黃 平

(攀鋼提釩煉鋼廠,四川攀枝花617062)

攀鋼方圓坯鑄機(jī)漏鋼事故原因分析及控制措施

黃 平

(攀鋼提釩煉鋼廠,四川攀枝花617062)

闡述了攀鋼方圓坯連鑄機(jī)漏鋼的類型及特征,找出了發(fā)生漏鋼的主要原因。通過優(yōu)化操作,制定相應(yīng)的漏鋼預(yù)防措施,有效地控制了攀鋼方圓坯連鑄機(jī)漏鋼事故。

方圓坯;連鑄;漏鋼;原因分析;控制措施

1 引言

漏鋼事故是連鑄生產(chǎn)中最嚴(yán)重的事故之一,高漏鋼率直接造成了連鑄機(jī)設(shè)備的損壞、生產(chǎn)中斷,降低鑄機(jī)作業(yè)率和臺(tái)時(shí)產(chǎn)量,增加職工勞動(dòng)強(qiáng)度,嚴(yán)重干擾了生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行,漏鋼事故已成為制約連鑄機(jī)降本增效、生產(chǎn)穩(wěn)定順行的瓶頸。攀鋼方圓坯連鑄機(jī)自2009年10月投產(chǎn)以來,漏鋼率一直居高不下,2010年、2011年月漏鋼事故分別為3.2次、4次。為降低方圓坯鑄機(jī)漏鋼事故,我們對(duì)方圓坯鑄機(jī)投產(chǎn)后漏鋼事故進(jìn)行分析總結(jié),找出了漏鋼的主要原因,并制定了相應(yīng)的控制措施,使方圓坯鑄機(jī)漏鋼事故得到有效控制。

2 攀鋼方圓坯鑄機(jī)工藝參數(shù)及特點(diǎn)

2.1 攀鋼方圓坯連鑄機(jī)工藝參數(shù)

攀鋼方圓坯連鑄機(jī)工藝參數(shù)見表1所示。

2.2 方圓坯連鑄機(jī)主要特點(diǎn)

相對(duì)攀鋼1#方坯連鑄機(jī)來說,就可能導(dǎo)致鑄機(jī)漏鋼的原因方面,方圓坯鑄機(jī)的主要特點(diǎn)見表2。

表1 攀鋼方圓坯連鑄機(jī)主要工藝參數(shù)

表2 攀鋼方圓坯鑄機(jī)與1#方坯連鑄機(jī)主要參數(shù)對(duì)比表

3 攀鋼方圓坯鑄機(jī)常見漏鋼原因分析[1,2]

3.1 開澆漏鋼原因分析

開澆漏鋼一般發(fā)生在拉矯機(jī)起步1min以內(nèi),漏鋼部位集中在結(jié)晶器內(nèi)部和出結(jié)晶器下口到夾持段2#輥之間。影響開澆漏鋼的主要原因如下。

(1)引錠頭未封堵好。冷卻鐵屑和鋼筋的數(shù)量不足導(dǎo)致開澆鋼水未充分凝固,引錠頭的強(qiáng)度不足,在拉矯力的作用下拉裂漏鋼;冷卻鋼筋的擺放不均勻,局部鋼筋過多或過少,過多部位導(dǎo)致鋼水填充不充分,形成局部“搭橋”現(xiàn)象,“搭橋”處強(qiáng)度不足,鋼筋過少部位也會(huì)出現(xiàn)局部強(qiáng)度不足,導(dǎo)致拉裂漏鋼。

(2)鋼水過熱度高,出苗時(shí)間不足。結(jié)晶器初生坯殼較薄,強(qiáng)度不足,在拉矯力和鋼水靜壓力作用下容易漏鋼。

(3)開澆時(shí)塞棒控流不好。開澆第一次的鋼流過大,會(huì)沖散封引錠的鋼筋、鐵屑;鋼流過小,鋼水對(duì)冷卻鋼筋的填充不充分,局部鋼筋“搭橋”強(qiáng)度降低。

(4)換包停機(jī)時(shí)間過長,坯殼收縮過度,縫隙過大。

3.2 卷渣漏鋼原因分析

卷渣漏鋼發(fā)生在澆注過程中,主要是結(jié)晶器保護(hù)渣、水口結(jié)瘤物等外來大型夾雜物卷入結(jié)晶器初生坯殼,坯殼傳熱受到影響,卷渣部位坯殼薄,隨著液心長度增加,鋼水靜壓力增大,將初生坯殼壓破漏鋼(典型卷渣漏鋼形貌如圖1),卷渣漏鋼的主要原因有:

