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1、第 32卷 第 6期 2010年 12月四川冶金 SichuanM etallurgyVo.l 32 No . 6 Dec . , 2010收稿日期: 2010- 08- 20 作者简介: 刘晓峰, 男, 工程师, 从事炉外精炼及耐火材料工艺。钢水可浇性引起连铸机非计划断浇原因分析孙毅杰 刘晓峰 高祝兵 张杰新(重庆钢铁股份公司炼钢厂, 重庆 400084)=摘 要 本文通过对重钢炼钢厂因钢水可浇性原因导致的连铸机非计划断浇事故进行分析, 找出了引起此类生产事故的原因, 并采取了一些预防措施, 生产实践效果较好。=关键词 可浇性 堵塞 侵蚀 非计划断浇 预防措施POURING OFMOLTEN
2、 STEEL CAN BE CAUSED BY CONTINUOUS CASTINGMACHINE CASTING OFF BECAUSE OF NON -PLANSun Y ijie Liu X iaofeng Gao Zhubing Zhang Jiexin( Stee- lmaking Plant of Chongqing Lron 致密夹杂层是化学反应形成或钢水中自带的以Al2O3为主夹杂物沉积在粗糙水口表面壁形成; 蓬松钢渣混合层是钢液速度分流附着夹杂物和钢珠形成的, 此层加剧水口堵塞。水口堵塞是由于钢水中高熔点的化合物 A l2O3(熔点 2020e )、 CaS(熔点 2450e
3、 )或 Al2O3# MgO#39#第 6期 SichuanM etallurgy图 2 中间包水口堵塞形态等粘附在水库内壁上造成的 8。A l 2O3的来源为: 钢水中悬浮的 A l2O3, 它是堵塞物中 Al2O3的主要来源。 扩散浸入到耐火材料中的氧气与钢水中的铝反应生成 Al2O3。 水口材料与钢水反应生成A l2O3。水口材料与钢水反应生成 A l2O3的反应层较薄, 远不能达到堵塞水口的厚度, 对水口堵塞有间接影响。CaS的主要来源为钢水加钙处理时, 由于钙与氧的亲和力大于硫, 钢中的 S与 Ca发生化学反应生成 CaS 。特别是当钢水硫含量高, 铝含量也高时, 难免 CaS和 A
4、l2O3的生成。3 . 2 . 3 塞棒头部与中间包上水口碗部之间堵塞当钢液中的夹杂物与铝碳质塞棒及水口接触时, 会粘附沉积在塞棒头部与中间包水口座砖碗部之间的耐材表面上, 导致塞棒端头与水口之间距离变小, 而迫使塞棒向上移动, 表现为塞棒开口度上涨, 即夹杂物沉积引起 /垫棒0。在浇钢过程中塞棒头部与中间包上水口碗部区域形成一定的负压区, 钢水中的夹杂物受此作用会附着粘结在塞棒头部与中间包上水口碗部区域 (见图 3)。出现/垫棒 0现象后, 表现为塞棒控流困难,结晶器钢水液面不稳定。通常采取从中间包水口下朝上烧氧熔化沉积夹杂物或不断抬压塞棒瓦解沉积夹杂物, 使夹杂物被迫脱落。由于钢水洁净度原
5、因, / 垫棒 0和水口堵塞往往伴随发生。3 . 3 塞棒异常侵蚀当塞棒或水口发生侵蚀时塞棒会向下移动, 表现为塞棒开口度下降。塞棒塞头侵蚀严重或不均匀侵蚀, 会严重影响塞棒的控流效果。图 3 塞棒与中间包水口座砖间堵塞目前我厂中间包塞棒侵蚀严重主要是由于塞棒头部侵蚀严重或掉块 (掉头 )问题。塞棒严重侵蚀实物形貌 (见图 4)。分析原因主要有以下几种:图 4 塞棒严重侵蚀实物 石墨的氧化 9。材料中石墨的氧化在材料的侵蚀过程中是一个很重要的过程。钢液中 O含量对材料中的石墨有氧化作用, 而其含量直接决定石墨的氧化速度。当材料表面的石墨被氧化后, 塞棒中的其他氧化物骨料颗粒直接与钢水或渣液接触
