Q195生產工藝研究

朱維生+王振川

摘要新興鑄管新疆有限公司在生產Q195等低碳鋼時，頻繁出現蓄流、漏鋼等事故，通過總結分析，制定了相關措施，取得了明顯的效果。

關鍵詞Q195；蓄流；漏鋼；預防措施

中圖分類號：TF777 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0137-02

1技術背景

新興鑄管新疆有限公司煉鋼部的工藝流程是：1300t混鐵爐—120t氧氣頂底復吹轉爐—底吹氬處理一R10m弧形8機8流小方坯連鑄機。使用硅錳和硅鐵等合金化，脫氧劑是硅鈣鋇（含鋁）和鋼水凈化調質劑（鈣質）；連鑄中間包采用液壓快換定徑水口，采用大包長水口和中間包浸入式水口保護澆注，液面自動控制拉速。冶煉鋼種有低碳鋼、普碳鋼、低合金鋼等

2生產中出現的問題

自2012年初投產以來，生產Q195等低碳鋼時頻繁出現蓄流、漏鋼等生產事故，嚴重制約產能的發揮，給公司造成了較大的經濟損失。

3事故原因分析

1）中間包水口蓄流原因分析。通過對幾次生產事故分析，認為中包水口蓄流主要有以下幾個原因。

①中間包烘烤溫度。由于煤氣熱值低，造成中包烘烤溫度偏低，注入鋼液后由于水口部位溫度偏低容易結冷鋼，使得水口內徑變小或堵塞。②中間包衛生。打結中包時遺留在中包內的雜物未清理干凈，或中包耐材脫落導致水口堵塞。③轉爐脫氧劑使用。鋼水流動性與鋼中氧含量有直接關系，氧含量過低，鋼水流動性不好，氧含量過高，夾雜物過多，影響鋼水流動性。轉爐需要根據終渣氧化鐵含量，適量加入脫氧劑。脫氧劑加入過多，脫氧后產生了相當的A1203等氧化物夾雜，雖然經過底吹氬處理后，仍有一部分留在鋼液中，這些夾雜物會隨鋼流進入中包水口，附著在水口內壁，造成細流、蓄流。④吹氬時間不足。水口結瘤是鋼液中的脫氧產物和夾雜物在水口內壁積聚的結果。吹氬不僅能使鋼液溫度和成分均勻，更重要的一個作用是形成氬氣泡，吸附鋼液中彌散的脫氧產物和夾雜一起上浮排出。如果吹氬時間不足，排出脫氧產物和夾雜的效果就不好，這樣就容易造成脫氧產物和夾雜物堵塞水口。⑤鋼包下渣、二次氧化和吹氬大翻的影響。鋼包渣中FeO和MnO含量較高，渣進入中間包后，氧化物直接沖進鋼液中，使氧含量及夾雜物增加，造成鋼水流動性不好。生成細小而難于上浮的A12O3等氧化物夾雜，使中間包水口堵塞程度增加。⑥鋼水溫度過低。鋼液自身溫度不達標也是造成低溫結流流的—個不可忽視的因素。發生此種現象的注意事項有：當轉爐下料系統的計量不準時，鋼液溫度偏高，加料后直接出鋼；新鋼包使用前，烘烤溫度達不到800℃以上，出鋼后鋼液溫度下降過快；事故鋼包包底有大塊未清理干凈；出鋼過程中，爐口渣塊掉入鋼包中；拉碳時間較短，鋼水溫度不均勻；廢鋼塊過大，終點沒有完全化完，造成溫度持續降低（爐渣裹廢鋼是廢鋼沒有化的主要原因）。⑦鋼水溫降過大。因壓鋼時間過長，導致鋼水溫降大；因連鑄保溫措施不到位等原因造成大包到中包溫降過大。