圖1 卷渣漏鋼坯殼

(1)結(jié)晶器液位出現(xiàn)較大波動(dòng),保護(hù)渣渣條卷入初生坯殼。澆注含有[Als]的鋼種,鋼水中大量Al2O3夾雜在浸入式水口內(nèi)腔結(jié)瘤,導(dǎo)致澆注困難,結(jié)晶器液位波動(dòng)大;手動(dòng)壓鋼時(shí),受斷面小、拉速高等影響,結(jié)晶器液面未壓穩(wěn)。結(jié)晶器液位波動(dòng)大導(dǎo)致漏鋼時(shí)結(jié)晶器液位曲線如圖2。

(2)鋼水夾雜物多,富集在浸入式水口外壁,形成“結(jié)瘤”,瘤子一旦脫落卷入初生坯殼。

(3)浸入式水口裂紋或下步斷裂,鋼流發(fā)生偏流,保護(hù)渣或夾雜物卷入初生坯殼。

圖2 鋼結(jié)晶器液位波動(dòng)情況

3.3 裂紋漏鋼原因分析

裂紋漏鋼發(fā)生在澆注過程中,主要是局部初生坯殼在結(jié)晶器內(nèi)形成裂紋,并隨著澆注長度的增加逐漸擴(kuò)展,達(dá)到一定程度,鋼水就會(huì)漏出(典型裂紋漏鋼形貌如圖3),裂紋漏鋼的主要原因如下。

圖3 裂紋漏鋼典型形貌

(1)鋼水過熱度高,初生坯殼薄,強(qiáng)度不足,在拉矯力、熱應(yīng)力、鋼水靜壓力、摩擦力等力的作用下形成局部裂紋。

(2)鋼水成分的影響。特別是[C]含量在0.09%～0.17%的鋼種,在包晶區(qū)液相凝固時(shí)的體積收縮達(dá)3.5%～4%,高溫下發(fā)生δ→γ轉(zhuǎn)變時(shí)線收縮達(dá)0.38%,由于發(fā)生包晶反應(yīng)時(shí)凝固收縮量大,坯殼與結(jié)晶器壁間過早形成氣隙,降低了凝固坯殼向結(jié)晶器的傳熱速率,而且結(jié)晶器內(nèi)氣隙的產(chǎn)生是不均勻的,導(dǎo)致熱流的不均勻和坯殼生長的不均勻,造成凝固坯殼內(nèi)的溫度梯度和應(yīng)力梯度分布不均勻,這促進(jìn)了縱裂紋的形成,成為漏鋼的起源。圖4為包晶鋼漏鋼后坯殼生長情況。

圖4 裂紋漏鋼坯殼生長形貌

(3)浸入式水口不對(duì)中或鋼水可澆性差,結(jié)晶器內(nèi)鋼水偏流嚴(yán)重,局部初生坯殼受到鋼流沖擊變薄,容易產(chǎn)生裂紋。

(4)鑄機(jī)拉速過高,與鋼種、溫度等不匹配,升降速過快和頻繁,出生坯殼容易產(chǎn)生裂紋。

(5)保護(hù)渣性能不好,結(jié)晶器銅板壁和初生坯殼之間潤滑不良,容易導(dǎo)致局部產(chǎn)生裂紋。

(6)結(jié)晶器和夾持段對(duì)中、對(duì)弧不好,結(jié)晶器銅板彎月面處鍍層脫落。

3.4 粘結(jié)漏鋼原因分析

粘結(jié)漏鋼主要是結(jié)晶器彎月面處初生坯殼和結(jié)晶器銅板發(fā)生粘連,將初生坯殼拉裂形成二次坯殼,局部坯殼薄,出結(jié)晶器后承受不了鋼水靜壓力導(dǎo)致漏鋼,導(dǎo)致粘結(jié)漏鋼的主要原因有:

(1)結(jié)晶器保護(hù)渣性能不好,初生坯殼和結(jié)晶器銅板之間得不到保護(hù)渣及時(shí)有效的補(bǔ)充、潤滑,導(dǎo)致坯殼和結(jié)晶器銅板粘結(jié)。

