小方坯连铸粘结拉断事故预防与控制

霍桂兰 郭成峰

（河南安阳钢铁股份公司第二炼钢厂 455004）

小方坯连铸粘结拉断事故预防与控制

霍桂兰 郭成峰

（河南安阳钢铁股份公司第二炼钢厂 455004）

漏钢是连铸生产中的恶性生产事故，铸机漏钢率是反映铸机生产运行质量的一项重要指标，降低漏钢率可以提高铸机生产能力，减少现场废品，降低钢水消耗。连铸生产企业都把漏钢率作为连铸机生产的最重要的指标。本文着重对连铸小方坯生产过程中拉断漏钢产生的原因和控制措施进行探讨。

连铸；方坯；粘结拉断；预防控制

小方坯连铸生产工序环节多，浇铸时间长，设备复杂，拉坯速度高，相比大方坯和板坯漏钢事故多。连铸漏钢分为开浇漏钢、悬挂漏钢、裂纹漏钢、夹渣漏钢、粘结漏钢等类型。粘结漏钢在实际生产中俗称拉断。在这几种类型漏钢中，粘结漏钢占比最大，达60%以上，并且拉断原因复杂，预防和控制比较困难。所谓粘结漏钢就是由于结晶器液位波动，弯月面的凝固壳与铜板之间没有液渣，严重时发生粘结。当拉坯时磨擦阻力增大，粘结处被拉断，并向下和两边扩大，形成V型破裂线，到达出结晶器口就发生漏钢。

我们先来探讨一下结晶器内初生坯壳的形成和生长特征：钢水从中间包进入结晶器，与铜板接触就会因为钢水的表面张力和密度在钢液上部形成一个较小半径的弯月面。在弯月面的根部由于冷却速度很快（可达100℃/s），初生坯壳迅速形成，而随着钢水不断流入结晶器及坯壳不断向下运动，新的初生坯壳就连续不断地生成，已生成的坯壳则不断增加厚度。已凝固的坯壳，因发生δ-γ的相变，使坯壳向内收缩而脱离结晶器铜板，直至与钢水静压力平衡。此时，在初生坯壳与铜板之间产生了气隙，这样坯壳因得不到足够冷却而开始回热，强度降低，钢水静压力又将坯壳贴向铜板。上述过程反复进行，直至坯壳出结晶器。由于坯壳在结晶器内的生长是在上述反复的过程中进行的，坯壳的不均匀性总是存在的，大部分表面缺陷就是起源于这个过程之中。角部是二维传热，因此一开始凝固最快，最早收缩，因而最早形成气隙。然而钢水静压力使铸坯的中部更易于消除气隙而与铜板接触，因此在结晶器内以后的凝固过程中，角部的传热始终小于其他部位，致使角部区域坯壳最薄。坯壳生长过程中，钢水静压力将坯壳贴向铜板传热凝固且不均匀，如果此时结晶器弯月面的铸坯凝固壳与结晶器铜板之间无润滑液，使拉坯阻力增大，粘结处被拉断，到达结晶器口就会发生漏钢。

