劉帥

1   前言

現(xiàn)2#鑄機(jī)為五機(jī)五流小方坯連鑄機(jī)，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(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)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(shí)際，對(duì)小方坯漏鋼機(jī)理進(jìn)行了多角度分析，并提出了一些具體的預(yù)防措施。

2   2#鑄機(jī)設(shè)備情況及工藝參數(shù)

鑄坯規(guī)格：160mm*160mm

鑄機(jī)弧度：6m

結(jié)晶器水流量：118-122m³/h

過(guò)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(dòng)態(tài)配水，Q=K (av²+bv+c)

2.1  漏鋼數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

2019年漏鋼數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表1：

表1 2019年漏鋼數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

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(shí)伴有鑄坯角部凹陷，漏鋼處裂口長(zhǎng)度50-300mm，通過(guò)對(duì)工藝參數(shù)的優(yōu)化和設(shè)備的定期檢查維護(hù)，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(guò)標(biāo)準(zhǔn)化管理，規(guī)范化作業(yè)來(lái)降低事故率。

圖1  角裂漏鋼                                                     圖2  卷渣漏鋼

3  漏鋼原因機(jī)理分析

小方坯出結(jié)晶器時(shí)，坯殼的角部比而部要薄，因?yàn)榻遣繉俣S傳熱，坯殼形成初期冷卻強(qiáng)度大坯殼收縮形成氣隙增加熱阻導(dǎo)致坯殼減薄。相反，面部也會(huì)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(qiáng)度大。出結(jié)晶器的角部坯殼較薄，在坯殼不均勻出處在應(yīng)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(qiáng)冷加劇了凝固坯殼的不均性，增加了漏鋼的風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)晶器使用后期銅管磨損嚴(yán)重，氣隙增大在偏離角處鑄坯組織粗大，應(yīng)力集中，容易產(chǎn)生偏離角部裂紋，銅管后期生產(chǎn)過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生漏鋼。

3.2  操作不當(dāng)引起的漏鋼

結(jié)晶器水口不對(duì)中，鋼水沖刷坯殼，結(jié)晶器內(nèi)流場(chǎng)不均勻，同時(shí)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(dòng)大，保護(hù)渣容易形成渣條，液面波動(dòng)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(jì)算表明，在拉速等其他工藝條件一定時(shí)，過(guò)熱度每上升10℃出結(jié)晶器的坯殼厚度約減少3%^[2]，因此過(guò)熱度對(duì)結(jié)晶器出口處坯殼厚度的影響可忽略不計(jì)。但是高溫鋼液能在結(jié)晶器內(nèi)引起攪動(dòng)，會(huì)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(duì)時(shí)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(dǎo)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(shí)際操作中確定適合本廠鑄機(jī)特點(diǎn)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(qiáng)制冷卻過(guò)程中產(chǎn)生熱應(yīng)力、組織應(yīng)力，并且還要受到鋼水靜壓力及拉矯過(guò)程中的機(jī)械應(yīng)力，一旦在坯殼薄弱部位造成應(yīng)力集中，便會(huì)引起鑄坯縱裂[1]。板簧下或振動(dòng)臂下存在積渣和殘鋼較多時(shí)，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(shí)產(chǎn)生漏鋼。

振動(dòng)臺(tái)出現(xiàn)變形左右高度不一致且高度差＞3mm時(shí)，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(jì)見表2：

表2 2019年6月29日-7月15日漏鋼次數(shù)統(tǒng)計(jì)

圖4  振動(dòng)臺(tái)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(dòng)臺(tái)左右偏差超過(guò)3mm時(shí)，角裂漏鋼次數(shù)明顯增多，原因?yàn)檎駝?dòng)臺(tái)左右偏差過(guò)大時(shí)，坯殼局部氣隙過(guò)大，坯殼形成不均勻，在氣隙過(guò)大處，坯殼傳熱受阻，支晶粗大，應(yīng)力集中

二冷水嘴因水質(zhì)過(guò)硬或因漏鋼水嘴堵塞嚴(yán)重時(shí)，易造成冷卻強(qiáng)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(qiáng)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(duì)中性；保護(hù)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(rùn)滑；穩(wěn)定拉速，減少液面波動(dòng)；對(duì)鋼中的熱裂紋傾向元素加以嚴(yán)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(shí)應(yīng)該按下限控制;Q235中的C冶煉時(shí)按上限控制；加強(qiáng)爐后吹氬操作，提高鋼水到平臺(tái)溫度合格率，嚴(yán)格控制鋼水過(guò)熱度在15-30℃之間，增加坯殼出結(jié)晶器厚度；停澆檢修時(shí)加強(qiáng)對(duì)設(shè)備檢查與維護(hù)，嚴(yán)格保證鑄機(jī)設(shè)備精度控制在工藝要求范圍之內(nèi)，振動(dòng)臺(tái)左右偏差3mm之內(nèi)，加強(qiáng)對(duì)二冷噴嘴檢查與維護(hù)，保證二冷冷卻強(qiáng)度。

5   效果及結(jié)論

2020年1月至7月2#機(jī)漏鋼次數(shù)統(tǒng)計(jì)見表3：

表3 2020年1月至7月2#機(jī)漏鋼次數(shù)統(tǒng)計(jì)

由于導(dǎo)致小方坯漏鋼事故發(fā)生的原因較復(fù)雜，一直是企業(yè)解決的難題，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察并結(jié)合理論分析，針對(duì)2#連鑄機(jī)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(duì)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(xiàn)

[1]鄭國(guó)強(qiáng),岳帥,閆紹維. 連鑄小方坯漏鋼機(jī)理及預(yù)防措施[J].科技風(fēng)，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.