大板坯連鑄機(jī)粘結(jié)漏鋼的原因分析及預(yù)防

1、大板坯連鑄機(jī)粘結(jié)漏鋼的原因分析及預(yù)防  發(fā)表日期：2007-3-31閱讀次數(shù)：173摘要：漏鋼是對(duì)連鑄機(jī)損害最大的惡性生產(chǎn)事故，漏鋼不僅造成生產(chǎn)中斷，鑄機(jī)作業(yè)率下降，更為嚴(yán)重的是損壞設(shè)備。對(duì)濟(jì)鋼大板坯連鑄機(jī)出現(xiàn)的粘結(jié)漏鋼進(jìn)行了分析，并提出相應(yīng)的改進(jìn)和預(yù)防措施，取得了良好效果。 濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)總公司第三煉鋼廠(以下簡(jiǎn)稱濟(jì)鋼三煉鋼)連鑄機(jī)自2003年3月1 日投產(chǎn)至2004年8月31日，共發(fā)生5次漏鋼，漏鋼率為0.039 5，其中粘結(jié)漏鋼4次，占漏鋼總數(shù)的80，是影響連鑄機(jī)正常生產(chǎn)的重要因素。通過(guò)分析濟(jì)南三煉鋼粘結(jié)漏鋼的具體原因，并采取相應(yīng)的措施后，至今未發(fā)生1次漏鋼。1 連鑄機(jī)的主要工藝

2、參數(shù) 現(xiàn)有連鑄機(jī)實(shí)現(xiàn)了與120 t轉(zhuǎn)爐和中厚板軋機(jī)的良好匹配，其主要工藝參數(shù)如下。 連鑄機(jī)類(lèi)型直弧形板坯連鑄機(jī)流數(shù)1機(jī)1流生產(chǎn)能力125萬(wàn)ta鑄坯尺寸厚度200mm、270mm寬度12002lOOmm結(jié)晶器銅板長(zhǎng)度900mm輔助設(shè)施漏鋼報(bào)警系統(tǒng)和磨擦力監(jiān)控系統(tǒng)冶金長(zhǎng)度34.2mm弧形半徑10m2 粘結(jié)漏鋼的形成 保護(hù)渣在連鑄生產(chǎn)中起到非常重要的作用。保護(hù)渣填充到結(jié)晶器銅板和初生坯殼之間，促進(jìn)坯殼的生長(zhǎng)，使坯殼具有足夠的強(qiáng)度，以滿足拉坯的需要；如果保護(hù)渣不能及時(shí)滲透到坯殼和結(jié)晶器銅板之間，會(huì)使坯殼與結(jié)晶器銅板之間的熱阻增大，坯殼變薄，在鋼水的靜壓力作用下，坯殼與銅板粘結(jié)，坯殼被撕裂，出結(jié)晶器后造

3、成漏鋼。3 粘結(jié)漏鋼坯殼的表征 由于粘結(jié)的坯殼與結(jié)晶器保持同步，而其它部位的坯殼向下運(yùn)動(dòng)，在這種情況下，已粘結(jié)處會(huì)形成一個(gè)“倒V”型振痕(見(jiàn)圖1)。而在粘結(jié)處幾乎看不到振痕，形成明顯的粘結(jié)點(diǎn)。圖1 粘結(jié)形成的倒V 振痕 漏鋼坯殼的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)表明，粘結(jié)處的坯殼明顯的比相鄰的坯殼厚。如在2004年6月份的窄面粘結(jié)漏鋼中，離液面100mm，距離邊部400mm處，坯殼厚度達(dá)到了24mm，其余部位坯殼厚度逐漸減薄到46mm的正常厚度，這個(gè)數(shù)據(jù)與理論符合的很好。4 造成粘結(jié)漏鋼的原因 濟(jì)鋼大板坯連鑄機(jī)雖然帶有漏鋼報(bào)警系統(tǒng)，但由于熱電偶出現(xiàn)故障沒(méi)有及時(shí)處理，在2004年6月和8月連續(xù)出現(xiàn)4次粘結(jié)漏鋼。4.

4、1 保護(hù)渣性能不良 良的保護(hù)渣，不能提供足夠厚度的液渣層，現(xiàn)在公認(rèn)液渣層的厚度在1015 mm是最理想的。德國(guó)科學(xué)家Nakano等人總結(jié)出液渣層最小厚度公式： Yp=Ssin(N)一 500NVc + (1) 2 f式中，S為振幅，mm；f為振頻，次min；Vc為澆鑄速度，mmin；N為負(fù)滑脫系數(shù)。 Koyama等人發(fā)布了下面的經(jīng)驗(yàn)公式，建立起液渣層厚度與玻璃相比率、結(jié)晶器尺寸、澆鑄速度和保護(hù)渣消耗量的關(guān)系： d=0.02(SR)/abVW (2) 式中，d為液渣層厚度，mm；SR為渣化率；a、b為結(jié)晶器尺寸，m；V為澆鑄速度，mmin；W為保護(hù)渣消耗量，kgt。適合的玻璃相比率，是影響粘結(jié)的

