钢包下水口断裂原因分析及整改措施

　　1、前言

　　钢包是炼钢过程中盛装钢水的容器，更是精炼炉设备的重要组成部分。随着我国转炉炼钢技术的发展，以往要在电炉冶炼中才能生产的优质钢种都纷纷在转炉冶炼中成功开发出来。钢包承担炉外精炼的任务越来越凸显出不可替代的作用。

　　在炼钢生产过程中，最关键的一个过程控制环节就是进一步减低连铸中间包钢水过热度，达到低温快浇，连续高效生产的目的。而要达到这一目的，缩短钢包准备时间，提高钢包周转速度及时其中的关键措施和管理目标。为了缩短钢包准备时间，提高钢包周转速度，将钢包准备过程中钢包温度损失减少到最低，炼钢厂对使用的钢包滑动水口机构进行更新换代，同时将滑板砖连续使用次数从以前的两次提高到三次。但三次连滑过程中，时常发盛下水口断裂事故，小则烧坏钢包滑动水口机构护板，滑动小车，下水口套，框架，乃至整套机构，大则导致连铸非计划停浇，烧坏连铸机设备等恶性生产事故，制约了生产的稳定进行，特别严重时期威胁了人身和设备的安全。随着炼钢节奏的进一步加快，对加快钢包周转，减少生产事故提出了更高的要求，而保证钢包的安全使用是前提条件。减少或杜绝下水口断裂事故，对于生产节奏越来越快的炼钢厂来说具有十分重要的意义。

　　2、对现场下水口使用情况进行调查统计

　　通过调查分析，发现下水口所存在的问题主要集中在下水口钢壳烧损，返钢和断裂现象。

　　3、现场跟踪情况

　　3.1长水口没有安正

　　3.1.1、设备原因

　　上图为8月6日甲班3#机长水口的浇钢过程。由图3-1可清晰的看出长水口是歪的。经过现场观察2#和3#连铸机的长水口普遍存在歪斜浇钢现象，通过图3-1和图3-2对比，可以清楚的看出两者的机械臂托手的倾斜角度存在比较大的差异，如图3-1机械臂托手显然不是水平的，即使工人再努力去套也很难将长水口套正。

　　3.1.2、人为原因

　　如图是目前连铸车间各个班组的烧氧方式，大部分工人是将一根折弯后的氧管直接伸到长水口内烧氧，这种方法很容易遗漏碗口处的冷钢和剩余的石棉垫碎块，导致套长水口时无法装正或是导致长水口无法装到位。从而导致长水口歪斜。更有甚者长水口根本就没有烧氧，此现象仅在跟踪的十四五个包次中就看到了两次。

　　3.2 石棉垫的安装

　　垫石棉垫主要是为了防止钢水直接与下水口钢壳接触，预防钢水把下水口粘连而无法拆下，或防止钢水在两者之间窜出造成事故。

　　从图中可以清楚的看出仅仅是换下来的下水口没有加石棉垫的比例，中夜班比白班的9%高出21%，达到30%。

　　3.3、长水口，石棉垫和下水口的配合尺寸问题由图可见三者在配合 上存在很大的差别，这也会导致现场使用上水口配合时钢壳的熔损或返钢。

　　3.4长水口机械臂阻力

　　机械臂角度致使液压缸在推动机构带动下水口和长水口运动时，存在一个相反的阻力。致使下水口上存在一个比较大的扭力，导致断裂。由图3-6可以看出机械臂横杆跟转杆的角度过小存在比较大的分向阻力。

　　4、原因分析

　　4.1长水口装歪

　　长水口装歪就会导致如图4-1中的情况，钢水单侧已经是在窜出的边缘，也就是说钢水已经与下水口钢壳出现了大面积接触熔损而粘连，人工拆长水口时难免要摇晃长水口，这样给下水口带来比较大的扭力，势必带来下水口的断裂。如图钢水如果继续外漏就会形成返钢现象。

