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1、小方坯连铸漏钢原因分析及控制措施银强 许继勇 勇 庆雷 于广日照钢铁第一炼钢厂摘要 本文针对日钢小方坯漏钢实际情况，从设备、工艺参数、原辅料以及操作等方面进展了分析，并制定了具体的控制措施，取得较好的效果。关键词 小方坯；连铸；漏钢；控制措施Analysis on breakout of billet continuous casting and counter measuresZHANG Yinqiang , XU Jiyong , CHEN Yong , ZHANG Qinglei , YU Guang(NO.1 Steel-making Plant of Rizhao IronSteel
2、 Co.Ltd.)Abstract: The present paper analyzes the causes of breakout of the continuous casting machine of theNO.1Steel-making Plant of Rizhao Iron Steel Co.Ltd. from the equipment,process parameters,position of molten steel,mould powder performance and operating condition.The corresponding measures
3、have been take and good effect has been achieved.Key words: bloom ;continuous casting; breakout ; measure1 前言日照钢铁第一炼钢厂现有3台小方坯和1台大方坯连铸机。自投产四年多以来，小方坯溢漏率一直居 高不下，漏钢问题始终是制约生产的重要因素。2008年以前小方坯铸机平均溢漏率一直在1左右，漏钢 事故比拟频繁，不仅造成设备状况恶化、增加一线操作工人的劳动强度，同时对生产工艺的稳定非常不利。 本文基于2008年初开场的漏钢攻关生产实践，对小方坯漏钢原因进展了多角度分析主要针对角部纵裂漏 钢，
4、并提出了一些具体的控制措施。2 工艺现状日钢第一炼钢厂小方坯连铸机始建于2004年，3台均为六机六流，浇铸断面主要为160mmX160mm和 150mmX 150mm,采用快换式定径水口或塞棒控制、浸入式水口保护浇铸、结晶器液面自动控制、保护渣 和事故摆槽等浇注方式。目前，主要生产的钢种有H08A、Q195、Q215B、Q235B、HRB400、30MnSi、ML35、 45#等，连铸机的主要工艺参数如下：- word.zl-弧形半径：8m流间距：1200mm工作拉速：1.83.2m/min结晶器：窄水缝导流水套式结晶器，水缝3.5mm，长度900mm，材质为磷脱氧铜振动装置：半板簧四连杆，振
5、幅士4.8mm，振频87.5263次/min，正弦振动。3 漏钢事故概况根据2007年小方坯漏钢情况，统计分析原因见图1。操作性漏钢含开浇漏钢、夹渣漏钢及其它操作 原因造成的漏钢等占34%,工艺性漏钢含结壳漏钢和角裂漏钢等占66%，其中角裂漏钢占61%。 操作性漏钢可以通过规标操作进展逐步控制，所以主要难点在于控制角裂性漏钢。角部漏钢多发生在结晶 器出口处足辊段位置，并伴随着凹陷纵裂，距角部30mm以，漏钢长度100500mm。图1漏钢原因分类4 角部纵裂漏钢机理分析铸坯坯壳在结晶器形成是反复收缩与膨胀的过程。钢水浇注到结晶器中，在其外表力作用下，钢水与 铜管壁接触形成一半径很小的弯月面，在弯
