張峰， 葉有林， 陸勛波， 吳傳甲， 劉劍鋒

（杭州鋼鐵集團(tuán)公司轉(zhuǎn)爐煉鋼廠，浙江杭州310022）

摘要：介紹了換水口專用保護(hù)渣的選擇和試驗(yàn)情況，結(jié)果表明試驗(yàn)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(yù)防鑄坯粘結(jié)，減輕結(jié)疤，避免來不及熔化的保護(hù)渣卷入鋼液形成鑄坯內(nèi)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(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：保護(hù)渣；換水口；應(yīng)用試驗(yàn)

隨著長壽命中包的推廣使用，連鑄生產(chǎn)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(jìn)是當(dāng)前鋼鐵業(yè)減少損失和提高效益的一個(gè)重要措施。杭鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼廠正常澆注的中包平均壽命達(dá)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(chǎn)生的廢坯損失，我們有針對性的選型試驗(yàn)了換水口專用保護(hù)渣，試驗(yàn)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(shí)拉速降低0.1～0.2 m/min；結(jié)晶器鋼水液面穩(wěn)定在±5 mm以內(nèi)；換水口過程中向結(jié)晶器內(nèi)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(shí)鑄坯會(huì)出現(xiàn)表面顏色不均和粘結(jié)，偶爾還會(huì)出現(xiàn)拉漏、水口結(jié)冷鋼的情況。換水口廢坯的主要缺陷類型是結(jié)疤，占換水口廢坯總量的90.03%，結(jié)疤形狀不規(guī)則。

經(jīng)分析換水口過程中，結(jié)晶器液面液渣少甚至無液渣，同時(shí)由于敞開澆鑄鋼液面波動(dòng)，換水口時(shí)加入的潤滑油黏度太小不能很好的覆蓋鋼水，出現(xiàn)裸露和覆蓋不均勻的情況，這會(huì)使結(jié)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(jié)晶器中出現(xiàn)粘結(jié)和傳熱不均勻，對應(yīng)的出現(xiàn)拉漏、鑄坯表面顏色不均和結(jié)疤等^[1-3]。同時(shí)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(yù)熱效果差，水口容易結(jié)冷鋼。

2 專用渣物理性能的選擇

2.1 保護(hù)渣黏度

保護(hù)渣黏度是反映保護(hù)渣形成液渣后，流動(dòng)性能好壞的重要參數(shù)，黏度值的大小直接影響保護(hù)渣流入結(jié)晶器與鑄坯表面的縫隙中形成渣膜，黏度過大或者過小會(huì)使渣膜厚薄不一致，潤滑和傳熱不良，甚至?xí)硅T坯表面撕裂^[4-5]。另外黏度對保護(hù)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(hù)渣的黏度，必須與澆鑄的鋼種、連鑄機(jī)的類型、連鑄的工藝參數(shù)和保護(hù)渣的熔化特性相匹配。文獻(xiàn)研究表明^[6-7]：結(jié)晶器保護(hù)渣在1 300 ℃下的最佳黏度( η /(Pa·s)) 和連鑄機(jī)的澆鑄速度( v /(m·min－1)) 之間黏度和拉速數(shù)值應(yīng)滿足η·v＝1～3.5 的關(guān)系。連鑄換水口時(shí)，結(jié)晶器鋼水液面波動(dòng)大影響初生坯殼彎月面處保護(hù)渣的流入，同時(shí)鋼流缺乏保護(hù)容易產(chǎn)生二次氧化夾雜物，因此保護(hù)渣應(yīng)選擇較低的黏度，以使液渣能很好的流入結(jié)晶器與鑄坯表面的縫隙，并有利于吸收夾雜物，同時(shí)保護(hù)渣黏度也不能選擇太低，以避免結(jié)晶器液面保護(hù)渣覆蓋的不均勻，避免鑄坯在結(jié)晶器中出現(xiàn)粘結(jié)和傳熱不均勻的現(xiàn)象，據(jù)此并結(jié)合杭鋼轉(zhuǎn)爐廠連鑄實(shí)際情況，將保護(hù)渣黏度（1 300 ℃）設(shè)定在0.4 Pa·s 左右。