　　4.2长水口未套石棉垫圈

　　石棉垫圈未套势必会造成长水口和下水口硬性配合。这样很难做到紧密配合，钢水会轻易的溢出熔损下水口钢壳并造成长水口与下水口粘连。如图4-2，当钢水与下水口钢壳接触少时把使用一次的下水口单侧钢壳熔损。如图4-3，当钢水与下水口钢壳接触多时直接将下水口烧坏。

　　由于下水口与长水口严重粘连，工人经过几番晃动才把长水口拆下，下线后我们将下水口剖开了十多个（如图4-4），发现都已经出现了横向断裂，最轻的也是出现了内部裂纹，并且裂纹整齐应为外力断裂。通过剖开的下水口我们可以清楚地看到下水口的断裂是与长水口和下水口粘连后的人工摇晃有着直接关系。

　　4.3长水口、石棉垫和下水口配合角度不合

　　经过前边的调查我们已经发现了三者之间存在着比较大的配合角度差异，就这使得本应该锥面接触的三部分变为了线接触，我们大家都知道线接触是无法限制物体转动的，这也就给我们的配合带来了隐患。使得三者的配合时很容易形成缝隙，给钢水溢出提供了可能。

　　4.4下水口进行二次变径

　　三次连滑下水口在设计时仿照二次连滑下水口，在与下水口套接触往下20mm进行二次变径，这下水口使用过程中出现应力集中，收到处力作用造成下水口断裂。

　　4.5长水口孔径小，造成二次控流

　　通过统计下水口断裂和吐钢情况发现，发生下水口吐钢的钢包都发生在连滑的钢包上，通过现场测量，连铸套保护浇注的长水口孔径只有Φ65mm，而连滑的钢包下水口孔径已经扩到Φ69mm，浇注过程中长水口已经出现二次控流，同时长水口使用后内壁已粘有冷钢，用氧烧残钢已经不能再将长水口孔径恢复原来的大小，造成连滑钢包套长水口后发生吐钢。

　　5、整改措施

　　5.1优化长水口

　　对连铸长水口重新进行设计，将长水口与下水口配合位置的角度从15°降低到8°，同时将长水口孔径从Φ65mm提高到Φ70mm，从而解决配合不好和长水口控流的问题。

　　5.2优化下水口外形，消除下水口应力集中造成炸裂针对下水口在二次变径位置发生应力集中后受到外力作用造成断裂的问题，对下水口进行优化，消除二次变径（如图5-1），同时将下水口保护铁皮厚度从1.5mm提高到2mm，使用下水口在内部发生断裂时铁皮还能够对下水口进行保护而不发生断裂。

　　5.3修改机械臂托手角度

　　修改机械臂托手的角度，使其水平确保平托长水口，并且定期检查及时调整更换。并调整3#机机械臂横杆和转杆的角度，使其分向阻力最小。

　　5.4优化操作

　　提高工人操作，从制度和监督上督促工人操作的规范性，尤其应加强职工在中夜班按章操作的执行力度，做好垫石棉垫和套长水口的操作。

　　6、实施效果

　　在11月份试制的50支长水口和100个下水口到货后，对试制的长水口和下水口进行检测，尺寸均符合要求。由厂部组织同步试验，试验过程中未发送下水口断裂，将使用三次下来的下水口铁皮倒开后未发现裂缝，只有细微的裂纹，无严重粘钢现象（如图6-1）。

　　为了更加深入地了解试验下水口的内部情况，我们对使用三次的下水口进行解剖，解剖发现，实施前的下水口使用三次下来集中在二次变径位置呈贯穿状裂缝；实施后的下水口使用三次下来裂纹是杂乱无章的，不存在裂缝（图6-2）。

　　7、结论

　　通过研究造成下水口断的原因，制定针对性的措施并实施，可有效减少下水口断裂事故，降低工人的劳动强度，加快钢包的周转，促进生产的安全稳定顺利。