張峰， 葉有林， 陸勛波， 吳傳甲， 劉劍鋒

（杭州鋼鐵集團公司轉爐煉鋼廠，浙江杭州310022）

摘要：介紹了換水口專用保護渣的選擇和試驗情況，結果表明試驗渣具有較合理的黏度和熔化特性，能均勻冷卻鑄坯和保證潤滑，預防鑄坯粘結，減輕結疤，避免來不及熔化的保護渣卷入鋼液形成鑄坯內的大顆粒夾雜物；通過專用渣的使用，廢坯減少了100.2 t/月，產生了較好的經濟效益。

關鍵詞：保護渣；換水口；應用試驗

隨著長壽命中包的推廣使用，連鑄生產中換水口造成的廢坯損失越來越多，因此換水口的工藝改進是當前鋼鐵業減少損失和提高效益的一個重要措施。杭鋼轉爐煉鋼廠正常澆注的中包平均壽命達到46.56 h，每8 h 換一次水口，換水口造成廢坯166.86 t/月，為了減少換水口產生的廢坯損失，我們有針對性的選型試驗了換水口專用保護渣，試驗情況看效果明顯。

1 換水口問題分析

杭鋼方坯連鑄換水口采用的工藝：換水口時拉速降低0.1～0.2 m/min；結晶器鋼水液面穩定在±5 mm以內；換水口過程中向結晶器內添加潤滑油；對換水口段鑄坯做記號、檢查、磨修等工作。換水口時鑄坯會出現表面顏色不均和粘結，偶爾還會出現拉漏、水口結冷鋼的情況。換水口廢坯的主要缺陷類型是結疤，占換水口廢坯總量的90.03%，結疤形狀不規則。

經分析換水口過程中，結晶器液面液渣少甚至無液渣，同時由于敞開澆鑄鋼液面波動，換水口時加入的潤滑油黏度太小不能很好的覆蓋鋼水，出現裸露和覆蓋不均勻的情況，這會使結晶器和鑄坯間的渣膜厚度不均勻，甚至局部無渣膜，造成鑄坯在結晶器中出現粘結和傳熱不均勻，對應的出現拉漏、鑄坯表面顏色不均和結疤等^[1-3]。同時換水口加入潤滑油，因潤滑油直接燃燒，消耗快，造成表面油層薄傳熱也快，新水口換入過程中油層預熱效果差，水口容易結冷鋼。

2 專用渣物理性能的選擇

2.1 保護渣黏度

保護渣黏度是反映保護渣形成液渣后，流動性能好壞的重要參數，黏度值的大小直接影響保護渣流入結晶器與鑄坯表面的縫隙中形成渣膜，黏度過大或者過小會使渣膜厚薄不一致，潤滑和傳熱不良，甚至會使鑄坯表面撕裂^[4-5]。另外黏度對保護渣吸收鋼液中上浮的夾雜物也有較大影響，黏度大不利與夾雜物的吸收。保護渣的黏度，必須與澆鑄的鋼種、連鑄機的類型、連鑄的工藝參數和保護渣的熔化特性相匹配。文獻研究表明^[6-7]：結晶器保護渣在1 300 ℃下的最佳黏度( η /(Pa·s)) 和連鑄機的澆鑄速度( v /(m·min－1)) 之間黏度和拉速數值應滿足η·v＝1～3.5 的關系。連鑄換水口時，結晶器鋼水液面波動大影響初生坯殼彎月面處保護渣的流入，同時鋼流缺乏保護容易產生二次氧化夾雜物，因此保護渣應選擇較低的黏度，以使液渣能很好的流入結晶器與鑄坯表面的縫隙，并有利于吸收夾雜物，同時保護渣黏度也不能選擇太低，以避免結晶器液面保護渣覆蓋的不均勻，避免鑄坯在結晶器中出現粘結和傳熱不均勻的現象，據此并結合杭鋼轉爐廠連鑄實際情況，將保護渣黏度（1 300 ℃）設定在0.4 Pa·s 左右。