2.2 保護(hù)渣熔化特性

保護(hù)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(jié)晶器中的鋼水溫度才能熔化，坯殼厚度隨保護(hù)渣熔化溫度的升高而減小^[8]，由于鑄坯在達(dá)到結(jié)晶器出口時(shí)必須保證有一定的臨界厚度才不致拉漏，因此保護(hù)渣的熔化溫度有一個(gè)最高值。保護(hù)渣的熔化速度決定了鋼液面形成的液渣層厚度和保護(hù)渣的消耗量，熔速過低，液渣不充足，不能均勻流入縫隙，導(dǎo)致鑄坯表面裂紋等缺陷，甚至造成拉漏^[9-10]。換水口時(shí)，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(jié)晶器與鑄坯表面的縫隙，和防止由于保護(hù)渣熔化慢造成的來不及熔化的固態(tài)保護(hù)渣直接卷入鋼坯，避免拉漏、夾渣和鑄坯夾雜的出現(xiàn)，在換水口渣的選擇上我們要求保護(hù)渣的熔化溫度較低、熔化速度較快，同時(shí)保護(hù)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(jié)冷鋼渣，據(jù)此并結(jié)合實(shí)際情況，將保護(hù)渣的熔點(diǎn)設(shè)定在1020 ℃左右，熔速設(shè)定在15s左右。

3 試驗(yàn)條件

本試驗(yàn)在杭鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼廠1、2 號機(jī)進(jìn)行，中間包是容量分別為14 和21 t 的矩形包，試驗(yàn)的鋼種為Q215、Q195、40Cr 和45 號鋼等低中碳鋼種。計(jì)劃換水口前3～10 min 內(nèi)停止使用原保護(hù)渣并開始向結(jié)晶器內(nèi)均勻加入換水口專用保護(hù)渣。換水口專用保護(hù)渣燒至見紅（允許有少量粉渣存在）時(shí)，迅速更換水口。換水口后向結(jié)晶器內(nèi)加入普通保護(hù)渣，并密切關(guān)注結(jié)晶器內(nèi)的渣條狀況，及時(shí)進(jìn)行撈渣條作業(yè)。試驗(yàn)用換水口專用渣的理化指標(biāo)如表1 所示。

4 試驗(yàn)結(jié)果

4.1 試驗(yàn)整體情況

試驗(yàn)在1 號機(jī)160 mm×160 mm斷面和2 號機(jī)160 mm×200 mm斷面上進(jìn)行，共進(jìn)行了52 流次的換水口專用保護(hù)渣試驗(yàn)，試驗(yàn)情況看換水口過程中結(jié)晶器冷卻水平均溫差比原工藝小0.29 ℃，拉矯機(jī)電流變化最大差值比原工藝小0.09 A，未出現(xiàn)拉漏和水口結(jié)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(zhì)量檢查情況看使用換水口渣的鑄坯表面出現(xiàn)結(jié)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(yàn)的保護(hù)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(jié)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(jié)，減輕結(jié)疤，試驗(yàn)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(hù)渣未用油時(shí)，鑄坯曾出現(xiàn)過大顆粒夾雜異常和鑄坯表面夾渣缺陷嚴(yán)重的情況，因此本次試驗(yàn)也驗(yàn)證了換水口段鑄坯的低倍和金相夾雜情況。使用試驗(yàn)專用渣的換水口段鑄坯低倍夾雜物評級為0 級，未發(fā)現(xiàn)大顆粒夾雜物；鑄坯金相檢驗(yàn)也未出現(xiàn)大顆粒夾雜物異常的情況，見表3。這表明試驗(yàn)專用渣具有較好的熔化特性，能避免來不及熔化的保護(hù)渣卷入鋼液形成鑄坯內(nèi)的大顆粒夾雜物。

5 結(jié)論

根據(jù)保護(hù)渣的物理性能對連鑄生產(chǎn)的影響并結(jié)合連鑄換水口的實(shí)際情況，將試驗(yàn)換水口專用保護(hù)渣的黏度設(shè)定在0.4 Pa·s（1 300 ℃）左右，熔點(diǎn)設(shè)定在1 020 ℃左右，熔速設(shè)定在15 s 左右。試驗(yàn)結(jié)果表明試驗(yàn)保護(hù)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(yù)防鑄坯粘結(jié)，減輕結(jié)疤，避免來不及熔化的保護(hù)渣卷入鋼液形成鑄坯內(nèi)的大顆粒夾雜物；通過換水口專用保護(hù)渣的使用，廢坯減少了100.2 t/月，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

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