在多年的生产实践中，我们认真分析了大量的典型事故，总结了一些预防措施来控制拉断事故。①保证设备运行符合工艺要求：a.从连铸机的心脏“结晶器”入手，小方坯结晶器铜管倒锥度倒锥度过小使坯壳与结晶器之间的紧密程度下降，热阻增加，坯壳变薄，强度降低，在钢水静压力作用下坯壳贴向结晶器壁造成撕裂拉断；倒锥度过大前期脱壳不顺，阻力增大，也易造成拉断事故，因此结晶器倒锥度必须要控制在（0.6～0.8%）/m之间。用圆角半径为R6mm的不锈钢圆角水套替代直角导流水套，减少角部坯壳过早脱离铜壁而现成的气隙，改善角部冷却条件，使四面和角部接受均匀的冷却。b.弧度必须要精准，提倡每次更换结晶器都用样板精准校弧。因为每次装配结晶器铜管，都会有微小的偏差，铜管装配偏差0.1mm，二冷托辊就会相差0.5～1.0mm。停机后还要观察铜管内壁磨损情况，发现铜管划伤或镀层脱落要及时更换结晶器，若四面磨损不均匀就要及时调整结晶器定位销。保证振动平稳，振动仿弧差，偏摆量大，会对坯壳产生剪力阻止润滑油的渗入，增大拉坯阻力。中间包包底不变形，确保水口注流与结晶器对中偏差≤±2mm，防止偏流使结晶器坯壳厚度不均匀。②润滑材料，选用高性能的保护渣。可以从几方面指标来看保护渣性能的好坏：a.保护渣的消耗量。可用浇筑单位总量钢水消耗量的渣量或单位铸坯表面积所消耗的渣量来表示，一般0.5～0.7kg/t或0.3～0.4kg/m2。b.保护渣液渣层的厚度，一般10～15mm，而且厚度的波动范围较小。c.渣圈，在结晶器壁四周钢液上形成渣圈，渣圈发达，说明保护渣的熔化性能不良，烧结层过分发展。d.渣子外观，保护渣不能受潮，否则不能使用。e.渣粉加入结晶器钢液面的状态，一般要求渣子表面成灰色而不是红色，溢出的火苗约20mm为宜。f.检查铸坯表面质量，如铸坯有纵裂夹杂等缺陷说明要改进保护渣。③钢水成分：最大限度的降低有害夹杂的含量（如S、P）和夹杂物含量，S+P含量高则钢的脆性增大。如钢水中S含量大于0.03%，容易产生铸坯裂纹，钢水中夹杂物含量高，易使铸坯内弧夹杂物集聚，影响坯壳生长，强度降低，容易拉断。普碳钢拉断漏钢的概率是合金钢的三倍。④操作方面原因：据我们统计，拉断事故中80%是由于操作原因造成的。a.起步放置快速冷凝料时，棱角尖端部位避开结晶器铜管内壁，防止划伤铜板。b.添加结晶器润滑剂，保护渣少加勤加匀加，不得堆积，保持黑面操作。结晶器液渣层厚度经常保持在8～15mm保护渣消耗量不小于0.4kg/t钢，及时捞出渣中的结块等。敞开浇注加油润滑时，四面和角部要均匀，法兰油槽通畅，不能出现断供现象，造成液膜润滑中断。c.提高浇钢操作水平，控制液位波动。应注意操作稳定，减少拉速的变动次数和变动量，保持结晶器内液面稳定，避免出现过大或过频繁的波动，实验表明液面波动大于10mm，漏钢几率占30%，液面波动由±5mm增加至±10mm，裂纹指数由0增加至2.0，因此中间包浇钢工应避免操作随意性，结晶器液面上下波动要控制在±5mm，即使手动操作也不得＞±10mm。d.确保合适的拉速，拉速变化幅度要小。升降拉速幅度以0.15m/min为宜。杜绝中间包液面大起大落，造成拉速和液面的波动。e.异常情况处理要得当，对浇注过程中出现的散流、冒钢等，及时转为手动操作模式，补加适量润滑剂，液面上涨过快不得强行快速提高拉速，应摆槽截流缓慢提速。

我们在小方坯实际生产中的粘结拉断漏钢事故采取的一系列预防和控制措施，在安钢二炼厂应用，取得了良好的效果，现在该厂的拉断漏钢率已经从原来的0.11%降到了现在的0.01%。由于条件所限，该厂没有安装漏钢预警装置，在有条件的企业还可以安装粘结漏钢预警装置，进一步降低粘结拉断漏钢事故。

[1]史宸兴，主编.实用连铸冶金技术.冶金工业出版社，1998.

[2]王雅贞，张岩，等编著.新编连续铸钢工艺及设备.冶金业出版社，2006.

[3]冯捷，史书红，主编.连续铸钢生产.冶金工业出版社，2005.

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