2.2 保護渣熔化特性

保護渣熔化特性是指熔化溫度和熔化速度。熔化溫度必須低于結晶器中的鋼水溫度才能熔化，坯殼厚度隨保護渣熔化溫度的升高而減小^[8]，由于鑄坯在達到結晶器出口時必須保證有一定的臨界厚度才不致拉漏，因此保護渣的熔化溫度有一個最高值。保護渣的熔化速度決定了鋼液面形成的液渣層厚度和保護渣的消耗量，熔速過低，液渣不充足，不能均勻流入縫隙，導致鑄坯表面裂紋等缺陷，甚至造成拉漏^[9-10]。換水口時，由于敞開澆鑄鋼水直接沖擊在鋼液面上，為了保證有足夠量的液渣流入結晶器與鑄坯表面的縫隙，和防止由于保護渣熔化慢造成的來不及熔化的固態保護渣直接卷入鋼坯，避免拉漏、夾渣和鑄坯夾雜的出現，在換水口渣的選擇上我們要求保護渣的熔化溫度較低、熔化速度較快，同時保護渣的熔化溫度不能太低、熔化速度不能太快，以避免水口表面結冷鋼渣，據此并結合實際情況，將保護渣的熔點設定在1020 ℃左右，熔速設定在15s左右。

3 試驗條件

本試驗在杭鋼轉爐煉鋼廠1、2 號機進行，中間包是容量分別為14 和21 t 的矩形包，試驗的鋼種為Q215、Q195、40Cr 和45 號鋼等低中碳鋼種。計劃換水口前3～10 min 內停止使用原保護渣并開始向結晶器內均勻加入換水口專用保護渣。換水口專用保護渣燒至見紅（允許有少量粉渣存在）時，迅速更換水口。換水口后向結晶器內加入普通保護渣，并密切關注結晶器內的渣條狀況，及時進行撈渣條作業。試驗用換水口專用渣的理化指標如表1 所示。

4 試驗結果

4.1 試驗整體情況

試驗在1 號機160 mm×160 mm斷面和2 號機160 mm×200 mm斷面上進行，共進行了52 流次的換水口專用保護渣試驗，試驗情況看換水口過程中結晶器冷卻水平均溫差比原工藝小0.29 ℃，拉矯機電流變化最大差值比原工藝小0.09 A，未出現拉漏和水口結冷鋼的情況，換水口段鑄坯表面顏色較亮且均勻，鑄坯表面質量檢查情況看使用換水口渣的鑄坯表面出現結疤的整體程度較輕，換水口造成的廢坯減少100.2 t/月，這表明選型試驗的保護渣具有較合理的黏度和熔化特性，能夠保證液渣均勻流入結晶器和鑄坯之間，并有足夠的渣膜，能均勻冷卻鑄坯和保證潤滑，避免鑄坯粘結，減輕結疤，試驗具體情況如表2所示。

4.2 低倍及金相夾雜情況

本廠以前在連鑄換水口使用普通保護渣未用油時，鑄坯曾出現過大顆粒夾雜異常和鑄坯表面夾渣缺陷嚴重的情況，因此本次試驗也驗證了換水口段鑄坯的低倍和金相夾雜情況。使用試驗專用渣的換水口段鑄坯低倍夾雜物評級為0 級，未發現大顆粒夾雜物；鑄坯金相檢驗也未出現大顆粒夾雜物異常的情況，見表3。這表明試驗專用渣具有較好的熔化特性，能避免來不及熔化的保護渣卷入鋼液形成鑄坯內的大顆粒夾雜物。

5 結論

根據保護渣的物理性能對連鑄生產的影響并結合連鑄換水口的實際情況，將試驗換水口專用保護渣的黏度設定在0.4 Pa·s（1 300 ℃）左右，熔點設定在1 020 ℃左右，熔速設定在15 s 左右。試驗結果表明試驗保護渣具有較合理的黏度和熔化特性，能均勻冷卻鑄坯和保證潤滑，預防鑄坯粘結，減輕結疤，避免來不及熔化的保護渣卷入鋼液形成鑄坯內的大顆粒夾雜物；通過換水口專用保護渣的使用，廢坯減少了100.2 t/月，產生了較好的經濟效益。

參考文獻：

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