小方坯連鑄粘結拉斷事故預防與控制

霍桂蘭 郭成峰

（河南安陽鋼鐵股份公司第二煉鋼廠 455004）

小方坯連鑄粘結拉斷事故預防與控制

霍桂蘭 郭成峰

（河南安陽鋼鐵股份公司第二煉鋼廠 455004）

漏鋼是連鑄生產中的惡性生產事故，鑄機漏鋼率是反映鑄機生產運行質量的一項重要指標，降低漏鋼率可以提高鑄機生產能力，減少現場廢品，降低鋼水消耗。連鑄生產企業都把漏鋼率作為連鑄機生產的最重要的指標。本文著重對連鑄小方坯生產過程中拉斷漏鋼產生的原因和控制措施進行探討。

連鑄；方坯；粘結拉斷；預防控制

小方坯連鑄生產工序環節多，澆鑄時間長，設備復雜，拉坯速度高，相比大方坯和板坯漏鋼事故多。連鑄漏鋼分為開澆漏鋼、懸掛漏鋼、裂紋漏鋼、夾渣漏鋼、粘結漏鋼等類型。粘結漏鋼在實際生產中俗稱拉斷。在這幾種類型漏鋼中，粘結漏鋼占比最大，達60%以上，并且拉斷原因復雜，預防和控制比較困難。所謂粘結漏鋼就是由于結晶器液位波動，彎月面的凝固殼與銅板之間沒有液渣，嚴重時發生粘結。當拉坯時磨擦阻力增大，粘結處被拉斷，并向下和兩邊擴大，形成V型破裂線，到達出結晶器口就發生漏鋼。

我們先來探討一下結晶器內初生坯殼的形成和生長特征：鋼水從中間包進入結晶器，與銅板接觸就會因為鋼水的表面張力和密度在鋼液上部形成一個較小半徑的彎月面。在彎月面的根部由于冷卻速度很快（可達100℃/s），初生坯殼迅速形成，而隨著鋼水不斷流入結晶器及坯殼不斷向下運動，新的初生坯殼就連續不斷地生成，已生成的坯殼則不斷增加厚度。已凝固的坯殼，因發生δ-γ的相變，使坯殼向內收縮而脫離結晶器銅板，直至與鋼水靜壓力平衡。此時，在初生坯殼與銅板之間產生了氣隙，這樣坯殼因得不到足夠冷卻而開始回熱，強度降低，鋼水靜壓力又將坯殼貼向銅板。上述過程反復進行，直至坯殼出結晶器。由于坯殼在結晶器內的生長是在上述反復的過程中進行的，坯殼的不均勻性總是存在的，大部分表面缺陷就是起源于這個過程之中。角部是二維傳熱，因此一開始凝固最快，最早收縮，因而最早形成氣隙。然而鋼水靜壓力使鑄坯的中部更易于消除氣隙而與銅板接觸，因此在結晶器內以后的凝固過程中，角部的傳熱始終小于其他部位，致使角部區域坯殼最薄。坯殼生長過程中，鋼水靜壓力將坯殼貼向銅板傳熱凝固且不均勻，如果此時結晶器彎月面的鑄坯凝固殼與結晶器銅板之間無潤滑液，使拉坯阻力增大，粘結處被拉斷，到達結晶器口就會發生漏鋼。

