常見(jiàn)圓坯連鑄漏鋼原因及預(yù)防措施

1、常見(jiàn)圓坯連鑄漏鋼原因及預(yù)防措施楊文明胡茂會(huì)賈寧波易良剛攀鋼集團(tuán)成都鋼研有限公司摘要：本文通過(guò)漏鋼形貌的分析和漏鋼坯殼的解剖，結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，分析漏鋼原因，提出解決措施。0前言連鑄生產(chǎn)過(guò)程中所發(fā)生的事故，受損害最大的是漏鋼，漏鋼會(huì)造成設(shè)備的損壞，連鑄停機(jī)，生產(chǎn)被迫中斷，直接影響連鑄機(jī)的產(chǎn)量，降低經(jīng)濟(jì)效益。因此，在組織生產(chǎn)中應(yīng)千方百計(jì)來(lái)避免連鑄漏鋼事故的發(fā)生。1生產(chǎn)工藝攀成鋼公司電爐煉鋼廠(chǎng)為搬遷改造工程，引進(jìn)德國(guó)西門(mén)子70t高阻抗超高功率電弧爐+LF+VD+三流圓坯連鑄機(jī)的生產(chǎn)工藝。三流圓坯連鑄機(jī)為弧型連鑄機(jī)，弧形半徑R=12m,流間距L=1700mm,結(jié)晶器銅管長(zhǎng)度700mm,單錐度（0.

2、9-1.4%）結(jié)晶器，采用長(zhǎng)水口（吹A(chǔ)r）保護(hù)+浸入式水口（保護(hù)渣）澆注，中間包通過(guò)塞棒控制注流，二冷氣霧冷卻。主要生產(chǎn)規(guī)格為220mm,280mm、350mm和388mm、430mm的圓坯，相應(yīng)規(guī)格目標(biāo)拉速分別為1.25、0.90、0.55、0.45、0.36m/min。最常見(jiàn)的漏鋼規(guī)格是：220mm和350mm規(guī)格，2010年1-6月，所有規(guī)格的鋼種白綜合漏鋼率0.61%,350mm規(guī)格澆鑄低碳鋼180爐，發(fā)生漏鋼13次，漏鋼率為2.41%。2常見(jiàn)漏鋼形貌從漏鋼形貌上可將圓坯的漏鋼分為3種：1、裂紋漏鋼2、粘結(jié)漏鋼3、夾渣漏鋼，我公司最常見(jiàn)的漏鋼是裂紋漏鋼，約占總漏鋼的80%以上。2.1

3、夾渣漏鋼夾渣漏鋼的漏鋼口呈圓形，直徑10mm左右。夾渣一般發(fā)生在皮下3-5mm,夾渣的直徑3-5mm,也呈圓形。2.2 粘結(jié)漏鋼粘結(jié)漏鋼的漏鋼口呈橢圓形或V形或鋸齒形，漏口偏大，一般發(fā)生在澆鑄前期，特別是第一爐鋼。2.3 裂紋漏鋼裂紋漏鋼漏口縱向破裂，長(zhǎng)度500-1000mm,漏口最寬處可達(dá)50mm。從漏鋼口往上延伸可以看見(jiàn)有裂紋，且多數(shù)伴隨凹陷產(chǎn)生。3漏鋼成因3.1 夾渣漏鋼出結(jié)晶器時(shí)，夾渣處鑄坯鋼質(zhì)坯殼較薄，且強(qiáng)度低，經(jīng)受不住鋼水的靜壓產(chǎn)生漏鋼。由于鋼水對(duì)漏鋼口的沖刷，漏鋼口尺寸變大。夾渣分為夾結(jié)晶器保護(hù)法和夾中間包覆蓋劑渣（或大包渣）。一般卷入結(jié)晶器渣的可能性大，主要是結(jié)晶器液位波動(dòng)大，

4、還有一些操作工喜歡經(jīng)常挑渣圈。這樣容易將燒結(jié)層的保護(hù)法帶入初期凝固的坯殼。在一些低倍樣經(jīng)酸洗后偶有發(fā)現(xiàn)卷渣的，從低倍圖上可發(fā)現(xiàn)鑄坯邊沿有直徑5mm的圓形夾渣（見(jiàn)圖1）,經(jīng)過(guò)電鏡掃描（見(jiàn)圖2）成分為表1:圖1:圓坯夾渣低倍圖圖2夾渣電鏡掃描圖表1:夾渣處電鏡掃描化學(xué)元素及含量（%）喈圖ONaAlSiCaTiMnFe喈圖136.873.073.8620.4924.777.193.75喈圖245.694.3114.7524.1111.15喈圖349.622.963.9516.5217.481.195.32.99表2:澆鑄該鋼種使用的保護(hù)法的成分（%）TCSOAl2OCaOERO+I2OF-11.33

