劉帥

1   前言

現(xiàn)2#鑄機為五機五流小方坯連鑄機，之前漏鋼率較高，一直在0.00013次/t左右，其中偏離角縱裂占比80%以上，漏鋼問題始終是制約生產(chǎn)的重要因素，不僅造成二冷室設(shè)備惡化、增加了一線職工的勞動強度，同時由于處理漏鋼，影響了正常的生產(chǎn)節(jié)奏，不利于生產(chǎn)穩(wěn)定順行。本文基于2020年初作業(yè)區(qū)組織的漏鋼攻關(guān)，依據(jù)生產(chǎn)實際，對小方坯漏鋼機理進行了多角度分析，并提出了一些具體的預防措施。

2   2#鑄機設(shè)備情況及工藝參數(shù)

鑄坯規(guī)格：160mm*160mm

鑄機弧度：6m

結(jié)晶器水流量：118-122m³/h

過熱度控制：20-40℃

拉速控制：1.8-2.2m/min

比水量：1.35L/kg

二冷冷卻段：3段

配水形式：動態(tài)配水，Q=K (av²+bv+c)

2.1  漏鋼數(shù)據(jù)統(tǒng)計

2019年漏鋼數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表1：

表1 2019年漏鋼數(shù)據(jù)統(tǒng)計

2019年全年共產(chǎn)生漏鋼99次，其中角裂漏鋼87次，占比84.3%，一般角裂漏鋼多為工藝因素，偏離角縱裂漏鋼經(jīng)常發(fā)生在出結(jié)晶器下口零段足輥附近，距離鑄坯棱部10-20mm，同時伴有鑄坯角部凹陷，漏鋼處裂口長度50-300mm，通過對工藝參數(shù)的優(yōu)化和設(shè)備的定期檢查維護，可降低角裂漏鋼事故率。卷渣漏鋼和粘結(jié)漏鋼一般為操作因素造成，人為操作因素較多，可通過標準化管理，規(guī)范化作業(yè)來降低事故率。

圖1  角裂漏鋼                                                     圖2  卷渣漏鋼

3  漏鋼原因機理分析

小方坯出結(jié)晶器時，坯殼的角部比而部要薄，因為角部屬二維傳熱，坯殼形成初期冷卻強度大坯殼收縮形成氣隙增加熱阻導致坯殼減薄。相反，面部也會形成氣隙，但在液態(tài)鋼水靜壓力作用下緊貼銅壁、反而比角部的冷卻強度大。出結(jié)晶器的角部坯殼較薄，在坯殼不均勻出處在應力集中，造成角裂漏鋼幾率高。

3.1  結(jié)晶器的影響

現(xiàn)結(jié)晶器冷卻水流量均控制在118-122m³/h，由于凝固初期的強冷加劇了凝固坯殼的不均性，增加了漏鋼的風險。結(jié)晶器使用后期銅管磨損嚴重，氣隙增大在偏離角處鑄坯組織粗大，應力集中，容易產(chǎn)生偏離角部裂紋，銅管后期生產(chǎn)過程中就會產(chǎn)生漏鋼。

3.2  操作不當引起的漏鋼

結(jié)晶器水口不對中，鋼水沖刷坯殼，結(jié)晶器內(nèi)流場不均勻，同時結(jié)晶器中的鋼液溫度冷卻不均，鑄坯殼薄厚不均漏鋼；晶器液面波動大，保護渣容易形成渣條，液面波動容易捕捉渣條，易造成卷渣漏鋼。

3.3  溫度、拉速的影響

理論計算表明，在拉速等其他工藝條件一定時，過熱度每上升10℃出結(jié)晶器的坯殼厚度約減少3%^[2]，因此過熱度對結(jié)晶器出口處坯殼厚度的影響可忽略不計。但是高溫鋼液能在結(jié)晶器內(nèi)引起攪動，會使已凝固的坯殼部分重熔。另外高溫澆注也推遲了開始階段鋼液的凝固，使坯殼在相對時間內(nèi)變薄。因此高溫澆注增加了拉漏的可能性。