在多年的生產實踐中，我們認真分析了大量的典型事故，總結了一些預防措施來控制拉斷事故。①保證設備運行符合工藝要求：a.從連鑄機的心臟“結晶器”入手，小方坯結晶器銅管倒錐度倒錐度過小使坯殼與結晶器之間的緊密程度下降，熱阻增加，坯殼變薄，強度降低，在鋼水靜壓力作用下坯殼貼向結晶器壁造成撕裂拉斷；倒錐度過大前期脫殼不順，阻力增大，也易造成拉斷事故，因此結晶器倒錐度必須要控制在（0.6～0.8%）/m之間。用圓角半徑為R6mm的不銹鋼圓角水套替代直角導流水套，減少角部坯殼過早脫離銅壁而現成的氣隙，改善角部冷卻條件，使四面和角部接受均勻的冷卻。b.弧度必須要精準，提倡每次更換結晶器都用樣板精準校弧。因為每次裝配結晶器銅管，都會有微小的偏差，銅管裝配偏差0.1mm，二冷托輥就會相差0.5～1.0mm。停機后還要觀察銅管內壁磨損情況，發現銅管劃傷或鍍層脫落要及時更換結晶器，若四面磨損不均勻就要及時調整結晶器定位銷。保證振動平穩，振動仿弧差，偏擺量大，會對坯殼產生剪力阻止潤滑油的滲入，增大拉坯阻力。中間包包底不變形，確保水口注流與結晶器對中偏差≤±2mm，防止偏流使結晶器坯殼厚度不均勻。②潤滑材料，選用高性能的保護渣。可以從幾方面指標來看保護渣性能的好壞：a.保護渣的消耗量。可用澆筑單位總量鋼水消耗量的渣量或單位鑄坯表面積所消耗的渣量來表示，一般0.5～0.7kg/t或0.3～0.4kg/m2。b.保護渣液渣層的厚度，一般10～15mm，而且厚度的波動范圍較小。c.渣圈，在結晶器壁四周鋼液上形成渣圈，渣圈發達，說明保護渣的熔化性能不良，燒結層過分發展。d.渣子外觀，保護渣不能受潮，否則不能使用。e.渣粉加入結晶器鋼液面的狀態，一般要求渣子表面成灰色而不是紅色，溢出的火苗約20mm為宜。f.檢查鑄坯表面質量，如鑄坯有縱裂夾雜等缺陷說明要改進保護渣。③鋼水成分：最大限度的降低有害夾雜的含量（如S、P）和夾雜物含量，S+P含量高則鋼的脆性增大。如鋼水中S含量大于0.03%，容易產生鑄坯裂紋，鋼水中夾雜物含量高，易使鑄坯內弧夾雜物集聚，影響坯殼生長，強度降低，容易拉斷。普碳鋼拉斷漏鋼的概率是合金鋼的三倍。④操作方面原因：據我們統計，拉斷事故中80%是由于操作原因造成的。a.起步放置快速冷凝料時，棱角尖端部位避開結晶器銅管內壁，防止劃傷銅板。b.添加結晶器潤滑劑，保護渣少加勤加勻加，不得堆積，保持黑面操作。結晶器液渣層厚度經常保持在8～15mm保護渣消耗量不小于0.4kg/t鋼，及時撈出渣中的結塊等。敞開澆注加油潤滑時，四面和角部要均勻，法蘭油槽通暢，不能出現斷供現象，造成液膜潤滑中斷。c.提高澆鋼操作水平，控制液位波動。應注意操作穩定，減少拉速的變動次數和變動量，保持結晶器內液面穩定，避免出現過大或過頻繁的波動，實驗表明液面波動大于10mm，漏鋼幾率占30%，液面波動由±5mm增加至±10mm，裂紋指數由0增加至2.0，因此中間包澆鋼工應避免操作隨意性，結晶器液面上下波動要控制在±5mm，即使手動操作也不得＞±10mm。d.確保合適的拉速，拉速變化幅度要小。升降拉速幅度以0.15m/min為宜。杜絕中間包液面大起大落，造成拉速和液面的波動。e.異常情況處理要得當，對澆注過程中出現的散流、冒鋼等，及時轉為手動操作模式，補加適量潤滑劑，液面上漲過快不得強行快速提高拉速，應擺槽截流緩慢提速。

我們在小方坯實際生產中的粘結拉斷漏鋼事故采取的一系列預防和控制措施，在安鋼二煉廠應用，取得了良好的效果，現在該廠的拉斷漏鋼率已經從原來的0.11%降到了現在的0.01%。由于條件所限，該廠沒有安裝漏鋼預警裝置，在有條件的企業還可以安裝粘結漏鋼預警裝置，進一步降低粘結拉斷漏鋼事故。

[1]史宸興，主編.實用連鑄冶金技術.冶金工業出版社，1998.

[2]王雅貞，張巖，等編著.新編連續鑄鋼工藝及設備.冶金業出版社，2006.

[3]馮捷，史書紅，主編.連續鑄鋼生產.冶金工業出版社，2005.

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