霍桂蘭 郭成峰

（河南安陽(yáng)鋼鐵股份公司第二煉鋼廠 455004）

小方坯連鑄粘結(jié)拉斷事故預(yù)防與控制

霍桂蘭 郭成峰

（河南安陽(yáng)鋼鐵股份公司第二煉鋼廠 455004）

漏鋼是連鑄生產(chǎn)中的惡性生產(chǎn)事故，鑄機(jī)漏鋼率是反映鑄機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)，降低漏鋼率可以提高鑄機(jī)生產(chǎn)能力，減少現(xiàn)場(chǎng)廢品，降低鋼水消耗。連鑄生產(chǎn)企業(yè)都把漏鋼率作為連鑄機(jī)生產(chǎn)的最重要的指標(biāo)。本文著重對(duì)連鑄小方坯生產(chǎn)過(guò)程中拉斷漏鋼產(chǎn)生的原因和控制措施進(jìn)行探討。

連鑄；方坯；粘結(jié)拉斷；預(yù)防控制

小方坯連鑄生產(chǎn)工序環(huán)節(jié)多，澆鑄時(shí)間長(zhǎng)，設(shè)備復(fù)雜，拉坯速度高，相比大方坯和板坯漏鋼事故多。連鑄漏鋼分為開(kāi)澆漏鋼、懸掛漏鋼、裂紋漏鋼、夾渣漏鋼、粘結(jié)漏鋼等類型。粘結(jié)漏鋼在實(shí)際生產(chǎn)中俗稱拉斷。在這幾種類型漏鋼中，粘結(jié)漏鋼占比最大，達(dá)60%以上，并且拉斷原因復(fù)雜，預(yù)防和控制比較困難。所謂粘結(jié)漏鋼就是由于結(jié)晶器液位波動(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)磨擦阻力增大，粘結(jié)處被拉斷，并向下和兩邊擴(kuò)大，形成V型破裂線，到達(dá)出結(jié)晶器口就發(fā)生漏鋼。

我們先來(lái)探討一下結(jié)晶器內(nèi)初生坯殼的形成和生長(zhǎng)特征：鋼水從中間包進(jìn)入結(jié)晶器，與銅板接觸就會(huì)因?yàn)殇撍谋砻鎻埩兔芏仍阡撘荷喜啃纬梢粋€(gè)較小半徑的彎月面。在彎月面的根部由于冷卻速度很快（可達(dá)100℃/s），初生坯殼迅速形成，而隨著鋼水不斷流入結(jié)晶器及坯殼不斷向下運(yùn)動(dòng)，新的初生坯殼就連續(xù)不斷地生成，已生成的坯殼則不斷增加厚度。已凝固的坯殼，因發(fā)生δ-γ的相變，使坯殼向內(nèi)收縮而脫離結(jié)晶器銅板，直至與鋼水靜壓力平衡。此時(shí)，在初生坯殼與銅板之間產(chǎn)生了氣隙，這樣坯殼因得不到足夠冷卻而開(kāi)始回?zé)?，?qiáng)度降低，鋼水靜壓力又將坯殼貼向銅板。上述過(guò)程反復(fù)進(jìn)行，直至坯殼出結(jié)晶器。由于坯殼在結(jié)晶器內(nèi)的生長(zhǎng)是在上述反復(fù)的過(guò)程中進(jìn)行的，坯殼的不均勻性總是存在的，大部分表面缺陷就是起源于這個(gè)過(guò)程之中。角部是二維傳熱，因此一開(kāi)始凝固最快，最早收縮，因而最早形成氣隙。然而鋼水靜壓力使鑄坯的中部更易于消除氣隙而與銅板接觸，因此在結(jié)晶器內(nèi)以后的凝固過(guò)程中，角部的傳熱始終小于其他部位，致使角部區(qū)域坯殼最薄。坯殼生長(zhǎng)過(guò)程中，鋼水靜壓力將坯殼貼向銅板傳熱凝固且不均勻，如果此時(shí)結(jié)晶器彎月面的鑄坯凝固殼與結(jié)晶器銅板之間無(wú)潤(rùn)滑液，使拉坯阻力增大，粘結(jié)處被拉斷，到達(dá)結(jié)晶器口就會(huì)發(fā)生漏鋼。