(2)鋼水純凈度不高。一方面大量夾雜進(jìn)入保護(hù)渣,改變保護(hù)渣的性能;另一方面夾雜物富集在浸入式水口內(nèi)壁和外壁,影響鋼水流場(chǎng),保護(hù)渣化渣受到影響,鋼水結(jié)瘤現(xiàn)象如圖5。

圖5 水口結(jié)瘤情況

(3)結(jié)晶器保護(hù)渣加入過厚或過薄,保護(hù)渣三層結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定或遭到破壞。過厚導(dǎo)致保護(hù)渣形成的過大渣條不易發(fā)現(xiàn)而未及時(shí)清理影響液渣的流入;過薄導(dǎo)致保護(hù)渣液渣少,不能滿足鑄機(jī)正常消耗需要。

(4)浸入式水口對(duì)中不好,結(jié)晶器鋼水偏流嚴(yán)重,保護(hù)渣流入不均勻,局部坯殼潤滑受到影響發(fā)生粘結(jié),水口不對(duì)中可見圖6。

(5)鋼水溫度低,拉速高,保護(hù)渣熔化性能不好,跟不上拉速需要,初生坯殼和結(jié)晶器銅板之間縫隙得不到保護(hù)渣及時(shí)補(bǔ)充。

(6)結(jié)晶器電磁攪拌效果不好或未投用,結(jié)晶器銅板鍍層脫落。

4 攀鋼方圓坯鑄機(jī)漏鋼事故控制措施

4.1 開澆漏鋼控制措施[3]

(1)引錠頭定位在距結(jié)晶器上口700mm～750mm處,保證冷卻鋼筋干燥,無油污,鐵屑厚度為2mm～3mm且均勻鋪放,冷卻鋼筋數(shù)量在350±50根且均勻放置,引錠堵好后應(yīng)在20min鐘內(nèi)開澆,換包開澆停機(jī)時(shí)間控制在7min以內(nèi)。

(2)開澆第一次鋼水應(yīng)合適,淹沒結(jié)晶器內(nèi)冷卻鋼筋為宜,當(dāng)結(jié)晶器液位達(dá)到距結(jié)晶器上口170mm～200mm時(shí)起步,出苗時(shí)間控制在20s～35s之間。

圖6 水口不對(duì)中情況

(3)鋼水溫度控制在30℃～40℃為最佳,溫度高適當(dāng)延長出苗時(shí)間,起步后拉速適當(dāng)緩慢上升。

4.2 卷渣漏鋼控制措施[4,5]

(1)加強(qiáng)結(jié)晶器液位自動(dòng)控制系統(tǒng)的使用、維護(hù),確保液位穩(wěn)定。

(2)提高鋼水純凈度和可澆性。延長鋼水精煉處理時(shí)軟吹氬時(shí)間,保證出站前軟吹氬時(shí)間≥6min;部分鋼種如HRB335、HRB400、20、45、B1等鋼種采用BaCaSi脫氧,適當(dāng)喂Al線;Fe-Al脫氧和鋼種有Als要求的鋼種,Al的加入盡量早,以讓Al2O3夾雜盡早上浮。

(3)浸入式水口裂紋或穿孔,該流應(yīng)立即終澆。

(4)液位波動(dòng)大時(shí)采取必要的降速措施。液位波動(dòng)大于設(shè)定值的±10%時(shí),鑄機(jī)拉速對(duì)應(yīng)降至1.0m/min以下。

4.3 裂紋漏鋼控制措施[6,7]

(1)對(duì)于[C]含量在0.09%～0.17%的包晶鋼種,方坯斷面按拉速≤1.4m/min控制,圓坯斷面按拉速≤1.5m/min控制,防止發(fā)生包晶反應(yīng)時(shí)初生坯殼不均勻,局部坯殼過薄承受不了鋼水靜壓力產(chǎn)生裂紋?？刂其撍疁囟?確保中包鋼水過熱度在15℃～30℃范圍,當(dāng)過熱度超標(biāo)時(shí),必須降低拉速,防止鋼水溫度高,初生坯殼薄,強(qiáng)度不足,在拉坯過程中初生坯殼形成裂紋漏鋼。