5、重要因素。在出現(xiàn)鑄坯表面質(zhì)量以后，有些保護(hù)渣廠家調(diào)整了保護(hù)渣的成分，使保護(hù)渣結(jié)晶相比率增高，從而可有效地降低鑄坯縱裂紋的發(fā)生，卻容易導(dǎo)致粘結(jié)漏鋼的發(fā)生（見(jiàn)圖2、圖3）。 圖2 結(jié)晶率對(duì)表面縱裂的影響 結(jié)晶器保護(hù)渣消耗有很多種表達(dá)方式，比如kgt和kgm2或者kgmin。然而消耗量是根據(jù)成坯的尺寸規(guī)格和鑄坯的表面比例來(lái)決定的。所以，保護(hù)渣的鑄坯表面單位區(qū)域的消耗總量(kgm2)更適合表示結(jié)晶器保護(hù)渣的潤(rùn)滑能力。鑄坯單位表面積結(jié)晶器保護(hù)渣消耗量為： q1=Q/2(T+W)L (3)圖3 結(jié)晶指數(shù)對(duì)粘結(jié)漏鋼的影響 式中，q1為保護(hù)渣單耗量，kgm2；Q為保護(hù)渣總耗量，kg；T為板坯的厚度，m；W為板

6、坯的寬度，m；L為板坯的澆鑄長(zhǎng)度，m。 根據(jù)諾瑞特等人的研究，保護(hù)渣的單位消耗量不能低于0.3 kgm2，否則極易發(fā)生粘結(jié)漏鋼。對(duì)于高拉速的鑄機(jī)，單位消耗量最好在0.4 kgm2以上。每噸鋼保護(hù)渣消耗公式為： q2=QmL (4) 式中，q2為每噸鋼保護(hù)渣消耗量，kgt；m為每米長(zhǎng)坯重，tm。 由式(3)、(4)可以得出 q2=2(T+W)q1/m（5） 濟(jì)鋼三煉鋼大板坯連鑄機(jī)發(fā)生漏鋼爐次的有關(guān)操作參數(shù)見(jiàn)表1。表1 濟(jì)鋼大板坯漏鋼時(shí)的操作參數(shù)鑄坯寬度/m鑄坯厚度/m拉速/(m·min-1)每米坯重/(t·min-1)1.70.21.32.7 根據(jù)式(1)(5)計(jì)算出的保護(hù)渣

7、參數(shù)和生產(chǎn)中的實(shí)際參數(shù)見(jiàn)表2。表2 保護(hù)渣的計(jì)算參數(shù)和生產(chǎn)實(shí)際參數(shù)液渣層厚度/mm渣耗/(·t-1)渣化率/%計(jì)算實(shí)際計(jì)算實(shí)際計(jì)算實(shí)際890.560.386420-30 由表2不難看出，濟(jì)鋼三煉鋼大板坯生產(chǎn)中實(shí)際使用的保護(hù)渣的渣耗量與理論計(jì)算的渣耗量相差較大，渣耗量太低，玻璃相比率太少，是造成粘結(jié)漏鋼的直接原因。4.2 結(jié)晶器液面波動(dòng)的影響 濟(jì)鋼三煉鋼大板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器液面監(jiān)控采用的是Co60放射源，較穩(wěn)定地監(jiān)控液面。但在澆注的過(guò)程中，仍然出現(xiàn)過(guò)小的液面波動(dòng)，最大液面波動(dòng)到15 mm左右。 結(jié)晶器液面波動(dòng)較大時(shí)，往往會(huì)造成液渣層補(bǔ)充不上，造成缺渣，使形成的坯殼強(qiáng)度不一，非常容易造成粘

8、結(jié)漏鋼。濟(jì)鋼一煉鋼4號(hào)板坯連鑄機(jī)在手動(dòng)澆注時(shí)，大包開(kāi)澆時(shí)較容易出現(xiàn)“抽芯”和漏鋼事故?！俺樾尽?，即粘結(jié)，坯殼被撕裂，但迅速被粘合，沒(méi)有造成漏鋼。4.3 拉速提升過(guò)快及調(diào)整過(guò)頻繁 拉速調(diào)整過(guò)快，容易造成結(jié)晶器液面波動(dòng)，而使保護(hù)渣供應(yīng)不足，造成粘結(jié)。而迅速提速后的結(jié)晶器保護(hù)渣液渣層的變化，使粘結(jié)現(xiàn)象更加容易出現(xiàn)。一般講，提速后，結(jié)晶器內(nèi)的熱流量增大，保護(hù)渣熔化較好，液渣層變厚，有利于澆注。而實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)(見(jiàn)圖4)表明，這需要一個(gè)穩(wěn)定的過(guò)程。圖4 迅速提速時(shí)渣層的 由圖4可見(jiàn)，提速過(guò)快時(shí)結(jié)晶器內(nèi)的保護(hù)渣液渣層迅速下降，在穩(wěn)定下來(lái)之前，結(jié)晶器的熔池內(nèi)屬于“缺渣”狀態(tài)，出現(xiàn)粘結(jié)的幾率大大增加。濟(jì)鋼三煉