2）漏鋼原因分析。通過對四個澆次的共108爐的漏鋼爐次進行對比分析，得出以下結論。

①溫度的影響。漏鋼爐次的溫度普遍偏高，大包平均1607℃，中包平均1562℃。而Q195的液相線溫度約為1524℃。中包平均過熱度達到了38℃。過高的過熱度會導致坯殼在結晶器內發生重融現象，加劇了坯殼的不均勻性。溫度過高是產生漏鋼的主要原因之一。②硫磺的影響。漏鋼爐次中S≥0.3%的有13爐， 漏鋼27次，占漏鋼總次數的44.3%。S≥0.25%的有25爐，共產生41次漏鋼，占漏鋼總次數的67.2%。因此硫磺高是產生漏鋼的主要原因之一。③碳含量的影響。含碳量為0.08%~0.17%的碳鋼從液相冷卻到1495℃時發生包晶反應，包晶反應時線收縮量較大，坯殼與結晶器器壁容易形成氣隙，氣隙的過早形成會導致收縮不均和坯殼厚度不均，在薄弱處容易形成裂紋，容易發生漏鋼事故和鑄坯表面質量缺陷。漏鋼爐次C≥0.09%的有18爐，漏鋼29次，占總漏鋼次數的47.5%。因此碳含量是造成漏鋼的次要原因。④鋼水純凈度。生產過程中也出現了夾渣漏鋼，且部分爐次結晶器內渣量很大，出現結塊現象，證明鋼水純凈度很差，鋼渣不分離。渣量過大時，部分雜質未能及時被保護渣吸收，而當雜質聚集到一定程度，隨鋼流被卷到結晶器鋼水深處，部分沒能上浮的渣子就會隨鑄坯一起被拉出結晶器，當渣子靠近坯殼時就會造成傳熱過低，坯殼偏薄，無法承受鋼水靜壓力，產生漏鋼。⑤結晶器冷卻。水量過小會導致回水溫度過高，冷卻不足；水量過大，會導致水縫內水流速過大，結晶器壁的熱量不能被充分帶走。部分澆次生產Q195時，結晶器進回水溫差只有約4.5℃，漏鋼后，觀察發現坯殼很薄約6 mm，證明坯殼熱量未被充分帶走，導致坯殼過薄產生漏鋼。⑥保護渣。Q195坯殼收縮比較大，應使用粘度偏大的保護渣以適當降低結晶器和坯殼之間的傳熱速度，減小坯殼的不均勻性，從而減少角部縱裂及凹陷的產生。⑦人為操作。保護澆注時，由于人為操作習慣，一般一次性加入量較多，且多集中在內弧側，保護渣在結晶器內呈斜坡狀，會造成液渣填充不均勻，影響坯殼和結晶器之間的傳熱。在保護澆注時，小的渣條沒必要撈出，且應嚴禁用撈渣棍試探結晶器壁渣條形成的情況，這樣會破壞彎月面處坯殼的均勻生長。

4相關措施

1）轉爐冶煉前期早化渣過程化好渣，避免終點渣過粘造成鋼水裸露吸附有害氣體。終渣必須保證較好的流動性，流動性較好的爐渣有利于鋼水中氧化物上浮。

2）確保終點雙命中，提高鋼水純凈度。盡量確保一倒出鋼，將終點碳控制在0.06%-0.08%，穩定脫氧劑的使用量。

3）鋼水深脫氧原則：前三包、后吹、硫高等特殊情況脫氧劑總量不低于150 kg，一倒爐次脫氧劑總量不低于120 kg，根據實際現場情況調整脫氧劑加入量必須保證深脫氧。

4）調整脫氧劑加入時間，為有利于脫氧產物的上浮，在出鋼前向鋼包內加入2/3的脫氧劑，剩余脫氧劑在出鋼前期2/3時間內加完。

5）冶煉前三爐不能嚴重后吹，拉碳時間：≥40秒，連續冶煉時每爐后吹時間不得大于40秒，成品成分控制：0.06%≤C≤0.08%，Mn控制上限，S≤0.30%，要求錳硅比要大于3，錳硫比大于13，力爭15，硅成份控制在下限。

6）吹氮工藝，吹氮嚴禁大翻，鋼水裸露直徑不能大于400 mm。吹氮站吹氮時間T≥4.5分鐘；吹氮不夠時間的，對于鋼包底吹不透造成使用頂吹氮槍工藝操作，鋼包底吹設備壞或其他原因造成使用氮槍工藝操作的及時查明原因并及時維護。

7）擋渣管理：檢查維護出鋼口，提高擋渣操作技術水平，禁止下渣，提高擋渣率。后吹時間較長、終渣氧化鐵含量較高時，做好擋渣工藝（必要時加入兩個擋渣球），

8）連鑄做好大包加蓋、大包保護澆注、中包保溫等，減少二次氧化。

9）生產Q195的結晶器，連鑄做好結晶器銅管錐度、維修記錄跟蹤；原則上生產Q195要更換新結晶器，且累計過鋼量達到2500 t時要進行更換，生產過HRB400E等低合金鋼兩個澆次及以上中包的結晶器不得用于生產Q195。

10）結晶器進水溫度控制在要求溫度的中下線，結晶器水壓力控制在1.0-1.05 Mpa，進回水溫差確保＞5℃。

5效果

通過以上措施的實施，再次生產Q195時，杜絕了中包蓄流現象的發生，每個澆次的漏鋼次數也降到了2次以內，取得了很好的效果。

參考文獻

[l]關學軍，高世安.防止連鑄中間包水口堵塞的影響因素[J].齊齊哈爾大學學報，2007：28.

[2]呂文全，張震.中間包水口堵塞機理及其防止措施[J].甘肅冶金，2005（6）：43.

[3]徐志洋，姜紅軍.小方坯連鑄機漏鋼事故分析及預防措施[J].馬鋼科研，1999（4）：7-11.

[4]成澤偉，陳慶偉，等.保護渣性能對結晶器內傳熱的影響[J].北京科技大學學報，2003，12，25.

endprint