6、, 使得骨料与钢液和渣液中的氧化物反应, 形成低融物, 从而被逐步融蚀。 钢水的钙处理。我厂中间包塞棒及水口的材质为铝碳质耐火材料, 钢液中的 Ca会与耐材表面的 Al2O3反应生成低熔点 12CaO# 7 A l2O3, 导致塞棒及水口不断被侵蚀。当塞棒烘烤抽风超时时, 塞棒表面会发生氧化和裂纹, 在钢水冲刷及 Ca侵蚀作用下, 塞棒的侵蚀加快。#40#四川冶金 第 32卷 浇钢时塞棒头部的负压作用。在浇钢过程中塞棒头与中间包水口座砖的碗部区域形成一定的负压区, 在钢水快速注入水口的过程中材质强度低或颗粒组织不均匀, 极易造成局部的剥落。粘结作用。在浇钢过程中发生粘结时, 塞棒突然关闭, 对
7、塞棒头产生很大的负作用, 棒头可能局部掉块, 或与水口碗部钢液粘结吸附部分夹杂物, 当恢复拉速后, 钢水冲刷带走这部分夹杂物, 造成塞棒头部的局部剥落。 结构剥落。塞棒烘烤不好, 很容易在热应力的作用下产生微裂纹, 在浇钢过程中随钢水的渗入和冲刷作用分离而剥落。4预防措施4 . 1 提高中间包钢水温度合格率中间包钢液温度过低会引起钢水浇注变差, 容易造成水口堵塞。为杜绝事故发生, 重钢采取了以下预防措施: 制定钢包热状况分级评判制度, 严格按照制度分类钢包热状况。保证钢包在线烘烤时间 8m in 。严格按照钢包热状况级别进行过程温度补偿控制。 对于经直吹氩站路线钢种, 除保证软吹氩时间 3 m
8、 in外, 还应有 3 5m in的大流量吹氩时间,保证钢包顶渣全部熔化和钢包内钢水温度均匀。 对新钢包或退出周转时间较长的钢包, 尽可能安排经 LF工艺路线, 延长钢包蓄热时间, 以降低在浇注过程中的温度损失。严格按照工艺要求加入钢水保温剂和中间包钢水保温剂。浇注过程钢包加盖, 降低钢水表面热辐射降温。 保证中间包烘烤时间大于 90 m in , 保证中间包 /烘透 0。若钢包钢水温度较低时, 应通过钢水进 LF升温推迟开浇时间, 提高开浇成功率。4 . 2 提高钢水洁净度提高钢水的洁净度, 降低钢水中的固体夹杂物总量, 是降低夹杂物在浇注过程中发生堵塞的有效途径。重钢采取以下措施提高钢水的
9、洁净度: 转炉冶炼过程减少 /点吹 0次数, 防止钢水过氧化, 从源头减少钢水夹杂物生成量。 处理好经直吹氩站路线钢水喂 Al线预脱氧、钢水浇注堵塞和铸坯发生/ 气泡0缺陷的关系, 保证软吹氩时间3m in , 尽量延长软吹氩时间 5 m in 。 做好挡渣出钢操作, 防止大量氧化性炉渣进入钢包。 LF做好白渣精炼, 使 ( FeO) + (MnO) 1 %, 减少钢包顶渣中的氧向钢液中传递。 尽量做到钢水脱氧加铝适当, 调铝应尽量提前进行, 禁止在 LF钢水钙处理后调整成分铝, 避免大尺寸夹杂物在精炼后期形成。 LF钙处理后的软吹氩时间 8 m in , 保证钢水中夹杂物充分上浮去除。 若钢
10、包下水口、 中间包长水口破裂时, 由于钢包钢水不断下注, 在水口内会形成 / 真空泵 0抽气,使流经水口的钢水氧化, 产生大量大颗粒夹杂物, 恶化钢水可浇性。因此, 出现此种情况应尽快处理。4 . 3 钙处理钢水中加入 Ca可将脱氧产生的高熔点 (熔点2020e ) Al2O3夹杂物变成低熔点的铝酸钙, 在炼钢温度下呈液态, 可以迅速浮出钢液去除, 避免水口堵塞现象。铝镇静钢的加 Ca量主要取决于钢液中 Ca/Al比值, 当其值在 0109% 0113 %时, 生成夹杂物主要是 12CaO# 7Al2O3(熔点 1415e ), 能极大地改善钢液的流动性, 避免水口堵塞, 前提是钢水 S 0