(2)加強(qiáng)結(jié)晶器保護(hù)渣性能的監(jiān)控,根據(jù)方圓坯鑄機(jī)鋼種特點(diǎn),斷面不同,將方圓坯鑄機(jī)保護(hù)渣大致分為方坯包晶鋼保護(hù)渣(牌號(hào)為PF-B)、方坯中碳鋼保護(hù)渣(牌號(hào)為PFZ)、圓坯包晶鋼保護(hù)渣(牌號(hào)為PY-B)、圓坯中碳鋼保護(hù)渣(牌號(hào)為PY-Z)、其它用途保護(hù)渣。除監(jiān)控保護(hù)渣理化指標(biāo)合格外,還要重點(diǎn)監(jiān)控使用情況,包括渣耗、鋪展性、液渣厚度、結(jié)渣條情況等,防止因結(jié)晶器保護(hù)渣性能不良導(dǎo)致潤滑不好從而導(dǎo)致初生坯殼局部裂紋而漏鋼。

(3)浸入式水口嚴(yán)格對(duì)中,東西側(cè)的距離≤±2mm,提高鋼水純凈度,防止水口內(nèi)腔結(jié)瘤導(dǎo)致鋼水偏流,初生坯殼局部過薄形成裂紋而漏鋼。

(4)加強(qiáng)結(jié)晶器和夾持段的對(duì)弧、對(duì)中,確保結(jié)晶器和夾持段對(duì)弧相差≤0.1mm,對(duì)中相差≤0.3mm,防止因?qū)?、?duì)中不好導(dǎo)致初生坯殼裂紋而漏鋼。

4.4 粘結(jié)漏鋼控制措施[8]

(1)加強(qiáng)結(jié)晶器保護(hù)渣性能的監(jiān)控,除監(jiān)控保護(hù)渣理化指標(biāo)合格外,還要重點(diǎn)監(jiān)控使用情況,包括渣耗、鋪展性、液渣厚度、結(jié)渣條情況等,防止因結(jié)晶器保護(hù)渣性能不良導(dǎo)致潤滑不好;澆注過程中,要及時(shí)清理結(jié)晶器四周過大渣條,防止渣條影響保護(hù)渣液渣的流入;保護(hù)渣的加入要做到“少加、勤加、均勻加入”,粉渣層厚度控制在10mm左右,防止結(jié)晶器保護(hù)渣過厚或過薄,防止初生坯殼與結(jié)晶器銅板發(fā)生粘連而漏鋼。

(2)嚴(yán)格控制好鋼水過程溫度,確保合適的澆注過熱度,鋼水溫度過低時(shí)應(yīng)及時(shí)返鋼,更換新鋼水,防止溫度過低影響保護(hù)渣的熔化和性能而導(dǎo)致坯殼粘結(jié)。加強(qiáng)鋼水精煉,提高鋼水純凈度,避免鋼水中過多夾雜物進(jìn)入保護(hù)渣導(dǎo)致保護(hù)渣性能變差,同時(shí)防止鋼水中夾雜物富集在水口外壁導(dǎo)致水口“漲大”,影響水口出口的鋼水和結(jié)晶器最上層鋼水熱交換,防止因鋼水純凈度引起的粘結(jié)漏鋼。

(3)加強(qiáng)結(jié)晶器狀況監(jiān)控,發(fā)現(xiàn)結(jié)晶器壁“冒坯殼”時(shí)應(yīng)立即停止拉矯機(jī),停機(jī)1min后再緩慢升速至正常拉速,升速速率≤0.2m/min。

(4)距結(jié)晶器銅板傷口300mm以內(nèi)不得有鍍層脫落、裂紋等缺陷,結(jié)晶器過鋼量按圓坯結(jié)晶器≤5 000t,方坯結(jié)晶器≤6 000t控制。結(jié)晶器電攪投運(yùn)3.3HZ,300A～380A,未投運(yùn)電磁攪拌的流次拉速在目標(biāo)拉速的基礎(chǔ)上降低0.2m/min～0.3m/min。

5 攀鋼方圓坯鑄機(jī)漏鋼控制效果

2010年至2013年攀鋼方圓坯鑄機(jī)年漏鋼次數(shù)情況如圖7。

由圖7可知,2011年前攀鋼方圓坯鑄機(jī)漏鋼事故較多,2012年后,漏鋼事故得到明顯控制,2012、2013年漏鋼次數(shù)為13次、8次。

圖7 2010年至2013年攀鋼方圓坯鑄機(jī)漏鋼次數(shù)

6 結(jié)語

控制鋼水澆注溫度,做到溫度與拉速匹配;提高鋼水純凈度,減少鋼水夾雜物對(duì)保護(hù)渣、水口結(jié)瘤、結(jié)晶器液位波動(dòng)的影響;合理可控的保護(hù)渣指標(biāo);良好的設(shè)備狀況等方面是防止漏鋼發(fā)生的前提保證。操作方面,加強(qiáng)結(jié)晶器液面監(jiān)控,嚴(yán)格執(zhí)行堵引錠制度和出苗制度,加強(qiáng)結(jié)晶器保護(hù)渣的加入等操作,是控制方圓坯鑄機(jī)漏鋼的關(guān)鍵。

[1] 葉途明,肖衛(wèi)軍,何金平,等.方坯連鑄機(jī)漏鋼原因分析及改進(jìn)措施[J].煉鋼,2009(2):12-15.

