门板钢SPHE浸入式水口结瘤的原因分析和控制

丁寅 郭鹏 卜志胜 李立明

摘 要：通过对八钢门板钢SHPE生产过程跟踪，分析了影响浸入式水口结瘤的相关因素，并在钙处理、保护浇注、中包温度和拉速等方面制定了有效的措施，中间包的连浇炉数由之前的4-5炉提高到10-12炉，为生产顺行和降本增效奠定了基础。

关键词：门板钢；浸入式水口；结瘤；连浇炉数

中图分类号：TG161 文献标志码：A 文章编号：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

鋼水中脱氧反应和二次氧化生产的氧化铝及其经钙处理之后形成的钙铝酸盐，氧化铝和高熔点的钙铝酸盐在中间包浇注过程中析出，并粘附在水口周围，容易造成水口结瘤[1]，不仅影响生产节奏，而且制约着中间包连浇炉数的提高。

本文针对八一钢铁板坯连铸在生产SHPE钢种时中间包浸入式水口结瘤的现象，通过生产中实践跟踪，分析了导致中间包水口结瘤的因素，并提出了对应的措施，实施后取得了良好的效果。

1 中间包水口结瘤成因分析

1.1 Ca处理及m（Ca）/m（A1）

钢水中脱氧反应和二次氧化容易产生Al2O3夹杂物，Ca处理可以使高熔点的Al2O3和铝酸钙夹杂物转化为低熔点的铝酸钙，改变了非金属夹杂物的形态，当Ca处理铝成分含量高的钢水时，如果Ca线的加入量不足，则会生成高熔点的铝酸钙夹杂物，造成中间包水口结瘤，当m（Ca）/m（A1）=0.13时，中间包水口结瘤现象较少发生[2]。CaO-Al2O3相图如图1所示[3]。

表1列出了已生产的十炉SHPE钢成品Ca、A1成分和m（Ca）/m（A1）值，平均m（Ca）/m（A1）=0.017<0.13，说明SHPE钢生产过程中钢水Ca处理不足，钢水中非金属夹杂物主要是高熔点的Al2O3和铝酸钙夹杂物，低熔点的铝酸钙夹杂物较少。

1.2 连铸保护浇注

连铸保护浇注的目的就是为了隔绝空气，避免钢水与空气中的氧接触发生氧化反应，生成高熔点的非金属夹杂物，尤其时A1元素，它最容易被氧化生成Al2O3夹杂物。表2是八钢板坯SPHE钢从RH到连铸成品铝成分的变化情况，从表中可以看出，平均每炉钢的A1损量在115ppm左右，A1损量较大，其原因是连铸浇注环节没完全隔绝空气，钢水中的A1与空气中氧反应生成Al2O3高熔点非金属夹杂物。

1.3 连铸机拉速

连铸机拉速越慢，钢水在中间包水口中的流速就越慢，钢水中高熔点非金属夹杂物与水口内壁接触的时间就越长，在水口内壁聚集的机会就越大，越容易造成水口堵塞。开机第一炉连铸机拉速要从0m/min以（0.05m/min）/25s的速度加到1.2m/min，不可避免要经历低拉速的阶段，容易造成中间包水口结瘤。

1.4 中间包钢水温度

八钢板坯SPHE钢以前的生产流程是KR-B0F-RH-CCM，钢水从转炉出钢，经RH处理后到连铸浇注，过程温降较大，中间包钢水过热度较低，钢水流动性变差，钢水中非金属夹杂物容易在水口上聚集，造成水口结瘤。

2 防止中间包水口结瘤的措施及取得的效果

2.1 防止中间包水口结瘤的措施

2.1.1 增加钙处理量

钙处理可以使高熔点的Al2O3和铝酸钙夹杂物转化为低熔点的铝酸钙，改变了非金属夹杂物的形态，但如果Ca线的加入量不足，则会生成高熔点的铝酸钙夹杂物，造成中间包水口结瘤。为了使钢水中更多的高熔点非金属夹杂物转变成低熔点的非金属夹杂物，精炼结束时对每炉钢水增加200-300米的钙线的处理量，开机第一炉在中间包冲击区加10-20米钙线。

2.1.2 做好连铸保护浇注

对大包长水口与上水口接触部位及中间包板间采取氩气密封，中间包上面使用E型管吹氩，中间包包盖之间的缝隙用岩棉堵塞，塞棒杆芯和吹氩管接触方式由插入式改为密封圈加螺栓固定式，尽量避免钢水在连铸浇注过程中与空气接触。

2.1.3 高拉速浇注

开机第一炉浇注SPHC钢种，减少在开机加拉速过程中结瘤的概率，从第二炉开始生产SPHE钢种，采取高拉速浇注，缩短钢水中非金属夹杂物与中包水口接触的时间，减少浸入式水口中结瘤物的量。

2.1.4 优化工艺流程提高浇注温度

将之前的生产流程KR-B0F-RH-CCM改为KR-B0F-LF-RH-CCM，钢水从转炉出钢，先经精炼炉LF提温后，再到RH处理，最后到连铸浇注，这样不仅提高了钢水的温度，而且可以减少过程温降，改善钢水在浇注过程中的流动性。

2.2 取得的效果

通过对以上工艺流程的优化，平均每炉钢水的m（Ca）/m（A1）值增加了0.083，铝损减少了50ppm，中间包浇注温度由之前的1545-1560℃提高到1570-1580℃，中间包连浇炉数由之前的4-5炉增加到10-12炉。

3 结束语

中间包水口结瘤是由钢水中高熔点非金属夹杂物在水口内壁聚集长大造成的，可通过做好连铸保护浇注工作避免钢水二次氧化，调整钙处理量将高熔点非金属夹杂物转变成低熔点非金属夹杂物，优化工艺路径改善钢水流动性，高拉速浇注等措施，减缓了高温非金属夹杂物在中间包浸入式水口内壁聚集的速度，提高了中间包连浇炉数，为生产顺行和降本增效奠定了基础。

参考文献：

[1]王晓峰，陈伟庆，裴凤娟，等.板坯连铸水口结瘤机理研究[J].炼钢，2007，23（6）：20-27.

[2]青谷登平，形浦安治.钙洁净钢[M].刘新华，韩郁文，译.北京：冶金工业出版社，1994.

[3]孙庆亮，杜显彬，翟正龙.转炉钢包喂Ca-Si芯线工艺研究[J].包头钢铁学院学报，1999，9（18）：327-330.