提高渣罐寿命 保证生产顺行

渣罐作为重要的冶金容器之一，在炼钢生产中起着重要的作用。首钢京唐钢铁联合有限责任公司所用渣罐为铸钢罐，分为16立渣罐和24立渣罐两种，24立渣罐主要用于转炉接渣，16立渣罐主要用于脱硫和铸余接渣，渣罐通常采用 65Mn、20CrMo、Q235A 等钢水浇铸而成。铸钢渣罐在铸造过程中累积的应力，以及在使用过程中所面临的苛刻条件，都对渣罐的寿命产生了很大的影响， 国内其他厂家的同类渣罐使用寿命为 1000炉左右，京唐公司实际生产中经不断摸索、不断改进使用条件和投用条件，使渣罐寿命有了跨越式的增长，部分渣罐寿命长达 5 000 炉次以上。在此对京唐公司渣罐使用管理上的经验作一概述。

1 渣罐的技术条件和使用的技术原理

1.1 渣罐的技术条件

（1）材质：Q235A、65Mn、20CrMo；

（2）壁厚：100mm，公差±10 mm，要求均匀；

（3）渣罐口形状：圆形，外径 3.75 m，内径 3 .6m，公差±10 mm、圆形，外径 4.28m，内径4.03 m，公差±10 mm

（4）容积：16m3、24 m 3 ；

（5）质量： 37.33 t；

（6）支脚数：3个；

（7）耳轴：采用正火或调质处理，两个耳轴的中心平行度、同轴度及罐体中心偏差都要求小于 15 mm；

1.2渣罐使用的工艺要求

渣罐主要用于承载转炉钢渣、脱硫渣以及连铸的大包铸余等。在转炉冶炼工序的条件下钢渣温度要高于钢液的温度 （因为钢渣位于氧气吹炼反应的高温区域） ，冶炼结束以后不论是转炉的溅渣护炉工艺，还是倒炉倒渣、等成分等操作，都会使覆盖在钢水表面的液态钢渣的温度有所下降，一般在 1550 ～ 1750℃，高于铸钢材料的熔点 1 530 ℃，理论上如此高温的钢渣有熔穿铸钢渣罐的风险。但是经过计算分析发现，由于渣罐的壁厚一般为 80 ～ 120 mm，渣罐的铸造本体重量为所要承载钢渣重量的 2.5 ～ 5 倍，高温的液态钢渣进入渣罐以后，首先接触罐壁铸钢材料的液态钢渣迅速凝固成一层 3 ～10cm的渣膜， 急冷凝固条件下首先析出的是C 2 S（2CaO・SiO 2 ） ，其熔点 > 2 130 ℃。渣膜一旦形成，加之铸钢材料具有吸热迅速、导热快的优点，渣罐本体表面不停向四周对流散热，因此不会因升温过快过高造成渣罐发红变形，此外渣罐内液态钢渣的温度是逐渐降低的，故渣膜很难再熔化， 这就充分保证了渣罐具有足够的安全性。当然如果高温的钢水先于钢渣持续进入渣罐，其冲击动能和高温就很可能造成渣罐的穿罐事故；反之，如果钢渣先进入渣罐，那么穿罐的风险就小了许多，这也是铸钢渣罐能安全承载高温钢渣的技术原理。

2、各类影响

2.1 转炉异常渣的影响

铸钢渣罐承载钢渣虽然安全，但对于转炉的异常渣还是有风险，转炉的异常渣主要是拆炉前的洗炉渣和冶炼特种钢产生的高温高氧化铁的渣。洗炉就是通过高温炉渣溶解转炉炉衬上的溅渣层和粘附的炉渣、补炉料，以便于后续的拆炉工作。洗炉作业有以下两种工艺：

1、最后一炉钢的出钢温度保持在 1680℃以上， 刻意要求炉渣流动性要好，所以渣温较高，渣中的氧化铁含量偏高，渣温最高可达 1 750 ℃以上。

2、转炉出钢以后，留下 3 ～ 5t 的钢水，或者兑加少量的铁水，通过供氧，氧化这些铁元素，使之放热加热钢渣，实现洗炉之目的。这种情况下渣温要高于前一种情况。可以看出不管用哪种工艺， 产生的钢渣都比常规渣温度高，渣中氧化铁含量高，流动性好。在进入渣罐以后渣中的氧化铁与渣罐本体发生化学反应， 加之渣子本身的温度负荷冲击，就很可能造成穿罐事故。2015年7月京唐公司用24m3渣罐承载转炉洗炉渣后， 在运往渣处理工位途中发生了穿罐事故，烧坏了渣车电缆，导致设备停工达20 h 以上。

