為了貫徹天鋼聯(lián)合特鋼公司(以下簡稱特鋼公司)對煉鋼生產(chǎn)“管理信息化、工藝綠色化、設(shè)備智能化、產(chǎn)品高質(zhì)化、生產(chǎn)穩(wěn)定化、操作安全化、成本最低化”的要求，對整個(gè)煉鋼生產(chǎn)過程進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)了生產(chǎn)中存在的一些問題：1)轉(zhuǎn)爐爐役中后期，轉(zhuǎn)爐出鋼量達(dá)到最大120t時(shí)，車間鋼水接受跨鑄造吊車長期處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，存在著一定的安全隱患;2)鋼包裝120t鋼水時(shí)，上部凈空只有200～300mm，不符合鋼包爐的使用要求(鋼包爐要求凈空400～600mm);3)鋼包包襯使用壽命偏短，平均只有67爐，耐材消耗偏高，而且現(xiàn)場鋼包數(shù)量多，工人勞動強(qiáng)度大;4)鋼包后期鋼殼外壁溫度偏高達(dá)到300 ℃以 上，接近鋼材的蠕變溫度，存在一定的安全隱患。為此特鋼公司決定對鋼包耐材及其相關(guān)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

提高鋼包包襯壽命

隨著鋼水精煉比例的提高(高達(dá)98 %)，鋼包包襯的侵蝕速率明顯加快。鋼包工作層的壽命由80～90爐降至60～70爐，平均67爐。新包工作層厚度為230mm，舊包工作層 厚度為60mm時(shí)下線更換，鋼包包襯的侵蝕速率為2.5mm/爐，耐材壽命偏低，耐材消耗偏高，耐材成本居高不下。

對比國內(nèi)同等級的轉(zhuǎn)爐煉鋼廠鋼包包襯的有關(guān)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)特鋼公司的包襯壽命偏低。

為解決上述問題采取了如下改進(jìn)措施：1)優(yōu)化精煉爐的渣系，減少對包襯的侵蝕;2)調(diào)整合金化配方，減少對耐材的損壞;3)加強(qiáng)鋼包的熱周轉(zhuǎn)，減少耐材的急冷急熱;4)改進(jìn)鋼包耐材材質(zhì)和砌筑質(zhì)量。

鋼包的優(yōu)化

2.1 提高鋼包上部凈空高度

原鋼包包壁工作層厚度為 230mm，在轉(zhuǎn)爐爐役中后期，轉(zhuǎn)爐出鋼量增大。當(dāng)出鋼量達(dá)到115～120t時(shí)，鋼包上部凈空只有200～300mm，容易產(chǎn)生噴濺和溢出鋼渣，也不符合鋼包爐使用的凈空要求(鋼包爐上部凈空要求 400～600mm)，迫切需要增加鋼包上部凈空。增加鋼包上部的凈空有以下幾種方案：1)增加鋼包上部的高度;2)擴(kuò)大鋼包熔池直徑;3)減薄鋼包包襯厚度，擴(kuò)大熔池直徑。

經(jīng)過綜合分析認(rèn)為：1)方案1：增加鋼包上部的高度需要改造鋼包、精煉爐、連鑄鋼包回轉(zhuǎn)臺以及與鋼包相關(guān)設(shè)備;該方案增加投資少，但對生產(chǎn)有一定的影響，而且還增加鋼包總重，對安全生產(chǎn)不利。2)方案2：擴(kuò)大鋼包直徑需要重新制作鋼包、改造精煉爐、連鑄鋼包回轉(zhuǎn)臺以及與鋼包相關(guān)設(shè)備;該方案需要增加大量的投資，而且還增加鋼包總重，對安全生產(chǎn)不利。3)方案3：由于鋼包壽命提高到平均157爐，因此可以減薄包襯厚度，犧牲部分鋼包壽命，滿足精煉爐對上部凈空的要求。

方案3投資省、運(yùn)行成本低、安全可靠、對生產(chǎn)無影響。因此，特鋼公司決定鋼包包壁的工作層厚度由230mm減 至200mm;在鋼包出鋼量達(dá)到120t/爐時(shí)，上部凈空能夠達(dá)到450mm，這樣既滿足鋼包爐對上部凈空的要求，又降低了鑄造吊車的起吊重量，生產(chǎn)更加安全，而且還降低了耐材消耗。

經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐證明，鋼包耐材減薄后，耐材壽命仍然達(dá)到120～130爐，平均127爐，鋼包包襯的侵蝕速率為1.1mm/爐。