11、. 015 %, 否则钙处理过程将生成高熔点的 CaS(熔点 1723e ), 同样会发生水口堵塞。若加入钢水中的 Ca含量较高, 必然造成钢液中的 Ca会与耐火材料表面的 A l发生化学反应加强, 导致塞棒受钢液侵蚀加剧。为此, 重钢开发了分钢种钙处理技术, 通过控制钢水中 Ca的含量来解决钢水可浇性问题。4 . 4 可浇性信息传递钢水可 浇性问题的解决 是一个系统工程。为因降低钢水可浇差引起生产事故发生率, 在连铸浇注过程中出现得钢水可浇性问题应该做到早发现、 早调整、 早解决, 避免事故扩大化。为此, 重钢对出现的钢水可浇性问题, 制定了一系列较完善的信息传递、 确认、 工艺调整措施,
12、降低生产事故发生率。5 取得效果通过采取以上措施, 重钢炼钢厂因钢水可浇性#41#第 6期 SichuanM etallurgy问题大幅缓和, 连铸过程基本顺行, 因钢水可浇性导致的生产事故和钢种降级改判大幅度降低 (见图5)。尽管如此, 现实生产中, 因生产波动及控制不稳定等因素, 仍然存在钢水可浇性差的现象。图 5 钢水可浇性改进前后指标对比6 结束语由于钢水可浇性原因引起非计划断浇生产事故的主要原因有: 钢水温度低、 钢水洁净度低导致的水口堵塞、 /垫棒0和塞棒侵蚀导致的控流机构失灵等原因。重钢炼钢厂通过采取针对性措施, 钢水可浇性问题基本大幅缓和, 连铸过程基本顺行。尽管如此, 现实生
13、产中, 因生产波动及控制不稳定等因素,仍然存在钢水可浇性差的现象, 依然需要重视和努力解决。参考文献1 . 陈雷, 连铸铸钢 M . 北京: 冶金工业出版社, 1994.2. 邱明金译,钢包用高铝质水口发生堵塞的原因及对策 J. 国外耐火材料, 2001 , ( 4): 16 .3. 彭平等, 300吨钢包水口结瘤分析 J. 钢铁, 1990, ( 11): 15.4. 魏春新等,铝改硅镇静钢浇注钢包水口堵塞原因及预防措施 J.连铸, 2001( 3): 37 .5. 王庆祥等,浸入式水口堵塞的机理及其改善措施 J. 钢铁, 2005 ,( 2): 34.6. 吴伟等, 方坯连铸机浸入式水口堵
14、塞机理的探讨 C. 2007年中国钢铁年会论文集, 成都, 2007年 5月.7. 谢集祥等,连铸中间包水口堵塞问题浅 J. 中国冶金, 2006( 3):8.8. 卢盛意, 连铸坯质量 (第二版 ) M . 北京: 冶金工业出版社, 2000 .9. 王爱东等,薄板坯连铸用整体塞棒的国产化研究与实践 C. 薄板坯连铸连轧技术交流与开发协会第三次技术交流会论文集. 唐山,2005年 8月.(上接第 34页 )参考文献1 . 周洪武, 徐子平. 熔池熔炼法从锌窑渣中回收银 J. 有色金属 (冶炼部分 ), 1991 , ( 6): 18 20 .2 . 李昌福. 凡口窑渣冶炼工艺试验研究 J. 矿冶, 2002 , 11( 3): 5659.3. 刘志宏, 文剑, 李玉虎等. 熔融氯化挥发工艺处理凡口窑渣综合回收有价金属的研究 J. 有色金属 (冶炼部分 ), 2005, ( 3): 14 15 .4. 闻新, 周露等编著. M atlab神经网络应用设计 M . 北京: 科学出版社, 2000 , 9 .5. 沈清, 胡德文, 时春. 神经网络应用技术 M . 国防科技大学出版社, 1993 .坚持科学发展观 提高自主创新能力 发展循环经济#42#四川冶金 第 32卷