在多年的生產(chǎn)實(shí)踐中，我們認(rèn)真分析了大量的典型事故，總結(jié)了一些預(yù)防措施來(lái)控制拉斷事故。①保證設(shè)備運(yùn)行符合工藝要求：a.從連鑄機(jī)的心臟“結(jié)晶器”入手，小方坯結(jié)晶器銅管倒錐度倒錐度過(guò)小使坯殼與結(jié)晶器之間的緊密程度下降，熱阻增加，坯殼變薄，強(qiáng)度降低，在鋼水靜壓力作用下坯殼貼向結(jié)晶器壁造成撕裂拉斷；倒錐度過(guò)大前期脫殼不順，阻力增大，也易造成拉斷事故，因此結(jié)晶器倒錐度必須要控制在（0.6～0.8%）/m之間。用圓角半徑為R6mm的不銹鋼圓角水套替代直角導(dǎo)流水套，減少角部坯殼過(guò)早脫離銅壁而現(xiàn)成的氣隙，改善角部冷卻條件，使四面和角部接受均勻的冷卻。b.弧度必須要精準(zhǔn)，提倡每次更換結(jié)晶器都用樣板精準(zhǔn)校弧。因?yàn)槊看窝b配結(jié)晶器銅管，都會(huì)有微小的偏差，銅管裝配偏差0.1mm，二冷托輥就會(huì)相差0.5～1.0mm。停機(jī)后還要觀察銅管內(nèi)壁磨損情況，發(fā)現(xiàn)銅管劃傷或鍍層脫落要及時(shí)更換結(jié)晶器，若四面磨損不均勻就要及時(shí)調(diào)整結(jié)晶器定位銷。保證振動(dòng)平穩(wěn)，振動(dòng)仿弧差，偏擺量大，會(huì)對(duì)坯殼產(chǎn)生剪力阻止?jié)櫥偷臐B入，增大拉坯阻力。中間包包底不變形，確保水口注流與結(jié)晶器對(duì)中偏差≤±2mm，防止偏流使結(jié)晶器坯殼厚度不均勻。②潤(rùn)滑材料，選用高性能的保護(hù)渣?？梢詮膸追矫嬷笜?biāo)來(lái)看保護(hù)渣性能的好壞：a.保護(hù)渣的消耗量?？捎脻仓挝豢偭夸撍牧康脑炕騿挝昏T坯表面積所消耗的渣量來(lái)表示，一般0.5～0.7kg/t或0.3～0.4kg/m2。b.保護(hù)渣液渣層的厚度，一般10～15mm，而且厚度的波動(dòng)范圍較小。c.渣圈，在結(jié)晶器壁四周鋼液上形成渣圈，渣圈發(fā)達(dá)，說(shuō)明保護(hù)渣的熔化性能不良，燒結(jié)層過(guò)分發(fā)展。d.渣子外觀，保護(hù)渣不能受潮，否則不能使用。e.渣粉加入結(jié)晶器鋼液面的狀態(tài)，一般要求渣子表面成灰色而不是紅色，溢出的火苗約20mm為宜。f.檢查鑄坯表面質(zhì)量，如鑄坯有縱裂夾雜等缺陷說(shuō)明要改進(jìn)保護(hù)渣。③鋼水成分：最大限度的降低有害夾雜的含量（如S、P）和夾雜物含量，S+P含量高則鋼的脆性增大。如鋼水中S含量大于0.03%，容易產(chǎn)生鑄坯裂紋，鋼水中夾雜物含量高，易使鑄坯內(nèi)弧夾雜物集聚，影響坯殼生長(zhǎng)，強(qiáng)度降低，容易拉斷。普碳鋼拉斷漏鋼的概率是合金鋼的三倍。④操作方面原因：據(jù)我們統(tǒng)計(jì)，拉斷事故中80%是由于操作原因造成的。a.起步放置快速冷凝料時(shí)，棱角尖端部位避開(kāi)結(jié)晶器銅管內(nèi)壁，防止劃傷銅板。b.添加結(jié)晶器潤(rùn)滑劑，保護(hù)渣少加勤加勻加，不得堆積，保持黑面操作。結(jié)晶器液渣層厚度經(jīng)常保持在8～15mm保護(hù)渣消耗量不小于0.4kg/t鋼，及時(shí)撈出渣中的結(jié)塊等。敞開(kāi)澆注加油潤(rùn)滑時(shí)，四面和角部要均勻，法蘭油槽通暢，不能出現(xiàn)斷供現(xiàn)象，造成液膜潤(rùn)滑中斷。c.提高澆鋼操作水平，控制液位波動(dòng)。應(yīng)注意操作穩(wěn)定，減少拉速的變動(dòng)次數(shù)和變動(dòng)量，保持結(jié)晶器內(nèi)液面穩(wěn)定，避免出現(xiàn)過(guò)大或過(guò)頻繁的波動(dòng)，實(shí)驗(yàn)表明液面波動(dòng)大于10mm，漏鋼幾率占30%，液面波動(dòng)由±5mm增加至±10mm，裂紋指數(shù)由0增加至2.0，因此中間包澆鋼工應(yīng)避免操作隨意性，結(jié)晶器液面上下波動(dòng)要控制在±5mm，即使手動(dòng)操作也不得＞±10mm。d.確保合適的拉速，拉速變化幅度要小。升降拉速幅度以0.15m/min為宜。杜絕中間包液面大起大落，造成拉速和液面的波動(dòng)。e.異常情況處理要得當(dāng)，對(duì)澆注過(guò)程中出現(xiàn)的散流、冒鋼等，及時(shí)轉(zhuǎn)為手動(dòng)操作模式，補(bǔ)加適量潤(rùn)滑劑，液面上漲過(guò)快不得強(qiáng)行快速提高拉速，應(yīng)擺槽截流緩慢提速。

我們?cè)谛》脚鲗?shí)際生產(chǎn)中的粘結(jié)拉斷漏鋼事故采取的一系列預(yù)防和控制措施，在安鋼二煉廠應(yīng)用，取得了良好的效果，現(xiàn)在該廠的拉斷漏鋼率已經(jīng)從原來(lái)的0.11%降到了現(xiàn)在的0.01%。由于條件所限，該廠沒(méi)有安裝漏鋼預(yù)警裝置，在有條件的企業(yè)還可以安裝粘結(jié)漏鋼預(yù)警裝置，進(jìn)一步降低粘結(jié)拉斷漏鋼事故。

[1]史宸興，主編.實(shí)用連鑄冶金技術(shù).冶金工業(yè)出版社，1998.

[2]王雅貞，張巖，等編著.新編連續(xù)鑄鋼工藝及設(shè)備.冶金業(yè)出版社，2006.

[3]馮捷，史書(shū)紅，主編.連續(xù)鑄鋼生產(chǎn).冶金工業(yè)出版社，2005.

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