2.2 鋼包耐材的優(yōu)化

使用過程中發(fā)現(xiàn)在鋼包后期時(shí)，鋼殼外壁溫度偏高達(dá)到300 ℃左右，甚至達(dá)到300 ℃以上，接近鋼材的蠕變溫度，存在一定的安全隱患，為此對耐材進(jìn)行了優(yōu)化改造。

2.2.1 包壁溫度

原鋼包永久層使用高鋁澆注料，比重和導(dǎo)熱系數(shù)均偏高。為了降低鋼殼外壁溫度，將永久層材質(zhì)由高鋁澆注料改成鋁鎂澆注料，密度和導(dǎo)熱系數(shù)均有所降低。

隨著工作層厚度的減少，鋼包沿著包壁方向的散熱量逐漸增加。改進(jìn)前新修鋼包工作層厚度230mm，下線鋼包工作層厚度60mm，包壁散熱量為212266～227658W，改進(jìn)后新修鋼包工作層厚度200mm，下線鋼包工作層厚度 60mm，包壁散熱量179624.3 ～188309W，雖然工作層厚度減薄30mm，但改進(jìn)后沿包壁方向的散熱量低于改進(jìn)前。經(jīng)計(jì)算，改進(jìn)后沿包壁方向的散熱量較改進(jìn)前平均減少37312W，減少了精煉爐的加熱時(shí)間，也減少了精煉電耗和電極消耗。

經(jīng)濟(jì)效益分析

由于減少了工作層厚度和調(diào)整了永久層的材質(zhì)，使耐火材料的質(zhì)量降低，同時(shí)降低了鋼包的散熱量。精煉渣渣系和合金化方案的調(diào)整，使鋼包侵蝕速率降低，鋼包的壽命大幅提高，造渣料和合金料消耗也相應(yīng)降低，帶來的巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

通過減小工作層厚度和調(diào)整鋼包包襯的材質(zhì)，使鋼包的總質(zhì)量降低，結(jié)果如表8。表中數(shù)據(jù)表明，優(yōu)化后，不僅滿足了鋼包爐對上部凈空的要求，而且空包總質(zhì)量降低3.8t使鑄造吊車的使用安全性增加，同時(shí)減少了鋼包精煉時(shí)的噴濺損失。

工作層耐火材料價(jià)格7162元/t計(jì)算，降低成本18612.61元;永久層耐火材料價(jià)格3600元/t，成本 降 低4247.6元;耐火材料合計(jì)降 低成本22860.21元。渣系調(diào)整前鋼包包齡67爐，優(yōu)化后包齡127爐，折算耐火材料成本降低43332.04元，即噸鋼成本降低2.84元/t。

鋼包優(yōu)化前后，鋼包散熱量平均降低37312W，按鋼水平均盛鋼時(shí)間60min折算成電極、電量消耗及成本數(shù)據(jù)可以看出，可降低成本0.575元/t。

精煉渣系和合金化配方優(yōu)化后，造渣料和合金料成本降低顯著。可以看出，改進(jìn)后造渣料和合金成本合計(jì)降低8.75元/t。

綜上所述，合計(jì)降低成本12.16元/t，按年產(chǎn)鋼500萬t計(jì)算，每年可降低成本6080萬元。

結(jié)論

1)通過調(diào)整精煉渣系、合金化配方、加強(qiáng)鋼包耐材和砌筑質(zhì)量等措施后，鋼包侵蝕速率由2.5mm/次降低至1.1mm/次，鋼包壽命從平均67次提高到157次。

2)為了保證鋼包出鋼量在120t時(shí)，上部凈空達(dá)到450mm，滿足精煉的要求，將鋼包工作層厚度減少30mm，犧牲部分鋼包耐材壽命，壽命由平均157次調(diào)整至127次。

3)由于減薄包襯和調(diào)整永久層的材質(zhì)，使鋼包耐材總重降低3.8t，鋼包最大總重由180t減至176.2t，鑄造吊車使用更加安全。

4)由于選用保溫性能好的永久層耐材，包殼外壁溫度由280～292 ℃降至252～262℃，遠(yuǎn)低于鋼材的蠕變溫度，滿足鋼包安全使用的要求。。

5)鋼包包襯耐材改進(jìn)后，耐材、合金、造渣料、電耗、電極等消耗顯著降低，噸鋼降低成本12.16元，按年產(chǎn)500萬t計(jì)算，每年可為企業(yè)降低成本6080萬元。