Устранение затяжки погружного стакана глиноземом при разливке стали

При разливке стали через шиберный затвор промежуточного ковша часто возникает проблема затяжки погружного стакана глиноземом (Al₂O₃). Это происходит из-за раскисления стали алюминием. Оксиды алюминия налипают на внутреннюю поверхность стакана, сужая проходное сечение. В результате падает скорость разливки, а иногда металл полностью перекрывается.

Практические методы устранения затяжки погружного стакана глиноземом при разливке стали в условиях сталеплавильного цеха

Первым признаком затяжки является снижение расхода аргона через продувочный узел. Давление в системе разливки начинает расти, а уровень металла в кристаллизаторе падает. Опытный оператор МНЛЗ замечает это в первые 10-15 секунд. Промедление ведет к аварийной остановке ручья.

Предложенная инструкция основана на практическом опыте работы с погружными стаканами кварцевой и высокоглиноземистой керамики. Все операции выполняются в строгой последовательности. Нарушение шагов может привести к прорыву металла или разрушению стакана.

Необходимые инструменты и материалы для прочистки шиберного затвора

• Манипулятор (штанга) с кислородной трубкой диаметром 6-8 мм — для прожигания пробки
• Кислородный баллон с редуктором (рабочее давление 3-5 атм)
• Защитный экран из асбестовой ткани — для экранирования теплового излучения
• Крюк для удаления корольков металла из зоны разливки
• Сменный наконечник из нержавеющей стали для кислородной трубки
• Средства индивидуальной защиты (СИЗ): костюм из термостойкой ткани, щиток сварщика, краги, ботинки с подноском
• Пневматический молоток (в крайнем случае — для механического разрушения гарнисажа)
• Зонд-щуп из графита для проверки проходимости канала
• Аргон (газ-носитель) с расходомером — для изменения режима продувки

Алгоритм действий при устранении затяжки стакана глиноземом

1. Диагностика типа затяжки. Определите плотность налипания. Если стрелка манометра аргона дергается — затяжка рыхлая. Если давление стабильно высокое — плотный гарнисаж. Это влияет на выбор метода: прожиг кислородом или механическая прочистка.
2. Сброс давления в системе разливки. Приоткройте шиберный затвор на 5-10 мм. Слейте 20-30 кг металла в аварийную емкость. Это снизит ферростатическое давление и уменьшит риск выплеска при прожиге.
3. Подача аргона через продувочный узел. Увеличьте расход аргона до 20-30 л/мин. Газ пройдет сквозь гарнисаж и создаст газовую рубашку. Это ослабит сцепление Al₂O₃ со стенками стакана.
4. Кислородный прожиг с контролем факела. Вставьте кислородную трубку в полость стакана на 200-300 мм. Откройте кислород на 3 секунды. Держите факел строго по оси канала. Пламя должно выходить из стакана, а не бить в стенку. При появлении искр (сгорание железа) — немедленно остановитесь.
5. Механическое расшатывание гарнисажа. Используйте графитовый зонд. Совершайте вращательные движения с амплитудой 5-10 градусов. Одновременно подавайте аргон через боковой штуцер стакана. Частицы глинозема вымываются потоком газа.
6. Восстановление уровня металла. После появления устойчивой струи верните уровень в кристаллизаторе до рабочей отметки (обычно 100-150 мм от верхнего среза). Затяните продувку аргоном до 15-20 л/мин.
7. Контроль состава шлака в ковше. Если затяжка повторилась в течение 5 минут — проверьте содержание Al₂O₃ в шлаковой смеси. Высокое содержание (более 30%) указывает на необходимость смены марки шлакообразующей смеси.
8. Аварийная замена стакана. При неудачном прожиге (разрушение огнеупора) немедленно перекройте шибер. Замените погружной стакан на новый. Старый стакан отправьте на экспертизу для выяснения природы корундовой затяжки.

Важно помнить, что прожиг кислородом — последняя мера. Кислород окисляет алюминий, растворенный в стали, что ухудшает качество металла. Рекомендуется сначала попробовать механическое воздействие (шаг 5) и усиление продувки аргоном. Статистика цеха показывает, что в 70% случаев затяжка устраняется без применения кислорода.

После каждого прожига проверяйте состояние внутренней полости стакана. Используйте переносной эндоскоп, если он доступен. Наличие трещин на огнеупоре недопустимо. При малейшем подозрении на разрушение керамики — останавливайте разливку. Лучше потерять 2 минуты на замену, чем 2 часа на ликвидацию прорыва металла.

Что такое затяжка погружного стакана глиноземом и почему она происходит?

Затяжка — это образование наростов (агломератов) глинозема (Al₂O₃) на внутренней стенке или в каналах погружного стакана. Это происходит из-за пересыщения стали корундовыми включениями, которые коагулируют и осаждаются на огнеупоре, особенно при низкой температуре или недостаточной раскисленности металла.

Какой способ удаления затяжки считается наиболее эффективным?

Наиболее действенный метод — продувка стакана аргоном через пористую вставку или боковое сопло. Подача инертного газа создает турбулентное движение металла у стенок, что препятствует оседанию частиц глинозема и смывает уже образовавшийся нарост. Эффективность достигает 80-85% при корректном расходе газа (обычно 2–10 л/мин).

Можно ли прожечь затяжку кислородом, и какие риски это несет?

Да, это аварийный метод — подача кислорода через трубку для прожига. Однако он крайне рискован: активное окисление повреждает футеровку стакана, приводит к его перегреву и растрескиванию, а также резко повышает содержание кислорода в стали, что ухудшает качество металла. Рекомендуется только для крайних случаев, если остановка разливки неизбежна.

Как предотвратить затяжку на этапе подготовки к разливке?

Ключевые меры: 1) предварительный разогрев стакана до 1100–1200°C (уменьшает термический шок и кристаллизацию шлака); 2) использование качественного огнеупора с низкой смачиваемостью к глинозему (например, с добавками ZrO₂ или углерода); 3) оптимизация скорости разливки — слишком низкая скорость способствует осаждению включений.

Может ли химический состав стали влиять на скорость образования затяжки?

Да, критично. Высокое содержание алюминия (>0,02%) и низкое содержание кальция в стали увеличивают риск затяжки. Кальций модифицирует глинозем, переводя его в жидкие алюминаты кальция, которые не налипают на стенки стакана. Рекомендуется поддерживать соотношение Ca/Al на уровне 0,1–0,2 для снижения количества твердых корундовых включений.