5、2.58.133.74.52.50.18譜圖中有保護(hù)法特有的成分Na元素，譜圖中的成分與連鑄保護(hù)法的成分（見(jiàn)表2）接近，可以判定鑄坯卷入了結(jié)晶器保護(hù)法。另一種卷渣就是結(jié)晶器內(nèi)卷入中間包（或大包）的液渣，由于操作不精心，大包下渣或中間包液位低于要求值而產(chǎn)生卷渣，這種卷渣最容易發(fā)生漏鋼事故，應(yīng)該堅(jiān)決杜絕，可以上大包下渣預(yù)警設(shè)備和嚴(yán)格執(zhí)行連澆爐次中間包液位大于400mm的規(guī)定，如果連澆爐次多，爐渣占的高度增加，相應(yīng)增加澆鑄中間包液位高度。3.2 粘結(jié)漏鋼由于結(jié)晶器液面的波動(dòng)，彎月面的凝固殼與銅板之間沒(méi)有液渣，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生粘結(jié)。當(dāng)拉坯時(shí)摩擦阻力增大，粘結(jié)處被拉斷，并向下和兩邊擴(kuò)大，到達(dá)結(jié)晶器口就發(fā)生漏鋼

6、1。發(fā)生粘結(jié)漏鋼的原因：1）結(jié)晶器保護(hù)渣Al2O3含量高、粘度大、液渣結(jié)殼等使渣子的流動(dòng)性差，不易流入鑄坯與銅板之間形成潤(rùn)滑渣膜。2）異常情況下的高拉速。如液面波動(dòng)時(shí)的高拉速，鋼水溫度較低的高拉速。3）結(jié)晶器液面波動(dòng)較大，如：拉引錠桿時(shí)，鑄坯發(fā)生聳動(dòng)、水口偏流、更換鋼包時(shí)水口凝結(jié)等會(huì)引起液面波動(dòng)。措施：1）監(jiān)視保護(hù)法的使用狀況，確保保護(hù)法有良好性能，如：測(cè)量結(jié)晶器液渣層厚度經(jīng)常保持在10m-15mm。保護(hù)法消耗大于0.6kg/t。2）提高操作水平，控制液面波動(dòng)。3）確保合適的拉速，拉速變化幅度要小，升降拉速幅度以0.05m/min為宜。3.3 裂紋漏鋼3.3.1 縱裂漏鋼的形貌對(duì)部分凹陷、縱裂

7、漏鋼后的坯殼進(jìn)行了剖析，發(fā)現(xiàn)大部分有如下規(guī)律：（1）通常在同一圓周上只有一條凹陷，凹陷貫穿整支鑄坯，凝固收縮率較大的鋼種如：L245NCS、X60、Gr.6等同一圓周上有2-4條凹陷，凹陷深度較深2-3mm,長(zhǎng)度較長(zhǎng)3-5m0（2）通常裂紋伴隨凹陷產(chǎn)生，長(zhǎng)度一般在30-50mm,有直線(xiàn)裂紋，也有曲線(xiàn)裂紋，裂紋內(nèi)有液渣膜，嚴(yán)重時(shí)，產(chǎn)生裂紋漏鋼。(3)漏鋼多發(fā)生在280mm、35cmm的斷面上。(4)從漏鋼的種類(lèi)看：主要是低碳系列鋼種，漏鋼一般發(fā)生在出結(jié)晶器100-400mm的地方，主要是內(nèi)弧或內(nèi)弧左右22.5度角范圍。3.3.2 縱裂漏鋼的坯殼剖析鋼水澆入結(jié)晶器后凝固坯殼生長(zhǎng)的厚度和均勻性對(duì)漏鋼

8、有重要影響，為了了解結(jié)晶器內(nèi)鋼水凝固規(guī)律，利用拉漏坯殼沿結(jié)晶器高度每隔100mm鋸開(kāi)，測(cè)定橫斷面坯殼厚度。在漏口處或緊挨漏口處下方截鋸一個(gè)完整的圓，在圓的各個(gè)方向角上測(cè)量坯殼厚度對(duì)了解漏鋼原因起到幫助的作用。50505022113le度厚殼坯固凝0100200300400500600700800距結(jié)晶器液面的距離（mm圖4:350mm規(guī)格Gr.6鋼圖3:280mm規(guī)格20#鋼凝固初期坯殼凝固初期坯厚度厚度0100200300400500600700800距結(jié)晶器液面的距離（mme測(cè)e計(jì)050505032211本度厚殼坯固凝圖5:350mm規(guī)格B鋼凝固初期坯厚度從圖3-圖5可以發(fā)現(xiàn)這樣的規(guī)律：在

