門板鋼SPHE浸入式水口結瘤的原因分析和控制

丁寅 郭鵬 卜志勝 李立明

摘 要：通過對八鋼門板鋼SHPE生產過程跟蹤，分析了影響浸入式水口結瘤的相關因素，并在鈣處理、保護澆注、中包溫度和拉速等方面制定了有效的措施，中間包的連澆爐數由之前的4-5爐提高到10-12爐，為生產順行和降本增效奠定了基礎。

關鍵詞：門板鋼；浸入式水口；結瘤；連澆爐數

中圖分類號：TG161 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）11-0009-02

Abstract： By following up the SHPE production process of the gate plate steel of Baogang， the related factors affecting the nodulation of submerged nozzle are analyzed， and effective measures are made in the aspects of calcium treatment， protective pouring， tundish temperature and drawing speed， etc. The number of continuous casting furnaces in tundish increased from 4-5 heats to 10-12 heats， which laid the foundation for production and cost reduction.

Keywords： door plate steel； submerged nozzle； nodulation； continuous pouring furnace number

鋼水中脫氧反應和二次氧化生產的氧化鋁及其經鈣處理之后形成的鈣鋁酸鹽，氧化鋁和高熔點的鈣鋁酸鹽在中間包澆注過程中析出，并粘附在水口周圍，容易造成水口結瘤[1]，不僅影響生產節奏，而且制約著中間包連澆爐數的提高。

本文針對八一鋼鐵板坯連鑄在生產SHPE鋼種時中間包浸入式水口結瘤的現象，通過生產中實踐跟蹤，分析了導致中間包水口結瘤的因素，并提出了對應的措施，實施后取得了良好的效果。

1 中間包水口結瘤成因分析

1.1 Ca處理及m（Ca）/m（A1）

鋼水中脫氧反應和二次氧化容易產生Al2O3夾雜物，Ca處理可以使高熔點的Al2O3和鋁酸鈣夾雜物轉化為低熔點的鋁酸鈣，改變了非金屬夾雜物的形態，當Ca處理鋁成分含量高的鋼水時，如果Ca線的加入量不足，則會生成高熔點的鋁酸鈣夾雜物，造成中間包水口結瘤，當m（Ca）/m（A1）=0.13時，中間包水口結瘤現象較少發生[2]。CaO-Al2O3相圖如圖1所示[3]。

表1列出了已生產的十爐SHPE鋼成品Ca、A1成分和m（Ca）/m（A1）值，平均m（Ca）/m（A1）=0.017<0.13，說明SHPE鋼生產過程中鋼水Ca處理不足，鋼水中非金屬夾雜物主要是高熔點的Al2O3和鋁酸鈣夾雜物，低熔點的鋁酸鈣夾雜物較少。

1.2 連鑄保護澆注

連鑄保護澆注的目的就是為了隔絕空氣，避免鋼水與空氣中的氧接觸發生氧化反應，生成高熔點的非金屬夾雜物，尤其時A1元素，它最容易被氧化生成Al2O3夾雜物。表2是八鋼板坯SPHE鋼從RH到連鑄成品鋁成分的變化情況，從表中可以看出，平均每爐鋼的A1損量在115ppm左右，A1損量較大，其原因是連鑄澆注環節沒完全隔絕空氣，鋼水中的A1與空氣中氧反應生成Al2O3高熔點非金屬夾雜物。

1.3 連鑄機拉速

連鑄機拉速越慢，鋼水在中間包水口中的流速就越慢，鋼水中高熔點非金屬夾雜物與水口內壁接觸的時間就越長，在水口內壁聚集的機會就越大，越容易造成水口堵塞。開機第一爐連鑄機拉速要從0m/min以（0.05m/min）/25s的速度加到1.2m/min，不可避免要經歷低拉速的階段，容易造成中間包水口結瘤。

1.4 中間包鋼水溫度

八鋼板坯SPHE鋼以前的生產流程是KR-B0F-RH-CCM，鋼水從轉爐出鋼，經RH處理后到連鑄澆注，過程溫降較大，中間包鋼水過熱度較低，鋼水流動性變差，鋼水中非金屬夾雜物容易在水口上聚集，造成水口結瘤。

2 防止中間包水口結瘤的措施及取得的效果

2.1 防止中間包水口結瘤的措施

2.1.1 增加鈣處理量

鈣處理可以使高熔點的Al2O3和鋁酸鈣夾雜物轉化為低熔點的鋁酸鈣，改變了非金屬夾雜物的形態，但如果Ca線的加入量不足，則會生成高熔點的鋁酸鈣夾雜物，造成中間包水口結瘤。為了使鋼水中更多的高熔點非金屬夾雜物轉變成低熔點的非金屬夾雜物，精煉結束時對每爐鋼水增加200-300米的鈣線的處理量，開機第一爐在中間包沖擊區加10-20米鈣線。

2.1.2 做好連鑄保護澆注

對大包長水口與上水口接觸部位及中間包板間采取氬氣密封，中間包上面使用E型管吹氬，中間包包蓋之間的縫隙用巖棉堵塞，塞棒桿芯和吹氬管接觸方式由插入式改為密封圈加螺栓固定式，盡量避免鋼水在連鑄澆注過程中與空氣接觸。

2.1.3 高拉速澆注

開機第一爐澆注SPHC鋼種，減少在開機加拉速過程中結瘤的概率，從第二爐開始生產SPHE鋼種，采取高拉速澆注，縮短鋼水中非金屬夾雜物與中包水口接觸的時間，減少浸入式水口中結瘤物的量。

2.1.4 優化工藝流程提高澆注溫度

將之前的生產流程KR-B0F-RH-CCM改為KR-B0F-LF-RH-CCM，鋼水從轉爐出鋼，先經精煉爐LF提溫后，再到RH處理，最后到連鑄澆注，這樣不僅提高了鋼水的溫度，而且可以減少過程溫降，改善鋼水在澆注過程中的流動性。

2.2 取得的效果

通過對以上工藝流程的優化，平均每爐鋼水的m（Ca）/m（A1）值增加了0.083，鋁損減少了50ppm，中間包澆注溫度由之前的1545-1560℃提高到1570-1580℃，中間包連澆爐數由之前的4-5爐增加到10-12爐。

3 結束語

中間包水口結瘤是由鋼水中高熔點非金屬夾雜物在水口內壁聚集長大造成的，可通過做好連鑄保護澆注工作避免鋼水二次氧化，調整鈣處理量將高熔點非金屬夾雜物轉變成低熔點非金屬夾雜物，優化工藝路徑改善鋼水流動性，高拉速澆注等措施，減緩了高溫非金屬夾雜物在中間包浸入式水口內壁聚集的速度，提高了中間包連澆爐數，為生產順行和降本增效奠定了基礎。

參考文獻：

[1]王曉峰，陳偉慶，裴鳳娟，等.板坯連鑄水口結瘤機理研究[J].煉鋼，2007，23（6）：20-27.

[2]青谷登平，形浦安治.鈣潔凈鋼[M].劉新華，韓郁文，譯.北京：冶金工業出版社，1994.

[3]孫慶亮，杜顯彬，翟正龍.轉爐鋼包喂Ca-Si芯線工藝研究[J].包頭鋼鐵學院學報，1999，9（18）：327-330.