9、鋼大板坯連鑄機(jī)就有過(guò)3次由于提速過(guò)快造成的漏鋼報(bào)警現(xiàn)象。其它廠也有因?yàn)樘崴龠^(guò)快造成的漏鋼現(xiàn)象。目前，濟(jì)南大板坯調(diào)整拉速要求最多為01 mmin。4.4 浸入式水口狀態(tài)的影響 結(jié)晶器侵入式水口尺寸不合適或位置不合適，造成結(jié)晶器內(nèi)流暢不好，從而造成結(jié)晶器鋼水液面結(jié)殼，影響保護(hù)渣的熔化，并且會(huì)嚴(yán)重影響彎月面處鋼水坯殼的生長(zhǎng)，對(duì)連鑄危害較大。濟(jì)鋼三煉鋼大板坯連鑄機(jī)，在2004年6月的2次粘結(jié)漏鋼，都與結(jié)晶器內(nèi)鋼水結(jié)殼有一定的關(guān)系。 浸入式水口的參數(shù)是否合適，對(duì)結(jié)晶器內(nèi)流場(chǎng)是否合理有重要的影響。不同的結(jié)晶器斷面采用不同的水口參數(shù)，參數(shù)選擇不好會(huì)使結(jié)晶器的流場(chǎng)惡化，會(huì)帶來(lái)一系列不良后果，所以修改水口參數(shù)一

10、定要謹(jǐn)慎。 通過(guò)調(diào)節(jié)浸入式水口的浸入深度，來(lái)改變結(jié)晶器內(nèi)的鋼水流動(dòng)狀況，可以有效的消除結(jié)晶器內(nèi)的鋼水結(jié)殼，調(diào)整液渣層的合理分配。 濟(jì)鋼三煉鋼連鑄機(jī)澆200mm×1600mm斷面坯時(shí)，浸入深度為140mm和170mm，結(jié)晶器內(nèi)流場(chǎng)狀況很好，在斷面調(diào)整為200mm×1700mm以后，結(jié)晶器液面出現(xiàn)嚴(yán)重結(jié)殼，這說(shuō)明原來(lái)的參數(shù)已經(jīng)不合適。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)518爐的不同的浸入深度統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，在浸入深度為125155時(shí)，結(jié)殼幾率為14.5，而小于125mm時(shí)，結(jié)殼幾率為82.8，大于155時(shí)，結(jié)殼幾率為73.7，這說(shuō)明了在現(xiàn)有的斷面和水口尺寸下，合適的浸人深度為125155mm，并且通過(guò)調(diào)整塞

11、棒和上水口的氬氣流量可以適當(dāng)改變結(jié)晶器鋼水的流場(chǎng)，有利于減少結(jié)殼和化渣。4.5 鋼水的影響 鋼水中的夾雜物尤其是氧化鋁的含量較高，使保護(hù)渣變粘，熔化溫度升高，不利于化渣。保護(hù)渣變性對(duì)摩擦力的影響情況見(jiàn)圖5。圖5保護(hù)渣變性對(duì)摩擦力的影響5 采取的措施 (1)保持漏鋼報(bào)警系統(tǒng)良好運(yùn)行，出現(xiàn)粘結(jié)時(shí)系統(tǒng)被激活，拉速自動(dòng)降到0.1mmin。漏鋼報(bào)警系統(tǒng)已多次避免漏鋼事故。 (2)提高轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)命中率，提高鋼水的純凈度和到站溫度，減少保護(hù)渣變性和低溫澆注幾率。 (3)調(diào)整浸入式水口的參數(shù)，保證水口對(duì)中，制定新的浸入深度，適當(dāng)調(diào)整氬氣量，保證結(jié)晶器內(nèi)鋼水流場(chǎng)良好。 (4)使用合適的保護(hù)渣，操作者密切關(guān)注保護(hù)渣的熔化情況，每一爐都要測(cè)量液渣層厚度，及時(shí)計(jì)算消耗量，發(fā)現(xiàn)不合適及時(shí)更換保護(hù)渣類(lèi)型或結(jié)晶器內(nèi)換渣，及時(shí)剔除結(jié)晶器四周的大渣條。 (5)根據(jù)鋼水溫度及時(shí)控制拉速，每分鐘拉速最多提升0.1 m，充分估計(jì)中包溫度變化趨勢(shì)，減少拉速的變化次數(shù)。 (6)密切注意結(jié)晶器鋼水液面情況，出現(xiàn)結(jié)殼