快换下水口-中间包的明日之星

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2023-04-24 12:57 李翔

中间包快换水口+方坯连铸的生产模式在中华大地上已经发展了25年。在此过程种，“连铸比”曾经一度成为冶金部评价中国钢铁行业发展水平的标准之一。而今，除了以近终成型为目的的铸件和以提供锻坯为目的的合金钢外，钢铁行业已经实现了全连铸。

连铸发展的过程，实际上是提高生产效率和成品率的过程。中间包的寿命从8小时提高到了现在的超过100小时，单流每小时过钢量则提高了三倍。这期间，如何提高快换上水口的寿命和结晶器的冷却能力是决定连铸生产效率的核心问题。而今，经过行业内外的齐心协力，中间包上水口和结晶器的性能目标都已实现。

那连铸体系未来的新星会出现在哪一个环节？

对于未来新星的判断将影响到许多钢铁企业和耐材承包企业的生存和发展。以中间包上水口为例，这一影响中间包寿命进而影响连铸机产能的瓶颈问题的解决在不同的企业得到的重视程度是不同的。有的钢铁企业足够重视，所以很快实现了三级螺纹钢的量产，乃至出现如“敬业蓝”这种品牌化效应。相比之下，有的螺纹钢生产企业直到2023年中间包寿命仍然只有24h。2016年，笔者有幸陪钢铁行业同仁考察莱芜钢铁--日照钢铁--宾鑫钢铁的60小时中包，考察之余大家对于长寿命中间包的推广各存己见。一晃七年后，过百小时的中包如雨后春笋般显现。令人不禁感慨：这真是一个日新月异的时代！

而今，世界范围内的经济萎靡，钢铁行业也深陷其中。钢铁企业亏损影响到耐火材料企业的生存----中间包耐材承包价格在成本线上下波动而竞标者却云集。山西某钢铁企业招标公告发出后，参与投标意向的企业竟然超过200家。如此激烈的竞争环境下，企业该如何生存？

答案是服务升级与技术降维打击。

在现有的模式种窥视未来的趋势并提前作好准备，是突出重围的法宝。那么未来中间包耐火材料的突破点在哪个方面呢？

答案是快换水口，即下滑快。下文中笔者将从1.钢材品质提升和保障/2.钢铁企业效率提高/3.耐材成本降低/4.氧化锆材料研究进展四个方面论述下滑快寿命提升的必要性和可行性。

1.螺纹钢品质升级离不开快换水口的升级

从2018年11月1日起开始实施的国家标准《钢筋混凝土用钢》，取消了335MPa级螺纹钢并增加了600MPa级螺纹钢（图1）。当下螺纹钢的主流是400MPa级螺纹钢（HRB400），而在保证建筑物强度的情况下，HRB600相比HRB400和HRB500分别可以减少44.4%和19.5%的钢筋用量。

建筑行业新标准.png

另一个值得特别关注的问题，是新标准关于金相组织的要求。钢筋的定义种特别强调了“其金相组织主要是铁素体加珠光体组织，不得有影响使用性能的其他组织（如基圆上出现的回火马氏体组织）存在”。这一条特别规定，是针对“假冒伪劣400MPa螺纹钢”的，即有的钢铁企业采用“穿水”工艺，以牺牲韧性的途径提高强度的做法。

在新标准的指导下，螺纹钢的升级方向明确：控制晶粒尺寸和夹杂物，提高微观组织结构的合理性。倘若能实现恒拉速，那么连铸连轧乃至无头轧制都将水到渠成，必将助力HRB600钢的生产。

截至笔者付梓，由陕钢集团创新研究院牵头，冶金工业规划研究院等单位共同起草的《钢筋混凝土用650MPa级热轧带肋钢筋》（T/SSEA 0275-2023）团体标准，获中国特钢企业协会批准，正式发布并实施。

2.走向高品质与高效率兼顾是钢铁行业发展的必然趋势

我们的钢铁企业在高品质与高效率的道路上一路高歌，到目前已经成长为世界连铸效率的排头兵。不仅如此，我们的转炉冶炼效率也出现了惊人的提高：据钢铁技术网的报道，2022年9月份，无锡新三洲钢铁50吨转炉在24小时内生产96炉钢，日产合格连铸坯5800吨。

效率成绩的全面取得和推广，将导致效率边际效应的下降，从业者对效率追逐的热度也会下降。但效率的提升为品质提升提供了基础保障。在普通品质钢种不盈利甚至亏损的业态下，产品升级产品是钢铁企业突出重围的不二选择。

3.快换水口寿命的提高将会大大降低耐材成本

中间包承包商的成本核算中，下滑快与上水口和包衬料成为耐材三大块。中间包使用寿命越长，下滑快的消耗量越大，而上水口和包衬的消耗是固定不变的。这种情况下，长寿命的下滑快将大幅度降低耐火材料成本。目前，小方坯用下滑快的平均寿命6-8h，赛莱欧的目标是将下滑块的寿命提高到20小时。带来的好处有：**，稳定钢水拉速；第二，降低下滑快的消耗量；第三，降低浸入式水口的消耗量；第四，有助于连铸自动化的实现。

4.达到精细陶瓷级别的锆心已经具备成熟的技术

青岛赛莱欧对于长寿命下滑块的开发可以追溯到2015年。在长期筹备中，我们不断精进，已经量产5.55密度（气孔率＜3.5%）（图2）的镁钇复合稳定氧化锆陶瓷制品。在此基础上又开发了密度5.65的材质（气孔率＜2%）（图3）。

量产的高密度下锆心.png