[2] 胡洵璞,劉遠(yuǎn)巖.連鑄坯漏鋼原因分析及預(yù)防措施[J].鋼鐵釩鈦,2004(2):10-14.

[3] 廖利輝,孫云虎.控制開澆引錠頭漏鋼的工藝改進(jìn)[J].鋼鐵研究,2003(5):17-20.

[4] 朱苗勇,王軍,雷洪,等.連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼水卷渣的機(jī)理與控制[J].鞍鋼技術(shù),2005(2):1-4.

[5] 雷洪,許海虹,朱苗勇,等.高拉速結(jié)晶器內(nèi)渣金界面行為及卷渣控制研究[C].第六屆連續(xù)鑄鋼全國學(xué)術(shù)會(huì)議論文集,1999:162-166.

[6] 吳華民,劉秀麗,盧紅玉.連鑄小方坯角部縱裂紋及角部縱裂漏鋼的成因及防止措施[J].連鑄,2004(5):20-21.

[7] 黃彥飛,丁立營,劉光峰,等.小方坯角部縱裂漏鋼的成因與控制[J].山東冶金,2006(4): 13-14.

[8] 郭耀榮,趙麗,王繼松,等.結(jié)晶器粘結(jié)影響因素分析及改進(jìn)措施[J].山東冶金,2013(5):13-17.

圖4 快分系統(tǒng)故障次數(shù)

通過以上措施,攀鋼的鋼水成分精度合格率得到較大提高,其合格率情況見表6,從表6與表1對(duì)比看,改進(jìn)后的鋼水成分精度合格率均達(dá)到了90%以上,較之前大幅提高。

表6 改進(jìn)后的攀鋼鋼水成分精度控制情況

6 結(jié)論

(1)穩(wěn)定轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制,提高了終點(diǎn)C含量;開發(fā)鋼水精煉調(diào)渣劑,降低了鋼包渣的氧化性;合理分?jǐn)偤辖鸹蝿?wù),減少了RH的合金加入量;加強(qiáng)快分系統(tǒng)維護(hù),減少了故障,為成分準(zhǔn)確控制創(chuàng)造了條件。

(2)通過以上措施的實(shí)施,進(jìn)一步提高了攀鋼鋼水成分精度控制水平,中高碳鋼成分精度由之前的83.49%提高至94.28%,低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼成分精度均達(dá)到90%以上,超低碳鋼C含量成分精度由之前的82.12%提高至91.53%。

參考文獻(xiàn):

[1] 黃道鑫.提釩煉鋼[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2000.

[2] 黃德勝,李盛,陳靚,等.攀鋼120t轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制工藝優(yōu)化實(shí)踐[C].第三屆轉(zhuǎn)爐煉鋼學(xué)術(shù)會(huì)議論文集.成都:中國金屬學(xué)會(huì),2010:35-37.

[3] 劉洪波,孟凡玉,孫慶,等.提高精煉效率工藝改進(jìn)與應(yīng)用[C].第十屆煉鋼學(xué)術(shù)會(huì)議論文集.北京:中國金屬學(xué)會(huì),2008:258-262.

Reason Analysis and Control Measures of Break-out of PZH Steel Square/Round Billet Continuous Casting

HUANG Ping
(Vanadium Recovery&Steelmaking Plant of PZH Steel,Panzhihua 617062,Sichuan,China)

Described the types and characteristics of Break-out Of PZHSteel square/round billet continuous casting,had found out the main cause of Sticking Break-out.By optimizing operations,develop appropriate preventive measures,effective control of the break-out of square /round billet continuous casting.

square/round billet;continuous casting;break-out;reason analysis;control measures

TF777

:A

1001-5108(2015)03-0018-06

黃平,助理工程師,主要研究煉鋼及連鑄工藝方向。