6、月面根部附近冷却速度很快，初生坯壳迅速形成。随着冷却的 不断进展，坯壳逐步加厚，已凝固的坯壳开场收缩，并离开铜管壁，那么铜管与坯壳间形成气隙。随着坯 壳下降，形成气隙区的坯壳在热流作用下温度上升，强度下降，钢水静压力再次使其贴向铜管壁。如此反 复，直到坯壳厚度足以承受钢水静压力，坯壳拉出结晶器。在这个过程中，结晶器在正常冷却情况下，四 周的冷却应是均匀一致的，所形成的坯壳厚度也根本一致。因角部是二维冷却，四角的坯壳厚度会略厚于 四边。但如果角部的冷却强度较大，热流导出密度超过面部较多，就会出现角部组织过冷、角部收缩量大 且坯壳厚度远大于面部。而角部由于强度大，且位移量小，那么过早地离开铜管壁而
7、形成气隙，冷却变弱见图2随着面部坯壳的反复收缩与膨胀，角部的凝固前沿存在着裂纹形成的危险，即铸坯角部裂纹的形成是由向外扩展的。另外，由于角部过早地形成气隙，使得铸坯离开结晶器时，角部坯壳的厚；钢冈水静压力纵裂、凹陷形成处过冷收缩图2结晶器坯壳受力示意图度反而小于面部坯壳的厚度。这样当其强度缺乏以承受钢水静压力及面部收缩的热应力时，裂纹便在角部 形成1。我厂小方坯现生产钢种有低碳钢SAE1008B、H08A、Q195、Q215、Q235等和中高碳钢30MnSi、 ML35、45#等。中高碳钢出结晶器时坯壳较厚，约20mm左右由漏钢坯壳可以看出，足以支撑钢水静 压力，所以纵裂一般不会延续到铸坯外表
8、形成凹陷，但从低倍组织可以看出部角裂比拟普遍。除非中高 碳钢铸坯出现严重脱方和鼓肚，才会表现为角裂漏钢见图3，这种情况在我厂小方坯生产过程中也时有 出现。由于低碳钢坯壳出结晶器较薄特别是包晶钢，部角裂容易扩展到铸坯外表形成凹陷，严重时造 成纵裂漏钢。生产中出现的纵裂漏钢发生部位多在距铸坯角部1030mm处，出结晶器下口 100mm围，漏 钢坯壳部呈折皱状。图3小方坯脱方低倍图样5原因分析5.1结晶器铜管的影响结晶器铜管通钢量后期时，由于部磨损严重，锥度不能彳艮好的满足坯壳成长需要，所以漏钢事故比前期严重，图4为我厂3#机某月漏钢情况与结晶器通钢量趋势图。图4漏钢次数与结晶器通钢量趋势图低碳钢冷
9、却收缩率较中碳钢大，生产低碳钢和中碳钢对铜管的锥度要求也不同。由于我厂生成组织原 因，钢种更换频繁，经常需要使用同批结晶器穿插生产低中碳钢。如果铜管通钢量前期生产中高碳钢，由 于坯壳收缩量小，铜管磨损较大，锥度即不能满足低碳钢要求，假设后期再生产低碳钢就会频繁漏钢。同 时生产实践中发现，铜管前期生产低碳钢而后期生产中高碳钢时漏钢次数并无明显增加。3#机某批次铜管图5 3#机某批次铜管漏钢情况此外，我厂小方坯水套与铜管间固定螺丝共24个：上、中、下各2个/侧，铜管上下两头卡在结晶器上下 法兰凹槽中。操作工为了安装简便，一般只固定铜管上部8个螺丝，且有2个因为液面自动控制放射源和 信号接收器阻碍无
10、法拆卸，实际起到固定铜管作用的螺丝只有6个，且结晶器上下法兰凹槽与铜管之间存 在缝隙，铜管安装精度较差。振动过程容易摇摆偏移，造成水缝宽度不均，从而加剧铸坯在结晶器冷却的 不均匀，产生凹陷纵裂造成漏钢，同时也影响到铸坯质量。从下线的铜管也可以发现外壁螺丝紧固处存在 凹坑，说明铜管在使用过程中受力不均。5.2 结晶器振动参数的影响我厂3台小方坯连铸机结晶器振动均采用f=aX v式正弦同步控制模型，式中f为振动频率，v为拉坯 速度，a为常数。其中a共采用过68、75、87.5三个常数，发现低振频时漏钢次数增加a = 68时尤为明显 且集中在拉速为2.0m/min左右，拉速超过2.5m/min时漏钢
