑块4下部安装负压烘烤装置8进行烘烤，烘烤3-6h，中间包1内温度达到1100℃。
用堵锥将滑块下端封堵，依次向定径上水口3处添加引流砂和硅铁合金。引流砂和硅铁合金与实施例2中使用的引流棒中的引流砂和硅铁合金相同且用量一样。
具体操作可以是将实施例2所使用的引流棒6的包装管61拆开，并分别取出引流砂以及硅铁合金，然后从中间包上方将引流砂以及硅铁合金注入到定径上水口处。
对比例2
与实施例2的不同之处在，将引流棒6第一填充段62中的硅铁合金替换为引流砂。
实验检测与结果分析
按照实施例1-5，对比例1、2的开浇工艺，分别重复10次开浇试验，并测定自流率。
自流率=自流次数/开浇试验总次数×100%。
表1实施例1-5对比例1、2自流率检测结果
结合表1可以看出使用本申请的开浇工艺，可以明显的提升开浇的自流率，并且工作人员不需要站在烧红的中间包上方的添加引流砂，从而提高了生产的安全性，另一方面由于本申请的开浇工艺采用先烘烤后加入引流棒的方式，一方面烘烤时间短，节省能源，另一方面定径上水口孔道内壁及滑块通孔内壁的锆芯更容易被充分加热，从而减少了高温钢水流过锆芯时造成的锆芯受急热从而炸裂剥落的现象。
通过实施例1-3可以看出，选择牌号为PG FeSi72Al2.0更有利于提高开浇的自流率。可能的原因在于当选用的硅铁合金中，硅含量过低时，硅铁合金与钢水中溶解氧的反应放热量较低，不利于对定径上水口处的钢水及装置进行充分的加热，同时硅含量较低的硅铁合金的熔点较高，从而不利于降低定径上水口处钢水的熔点。而如果选择的硅铁合金中硅含量过高，容易导致硅铁合金的密度过低，从而钢水加入中间包后，硅铁合金容易被钢水冲离定径上水口，从而影响硅铁合金与定径上水口处的钢水反应。
通过实施例2和对比例1可以看出，通过采用引流棒加入引流砂以及硅铁合金的方式相比于从中间包上方加入引流砂以及硅铁合金的方式，工作人员的工作环境更加安全，并且滑块及定径上水口内加入引流棒的方式可以使引流砂堆积的更加紧密，并且包装管的燃烧可以对硅铁合金以及引流砂进行加热，减少了由于加入引流砂和硅铁合金后的造成的定径上水口以及滑块的温度降低。
通过实施例2和对比例2可以看出，硅铁合金的加入，可以明显的提高开浇的自流率，原因可能是，硅铁合金可以与钢水中的溶解氧发生反应，从而放出大量热，进而对定径上水口处的钢水进行加热，减少了定径上水口处钢水由于温度过低而凝固的情况，另一方面，硅铁合金熔化后还可以降低定径上水口处钢水的熔点，从而进一步降低了钢水在定径上水口处凝固，导致钢水无法留下的情况，从而提高了开浇的自流率。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (2)
1.引流棒开浇工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1，对中间包(1)进行烘烤，烘烤时定径上水口(3)内不加任何材料，中间包(1)烘烤的同时，滑块(4)下部安装负压烘烤装置(8)进行烘烤，烘烤3-6h，中间包(1)内温度达到1000℃—1200℃；
S2，安装引流棒(6)，将引流棒(6)从滑块(4)下端塞入滑块(4)通孔及中间包(1)定径上水口(3)孔道内，并使得第一填充段(62)位于第二填充段(63)上方；
S3使用堵锥(7)将滑块(4)下端通孔封堵；
S4向中间包(1)内注入钢水，当钢水位置不低于中间包(1)工作层高度的三分之二时，去掉堵锥(7)，进行开浇；
所述引流棒(6)，包括包装管(61)，包装管(61)包括第一填充段(62)和第二填充段(63)，其中第一填充段(62)内填充有硅铁合金，第二填充段(63)内填充有引流砂；所述包装管(61)长度为450-850mm，所述包装管(61)壁厚0.8-1.5mm；所述第一填充段(62)的长度为150-500mm，所述第二填充段(63)长度为300-350mm，所述第一填充段(62)的长度与第二填充段(63)的长度之和等于包装管(61)总长度；所述包装管(61)的外径与定径上水口(3)孔径之差不大于6mm；所述硅铁合金中硅含量为70wt%-80wt%；所述硅铁合金的粒度为3-5mm；所述引流砂为铬质引流砂；所述包装管(61)的两端通过粘接材料封端。
2.根据权利要求1所述的引流棒开浇工艺，其特征在于：所述第一填充段(62)与第二填充段(63)的交界线高于定径上水口(3)孔道。
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