增加拉速，結(jié)晶器傳出的平均熱流增加。因而，結(jié)晶器銅壁溫度也上升，而結(jié)晶器內(nèi)單位重量的鋼水傳出的熱量減小，導致坯殼厚度減薄。拉速每提高10%，結(jié)晶器出口坯殼厚度大約減少5%，因此拉速是控制結(jié)晶器出口坯殼厚度最敏感的因素。在小方坯實際操作中確定適合本廠鑄機特點的合理溫度拉速表，既能提高產(chǎn)量，又能把漏鋼控制在較低水平。

圖3  拉速與坯殼厚度關(guān)系

3.4  設(shè)備因素

連鑄坯在強制冷卻過程中產(chǎn)生熱應力、組織應力，并且還要受到鋼水靜壓力及拉矯過程中的機械應力，一旦在坯殼薄弱部位造成應力集中，便會引起鑄坯縱裂[1]。板簧下或振動臂下存在積渣和殘鋼較多時，容易引起結(jié)晶器偏振，結(jié)晶器偏振引起坯殼受到外力，易將薄弱坯殼撕裂，在出結(jié)晶器下口時產(chǎn)生漏鋼。

振動臺出現(xiàn)變形左右高度不一致且高度差＞3mm時，同樣極易產(chǎn)生偏離角縱裂。

2019年6月29日-7月15日漏鋼次數(shù)統(tǒng)計見表2：

表2 2019年6月29日-7月15日漏鋼次數(shù)統(tǒng)計

圖4  振動臺偏差值與漏鋼次數(shù)之間的關(guān)系

根據(jù)上表數(shù)據(jù)分析，振動臺左右偏差超過3mm時，角裂漏鋼次數(shù)明顯增多，原因為振動臺左右偏差過大時，坯殼局部氣隙過大，坯殼形成不均勻，在氣隙過大處，坯殼傳熱受阻，支晶粗大，應力集中

二冷水嘴因水質(zhì)過硬或因漏鋼水嘴堵塞嚴重時，易造成冷卻強度不足，坯殼厚度不足以抵抗鋼水靜壓力，而造成漏鋼。

4   減少漏鋼控制措施

加強在線銅管錐度與磨損程度的檢查，將銅管錐度控制在1.1%左右，杜絕劃痕lmm以上的銅管繼續(xù)在線使用；穩(wěn)定操作，保證浸入式水口插入深度為50-80mm，確保水口對中性；保護渣少加、勤加、均勻加，黑渣操作，渣層厚度30-50mm，液渣層厚度10mm左右，保證鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)傳熱和潤滑；穩(wěn)定拉速，減少液面波動；對鋼中的熱裂紋傾向元素加以嚴格控制，盡量避開各成分的裂紋敏感區(qū)，比如Q195中的C冶煉時應該按下限控制;Q235中的C冶煉時按上限控制；加強爐后吹氬操作，提高鋼水到平臺溫度合格率，嚴格控制鋼水過熱度在15-30℃之間，增加坯殼出結(jié)晶器厚度；停澆檢修時加強對設(shè)備檢查與維護，嚴格保證鑄機設(shè)備精度控制在工藝要求范圍之內(nèi)，振動臺左右偏差3mm之內(nèi)，加強對二冷噴嘴檢查與維護，保證二冷冷卻強度。

5   效果及結(jié)論

2020年1月至7月2#機漏鋼次數(shù)統(tǒng)計見表3：

表3 2020年1月至7月2#機漏鋼次數(shù)統(tǒng)計

由于導致小方坯漏鋼事故發(fā)生的原因較復雜，一直是企業(yè)解決的難題，通過現(xiàn)場觀察并結(jié)合理論分析，針對2#連鑄機的漏鋼類型，從設(shè)備工藝、生產(chǎn)組織和操作等方面入手，有針對性的采取有效措施， 2020年1月至7月共產(chǎn)生漏鋼18次，同比漏鋼率降低68%，漏鋼事故率明顯降低。

參考文獻

[1]鄭國強,岳帥,閆紹維. 連鑄小方坯漏鋼機理及預防措施[J].科技風，2012.

[1]王兆元，李中原，趙鑫. 降低小方坯漏鋼工藝研究[J].包鋼科技，2004.