11、次数并无明显变化，详细振动参数见表1。经历说明：对于采用保护浇注的小方坯负滑脱时间应控制在0.080.13秒，而负滑脱率取值围较宽， 在一5%一80%对铸坯质量无明显影响2。从表1可以看出，当a取87.5时，振动参数比拟合理。假设a 取值68和75,拉速在2.0m/min左右时负滑脱时间偏大，振痕深度增加，坯壳厚度的均匀性会明显变差; 同时正滑动时间缩短，保护渣消耗量降低，结晶器与坯壳之间的摩擦力增大，导致铸坯润滑不良，降低坯 壳的凝固生长速度,容易产生纵向裂纹4。表 1 不同常数时的振动参数a拉速V振频f负滑脱时间Tn正滑脱时间Tp负滑脱率NS681.81220.170.22 30.56%2
12、.01360.150.192.21500.140.182.41630.130.162.61770.110.15751.81350.160.22 44.00%2.01500.140.202.21650.130.182.41800.120.172.61950.110.1587.51.81580.140.24 68.00%2.01750.130.212.21930.120.192.42100.110.182.62280.100.16此外，f=aX v式结晶器正弦振动模型已逐渐被淘汰，因其负滑脱时间Tn和正滑脱时间Tp均与频率f 呈反比关系，不能同时满足铸坯外表质量和保护渣润滑两个方面的要求。假设不改
13、变正弦振动机构，建议 将f=aXv控制模型改为f=aXv + b或f= aXv+b模型，可有效改善传统振动的缺点习。5.3结晶器冷却水的影响钢水进入结晶器后迅速形成初生坯壳，初生坯壳接触铜板收缩形成一次弯月面。由于二维冷却角部迅 速形成强度较大的坯壳，液渣流入时在角部附近生成较厚的玻璃渣项，面部受角部拉力和部钢水静压力作 用，坯壳较薄，且受侧向拉力、钢水静压力和铜板冷却的共同作用，坯壳形成屡次弯月面，保护渣无法随 时填充造成非稳态冷却，产生厚度不均的坯壳6。在生产中发现，适当降低结晶器的冷却强度能缓解冷却 的不均匀性，可得到相对均匀的坯壳。将Q325和Q215等包晶钢的结晶器冷却水流速由原来1
14、2m/s降至 10m/s左右，进出水温差有68C调整至79C ；同时结合钢种和拉速调整结晶器水流量，由原来全钢种 单一水量开展到现在的分类控制，稳定了结晶器传热状况，满足了钢种冷却的个性化需求，对减少角裂漏 钢效果明显。5.4钢水成分的影响我厂局部钢种控成分见表2,溢漏率见图6所示。出现凹陷、纵裂漏钢主要集中在Q195、Q215和Q235, 碳含量主要在0.080.15%的包晶反响区5+L，相变引起的体积剧烈收缩使铸坯局部传热、凝固 不均匀，产生凹陷。凹陷部位冷却和凝固速度比其它部位慢，结晶器组织粗化，裂纹敏感性强，坯壳出结 晶器后受到喷水冷却和钢水膨胀的静压力作用，在凹陷的薄弱处造成应力集中
15、，从而产生裂7。表2局部钢种控成分钢种CSiMnPSQ1950.06-0.120.12-0.300.25-0.500.0450.050Q2150.12-0.150.12-0.300.25-0.550.0400.040Q2350.120.200.120.300.300.700.0450.04530MnSi0.280.330.700.850.91.250.0250.025钢种图6各钢种溢漏率另外，生产中发现S、P含量只要不是特别高P + S0.050%，对凹陷、纵裂纹的影响并不明显。但是有时会出现大包浇注后期几个流同时纵裂漏钢的现象，大局部炉次S含量都很高一般在0.040%左 右。5.5保护渣的影响保护渣对铸坯外表质量影响很大，保护渣性能不匹配直接造成铸坯夹杂、凹坑、外表裂纹甚至漏钢。保护渣在生产