9、凝固前期鑄坯凝固殼厚度實(shí)際測(cè)量值與計(jì)算值吻合較好，在距結(jié)晶器液面500mm或600mm后坯殼厚度逐漸降低,到距結(jié)晶器液面800mm時(shí)漏鋼。一般鑄坯坯殼厚度減薄發(fā)生在結(jié)晶器內(nèi)弧末端，出結(jié)晶器后坯殼減薄速度加快，在足輾段和二冷一段之間發(fā)生漏鋼。在漏口處或緊挨漏口處下方截鋸一個(gè)完整的圓測(cè)量各方向的的厚度見(jiàn)表3:表3:漏鋼口圓周各方向測(cè)量的厚度值規(guī)鋼內(nèi)內(nèi)弧左內(nèi)弧右內(nèi)弧內(nèi)弧內(nèi)弧內(nèi)弧內(nèi)弧內(nèi)弧外格種弧22.522.5左4545左90右90左135右135弧2802011.022.018.016.022.013.021.022.020.024.0350Gr.615.515.531.027.525.524.02

10、6.526.533.033.0350B12.525.520.520.527.526.523.023.023.023.0鑄坯在凝固前期坯殼生長(zhǎng)速度是不一樣的，一般情況下，凝固前期的外弧坯殼生產(chǎn)速度大于內(nèi)弧，主要原因是本身結(jié)晶器銅管設(shè)計(jì)造成，結(jié)晶器銅管設(shè)計(jì)成弧形結(jié)晶器鋼水總體的重心向外弧側(cè)靠，在外部結(jié)晶器水冷卻條件同等的條件下，鑄坯始終緊靠外弧，冷卻強(qiáng)度大于內(nèi)弧，外弧坯殼生長(zhǎng)速度大于內(nèi)弧。所以常見(jiàn)的漏鋼發(fā)生在內(nèi)弧。由圖3-圖5、表3可以看出，超過(guò)距結(jié)晶器液面500mm或600mm坯殼縱向上生長(zhǎng)速率與計(jì)算生長(zhǎng)速率不一致，而在同一圓周上鑄坯的生長(zhǎng)速率也不均勻。鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)前500-600mm鑄坯縱向

11、上實(shí)際生長(zhǎng)速率與理論計(jì)算的一致，超過(guò)600mm后，內(nèi)弧鑄坯表面與結(jié)晶器銅管間的間隙大于外弧鑄坯表面與結(jié)晶器銅管間的間隙外弧鑄坯坯殼厚度繼續(xù)增加，內(nèi)弧由于鑄坯凝固潛熱回溫鑄坯卻開(kāi)始減薄，出結(jié)晶器后，若足輾段冷卻效果不好，在鋼水靜壓力下，鋼水在鑄坯坯殼薄弱處漏鋼。3.3.3 解決措施3.3.4 晶器長(zhǎng)度，由圖3-圖5可以看出，結(jié)晶器的冷卻強(qiáng)度大于出結(jié)晶器二冷氣霧水冷的冷卻強(qiáng)度，增加結(jié)晶器長(zhǎng)度至780-800mm既能保證出結(jié)晶器坯殼厚度大于最小漏鋼厚度，也能提高拉速提高產(chǎn)能20%以上。以350mm規(guī)格為例，現(xiàn)在的目標(biāo)拉速0.55m/min,而同行業(yè)拉速基本在0.70m/min左右，按此計(jì)算可提高產(chǎn)能27%02）使用拋物線(xiàn)或多錐度結(jié)晶器銅管，根據(jù)結(jié)晶器凝固坯殼厚度凝固平方根定律1：e=kt1/2可以看出鑄坯的凝固厚度與時(shí)間呈拋物線(xiàn)關(guān)系，所以將結(jié)晶器銅管制成物線(xiàn)將更符合凝固定律，根據(jù)圖3-圖5可以看出：在凝固前期鋼水凝固收縮體積大，錐度大，凝固后期鋼水凝固收縮速度降低，錐度小，將結(jié)晶器銅管制成拋物線(xiàn)或多錐度比單錐度更科學(xué)，更適應(yīng)生產(chǎn)。我公司試驗(yàn)了3支拋物線(xiàn)結(jié)晶器銅管，在線(xiàn)與其它兩流單錐度結(jié)晶器進(jìn)行對(duì)比，在通鋼量11000t的情況下，拋物線(xiàn)結(jié)晶器沒(méi)有發(fā)生漏鋼事故；單錐度結(jié)晶器銅管漏鋼率為:1.8%3）控制過(guò)熱度或降低拉速。4）二冷一段采用大壓力大流量水冷噴嘴，讓黏附在鑄坯表面的