2.2 连铸大包铸余的影响

连铸大包铸余除了一部分钢渣之外，还含有钢液，两者温度都高于或接近铸钢的熔点，如果渣罐没有做特殊处理，在铸余量较大时，钢水直接接触渣罐本体，有可能熔蚀渣罐本体铸钢材料造成穿罐，或者部分熔蚀冷凝后与渣罐产生黏附性黏结，在翻罐处理时容易对渣罐造成损伤。

2.3 外在击打对渣罐的损伤

当渣罐和其中承装的钢渣发生黏结，导致不能正常翻罐时， 需要用液压锤连续击打帮助将渣罐内的渣子倒出，击打过程中的机械力以波的形式在渣罐内传递，并在局部形成叠加，造成渣罐的损伤。渣罐在工作过程中，主要直接和高温熔渣接触，并由于热态炉渣引起的温度热应力，致使渣罐产生各种缺陷从而失效。故在渣罐使用时应注意以下方面：

1、接渣时要规范操作，避免高温钢水、铁水注入罐内。

2、接渣时要严格控制渣罐净空，不得超高。铁轨运输渣罐确保其净空≥100mm。汽运渣罐须确保其净空≥350mm。

3、渣罐使用前内表面应喷刷防粘渣耐火涂料（如有必要，需同时铺垫干粉废渣）。

4、渣罐使用前要确保渣罐干燥，铸余用16m3渣罐使用前应进行烘烤预热，烘烤时间≥2小时。

5、日常渣灌周转数应满足生产需求，原则上渣罐使用周期应Q8次/日。

6、倒渣、清渣时不得撞击渣罐本体。

7、对于16m3渣罐（安装格栅的铸余罐、脱硫罐），精炼区、钢渣区、生技室要细化日常管理工作，要选罐分类使用。

3.渣罐的维护标准

3.1渣罐检测标准

渣罐在使用一定期限后，须通过专业手段对渣罐状态进行检测。

1、须对渣罐耳轴进行磨损检测及超声波探伤，其磨损量不低于原耳轴直径的3%；100%超声波探伤，探伤级别不低于JB/T 5000.14-1998Ⅲ级规定，探伤情况需纳入档案。

2、须对渣罐耳轴包与罐体交接部及耳轴包加强筋和罐体交接部进行100%着色探伤，探伤级别不低JB/T5000.14-1998Ⅲ级规定，探伤情况需纳入档案。

3.2渣罐修理要求

渣罐在使用过程中出现裂纹、变形等情形时，可视情况对其进行如下处理：

1、裂纹：采用火焰切割器切开裂纹，同时按裂纹的深度修出V型焊接坡口。采用CO2气体保护焊焊接焊缝，焊丝规格为：￠1.2mm，JQ.MG 50-6。或采用直流机，焊条选用J506，焊条应在350―400℃烘干1―2h，烘干的焊条应放在100-150℃保温筒（箱）内，随用随取，使用时注意保持干燥。渣罐缺陷处理完毕后需经行热处理，及时消除焊接应力。轻微裂纹长度

2、变形：不影响渣罐使用、倾翻的变形不用修复，影响倒渣的变形缺陷，可采用铁板对接方法保持平整过渡，不影响倒渣。渣罐缺陷处理完毕后需经行热处理，及时消除焊接应力。

3.3渣罐报废标准

渣罐有下列情形之一的，应予以报废：

1、渣罐吊耳损伤、磨损严重，强度校核后其安全系数低于3、耳轴无法更换或加强，此渣罐应报废。

2、渣罐在使用过程中，耳轴包与罐体交接部出现裂纹，修复后再次产生裂纹，且裂纹长度大于300mm，数量大于两条，此渣罐应报废。

3、渣罐尺寸在使用中受热应力、机械作用力造成变化，影响到渣罐的吊装、运输，此渣罐应报废。

4、渣罐在使用过程中因液态物凝固于渣罐里，无法清除，严重影响渣罐盛渣功能，此渣罐应报废。

5、渣罐本体出现放射性开裂，此渣罐应报废。

6、裂纹长度大于800mm，且为穿透性裂纹，此渣罐应报废。

7、渣罐修复成本超过渣罐费用的30%，此渣罐应报废。

4结语

在总结渣罐使用经验的的基础上， 结合部分理论及京唐公司的实际， 形成了一套完善的渣罐使用工艺规程，使渣罐的寿命得到了显著的提高，降低了生产的成本。■

作者简介：

李仕儒（1988.07-10）：男，汉族，河北唐山人，大学本科学历，首钢京唐钢铁联合有限责任公司，助理工程师，主要从事炼钢技术工作。